Онтогенетические изменения в накоплении, распределении и реутилизации пластических веществ в растениях сортов люпина узколистного с различной архитектоникой стебля Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

в/

СОРТА И СЕМЕНА

УДК: 633.367:631.526

Онтогенетические изменения в накоплении, распределении и реутилизации пластических веществ в растениях сортов люпина узколистного с различном архитектоникои стебля

С.Н. АГАРКОВА, доктор биологических наук, главный научный сотрудник (е-таМ:оТАсе@упПЕЬк.оге1.ги) Е.В. ГОЛОВИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Р.В. БЕЛЯЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодежная, 10, корп. 1, Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Российская Федерация

Исследования проводили с целью изучения влияния донорно-акцепторных отношений на распределение пластических веществ между вегетативными и генеративными органами и накопление сырого протеина в зерне и зеленой массе у сортов люпина узколистного с различной архитектоникой стебля в 2012-2014 гг. во ВНИИЗБК. Материалом служили 6 сортов люпина узколистного: Тимир 1 - индетерминантный тип стебля; Кристалл, Витязь, Орловский сидерат, Орловский - с ограниченным ветвлением; Надежда - колосовидный тип (отсутствие ветвей). У сортов Кристалл, Витязь, Орловский и Орловский сидерат увеличение зеленой массы стеблей в фазе налива бобов на боковых ветвях отсутствует, отток ассимилятов направлен к плодам, наблюдается небольшой прирост листьев и корней, обеспечивающих пластическими веществами растущие бобы и семена, у сорта Надежда он направлен полностью на формирование плодов. У сорта Тимир 1 нарастание зеленой массы стеблей и листьев происходит одновременно с формированием бобов на центральном стебле и боковых ветвях. Распределение пластических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза, симбиотической деятельности и поглощенных корневой системой из почвы, между вегетативными и генеративными органами наиболее

благоприятно для формирования урожая семян у сортов Кристалл, Витязь, Орловский и Орловский сидерат. Они превосходят по урожайности сорта Тимир 1 и Надежда. Содержание протеина в листьях и бобах в фазе начала формирования бобов обусловлено уровнем его накопления в клубеньках в результате сим-биотической азотфиксации. Содержание протеина в семенах сортов Кристалл, Витязь, Орловский сидерат и Орловский в большей степени зависит отэффектив-ности симбиотической азотфиксации; у сорта Надежда - от доли семян в общей биомассе растения и уровня реутилизации. Наиболее высокие коэффициенты микро- и макрораспределения присущи сорту Кристалл, а самые низкие - сортам Тимир 1 и Орловский.

Ключевые слова: люпин, морфотипы, белок, реутилизация, продуктивность.

Для цитирования: Агаркова С.Н., Головина Е.В., Беляева Р.В. Онтогенетические изменения в накоплении, распределении и реутилизации пластических веществ в растениях сортов люпина узколистного с различной архитектоникой стебля//Земледелие. 2016. № 4. С. 25-29.

В решении проблемы кормового белка для животноводства ведущая роль принадлежит зернобобовым культурам и прежде всего однолетним видам люпина [1, 2]. Люпин узколистный (Ьир1пив angustifolius) -ценный источник белка в рационе животных и человека и наиболее распространенный вид кормового

предназначения в Центральном регионе Российской Федерации. Показатели качества зерна, питательная и кормовая ценность в основном зависят от содержания протеина, его физико-химических свойств и аминокислотного состава. Однако содержание протеина в зерне люпина узколистного - изменчивый признак, варьирующий в широких пределах от 30 до 38%. Чтобы иметь возможность воздействовать на процессы накопления, количественное содержание, состав и свойства белка, следует знать закономерности его образования в зависимости от генотипических особенностей сортов и условий выращивания. Это необходимо также для усовершенствования агротехнических приемов, способствующих повышению белковости зерна и, особенно, для направленной селекции на увеличение содержания и качества белка.

Цель исследований - изучить влияние донорно-акцепторных отношений на распределение пластических веществ между вегетативными и генеративными органами, а также особенности накопления сырого протеина в зерне и зеленой массе у сортов люпина узколистного с различной архитектоникой стебля.

Исследования проведены в 20122014 гг. во ВНИИЗБК. Почва опытных участков тёмно-серая лесная, суглинистая. Мощность гумусового горизонта 30-35 см, влажность устойчивого завядания 9,7% от объёма почвы. Содержание гумуса в пахотном горизонте по Тюрину 4,3-5,6%, легкогидролизуемого азота по Кононовой и Тюрину - 6,410,1 мг/100 г почвы, обменного калия по Масловой - 7-15 мг/100 г почвы, подвижного фосфора по Кирсанову - 6,8-16,5 мг/100 г почвы, сумма поглощённых оснований по Каппе-ну - 18,5-26,2 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями

1. Агрометеорологические условия, г. Орел

Показатели Месяцы

май I июнь I июль август

Средняя температура воздуха за месяц, оС Средняя многолетняя 13,8 16,8 18,0 17,0

2012 г 16,8 17,6 21,3 18,8

2013 г 18,0 19,8 18,8 19,0

2014 г 15,5 16,3 20,9 20,0

Количество осадков за месяц, мм

Среднее многолетнее 51,0 73,0 81,0 63,0

2012 г. 15,9 93,6 59,5 70,5

2013 г. 64,3 68,5 49,5 33,2

2014 г. 124,0 53,3 19,4 14,4

(О Ф

Ш, ь

Ф д

Ф

ь

Ф

-Ь О

О)

35 30

ф

I 25

ф

ь 20

re

a 15 10 5 0

45 ф 40

1 35 ® 30 8 25 ^ 20 L- 15 10 5 0

30 25

ф

[j 20

ф

5 15 re

§ 10 5 0

а)

б)

в)

Рис. 1. Формирование сырой зеленой массы и корней, среднее за 2012-2014 гг.: □ — формирование бобов на центральной кисти; □ — налив бобов; а) Тимир 1; б) Кристалл; в) Надежда.

Статистическую обработку данных осуществляли методами корреляционного и дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с использованием пакета прикладных программ STATISTICA FOR Windows 6.0.

В результате проведения опытов по накоплению зеленой и сухой массы в онтогенезе сортами люпина узколистного было подтверждено, что сорт Тимир 1 не обладает четким разграничением вегетативной и генеративной фаз. Цветение, формирование бобов и семян происходит одновременно с ростом боковых ветвей и листьев. В условиях повышенной влажности у него происходит интенсивный отток ассимиля-тов в активные центры вегетативных органов, что способствует усилению ростовых процессов. При недостатке питательных веществ возможно опадение завязавшихся бобов. Тимир 1 за 2012-2014 гг. накапливал наибольшую сухую надземную массу в фазе цветения на боковых побегах. Урожайность семян этого сорта была крайне нестабильна.

Кристалл, Витязь, Орловский си-дерат, Орловский в основном формируют ветви 1-3 порядка, поэтому их можно условно отнести к сортам с разграничением вегетативной и

трами на образование семян. Однако опадение нижних листьев приводит к ограничению притока пластических веществ к плодам, сбрасыванию части бобов и значительному снижению урожайности семян.

У сорта Тимир 1 нарастание зеленой массы стеблей и листьев происходит одновременно с формированием бобов на центральном стебле и боковых ветвях (рис. 1а).

У сортов Кристалл, Витязь, Орловский и Орловский сидерат увеличение зеленой массы стеблей в фазе налива бобов на боковых ветвях отсутствует, оттокассимилятов направлен к плодам. Наблюдается небольшой прирост листьев и корней, обеспечивающих пластическими веществами растущие бобы и семена (рис. 1б).

У сорта Надежда отток ассимилятов направлен полностью на формирование плодов (рис. 1в). Однако из-за опадения листьев на нижних междоузлиях этого объема пластических веществ явно не хватает для всех завязавшихся плодов и 10-15% бобов отмирает

У сортов с ограниченным ветвлением масса сухого вещества достигает самых высоких величин к наливу бобов, причем более интенсивно у сорта Кристалл (табл. 2).

2. Накопление сухой массы сортами люпина, г/раст., среднее за 2012-2014 гг.

Стебли Листья Бобы

Сорт формирование бобов налив формирование бобов налив формирование бобов налив

Кристалл 3,2 4,4 2,6 3,3 0,9 8,6

Тимир 1 4,2 7,3 3,3 3,7 0,5 5,5

Орл. сидерат 5,1 5,3 4,6 3,1 0,5 5,1

Витязь 4,5 8,5 3,8 5,3 1,6 4,9

Надежда 3,2 3,0 2,7 2,1 0,7 3,5

Орловский 4,5 4,8 4,3 3,1 0,3 4,0

НСР05 0,13 0,91 0,62 0,30 0,10 1,01

бобы

корни

83-91%, рН солевой вытяжки по Аля-мовскому 5,3-6,0, гидролитическая кислотность по Каплену 1,7-6,3 мг-экв/100 г почвы.

В период проведения исследований погодные условия были контрастными (табл. 1). В 2012 и 2013 гг. они были достаточно влажными и теплыми; в 2014 г. в июне-июле (в период цветения, формирования бобов на центральной кисти и налива бобов) сложились засушливые условия, количество осадков было ниже среднемноголетних значений в среднем на 43 мм/месяц.

Материалом исследования послужило 6 сортов люпина узколистного с различной архитектоникой стебля: Тимир 1 - индетерминантный тип стебля; Кристалл, Витязь, Орловский сидерат, Орловский - с ограниченным ветвлением; Надежда - колосовидный тип (отсутствие ветвей). Сорта высевали сеялкой СКС-6-10 в 4-х кратной повторности, площадь делянки 15 м2, размещение делянок -рендомизированное.

Содержание сырого протеина определяли в лаборатории физиологии и биохимии растений по методу Кьельдаля с использованием для сжигания проб дигестора с программированным нагревом йК-6 фирмы Уе!р БаепМюа, для дальнейшей отгонки и титрования - автомат ийК-152 этой же фирмы.

Отбор проб для исследований по накоплению зеленой и сухой массы, а также сырого протеина осуществляли в фазах стеблевания,бутонизации (листья, стебель, корни), начала формирования бобов (листья, стебли, корни, бобы, клубеньки), налива бобов (листья, стебли, корни, бобы, клубеньки), полной спелости (стебли, створки, семена, корни) согласно методикам [3, 4, 5] «о Расчеты реутилизации азота, о вклада реутилизации в формиро-^ вание урожая, азотного уборочного £! индекса, коэффициента макрора-о спределения (аттрагирующая спо-| собность генеративных органов), коэффициента микрораспределения ® (аттрагирующая способность зерна) 5 проводили согласно методическим $ рекомендациям [6, 7].

генеративной фаз. Большая часть пластических веществ в период образования бобов поступает в формирующиеся плоды. Эта группа сортов характеризуется более стабильной урожайностью семян.

У сорта Надежда нет бокового ветвления, по форме растение напоминает модель зерновых культур. К фазе цветения вегетативный рост заканчивается, новые листья не образуются. Ассимиляты полностью используются генеративными цен-

Таким образом, наиболее благоприятное для формирования урожая распределение пластических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза, симбиотической деятельности и поглощенных корневой системой из почвы, между вегетативными и генеративными органами характерно для сортов Кристалл, Витязь, Орловский и Орловский сидерат.

Пластические вещества, синтезированные в ходе фотосинтетической деятельности растений люпина

Сорт Фаза

ветвление-бутонизация формирование бобов налив бобов

2012 г. 2013 г. 2014 г. х 2012 г. 2013 г 2014 г I х 2012 г. 2013 г. 2014 г. х

Кристалл 21,0 21,3 30,3 24,2 17,9 15,3 14,5 15,9 4,4 4,2 4,9 4,5

Тимир 20,8 18,9 25,1 21,6 20,3 19,6 12,9 17,6 4,3 5,0 3,1 4,1

Орловский сидерат 20,3 17,8 27,6 21,9 17,5 17,5 16,3 17,1 4,0 3,8 3,2 3,6

Витязь 21,9 20,1 28,2 23,4 20,4 20,5 19,1 20,0 4,0 3,6 4,2 3,9

Надежда 22,9 18,4 25,5 22,3 17,6 17,5 16,8 17,3 4,0 4,4 4,4 4,2

Орловский 20,8 19,6 26,1 22,2 19,3 19,4 14,6 17,7 4,2 4,1 3,2 4,0

узколистного, распределяются по органам в зависимости от их аттраги-рующей способности. Интенсивность оттока ассимилятов в семена - один из лимитирующих факторов их формирования.

Во время проведения исследований установлено,что количественные изменения в образовании и накоплении белка у различных морфотипов люпина узколистного зависят от фазы развития растений (табл. 3). Содержание протеина в надземной массе в период ветвление-бутонизация колебалось от 17,8 до 30,3%, снижаясь до 3,6-5,0% в фазу налив бобов.

4. Содержание протеина в органах

щества утилизируются в формирующиеся бобы. В 2014 г. в стеблях сортов люпина содержание протеина в период формирования бобов достигало 9,6-14,5%, а при созревании колебалось от 2,7 до 4,5%, то есть уменьшалось более чем в 3 раза.

В фазе налива бобов самое высокое содержание протеина в бобах отмечено у сортов Орловский сидерат и Витязь, что обусловлено наибольшим его количеством в клубеньках (рис. 2). В сравнении с другими экспериментальными образцами, у этих сортов было выше количество и масса

Вероятно, это связано с коротким периодом вегетации.

У Тимира 1, Надежды и Орловского вклад реутилизации азота в среднем составляет 21% (рис. 3). У сортов Кристалл, Орловский сидерат и Витязь он на 4% ниже (в среднем 17%). Следовательно, количество азота в семенах у последней группы сортов в меньшей степени зависит от реутилизации, а формируется благодаря симбио-тической деятельности, о чем свидетельствует высокое содержание азота в клубеньках 35-41% (у сортов первой группы 27-30%).

клубеньков.

люпина узколистного в фазу формирования бобов на центральной кисти,% от сухого вещества

Сорт 2012 г 2013 г. 2014 г. х 2012 г 2013 г. 2014 г. х 2012 г. 2013 г. 2014 г. х

Листья Стебли Бобы

Кристалл 17,69 13,34 16,70 15,91 8,57 9,84 6,40 8,27 14,00 17,85 20,30 17,38

Тимир 1 18,03 11,37 15,50 14,96 8,13 11,37 6,50 8,66 15,75 16,97 16,90 16,54

Орловский сидерат 16,79 13,34 19,90 16,67 9,71 8,97 6,20 5,29 17,50 16,09 22,70 18,76

Витязь 16,53 14,00 23,00 17,84 8,22 8,09 10,00 8,77 18,95 18,81 24,30 20,68

Надежда 15,92 11,37 17,70 14,99 7,61 15,97 9,60 11,06 20,56 15,75 23,10 19,80

Орловский 18,37 10,93 18,10 15,80 6,38 9,19 6,80 7,45 18,81 17,50 18,90 18,40

Корни Клубеньки Семена (полная спелость)

Кристалл 8,05 3,06 6,40 5,83 17,93 25,03 35,40 26,12 32,90 31,50 33,40 33,70

Тимир 1 6,12 3,26 6,20 5,19 26,25 25,01 26,80 26,02 31,90 33,60 33,40 33,70

Орловский сидерат 7,34 3,31 6,10 5,58 19,69 29,56 35,70 28,31 32,60 33,40 37,20 33,70

Витязь 7,08 3,50 8,50 6,36 28,22 30,81 41,20 33,41 38,50 32,50 35,10 35,40

Надежда 6,47 3,15 10,20 6,60 21,87 30,00 29,70 27,19 35,80 29,40 35,00 35,30

Орловский 5,86 3,30 6,90 5,35 17,19 27,12 32,50 25,60 34,90 32,80 33,40 33,70

Между накоплением протеина в листьях и зеленых бобах и содержанием протеина в клубеньках существует определенная зависимость (табл. 4): чем больше протеина в клубеньках, тем выше его уровень в листьях и зеленых бобах (г05 = 0,51).

Значительный интерес представляют особенности накопления и реутилизации протеина в 2014 г., когда сложились наиболее благоприятные условия для роста и развития растений и азотфиксирующей деятельности сортов люпина узколистного. В фазе ветвление-бутонизация содержание протеина в листьях колебалось от 30,1-32,0% (Тимир 1, Орловский, Витязь) до 32,5% (Кристалл). В 2014 г, по сравнению с 2012 и 2013 гг., величина этого показателя была наиболее высока. К наливу семян в 2014 г. наименьшее содержание протеина в листьях наблюдали у сорта Тимир 1, наибольшее - у сорта Витязь.

Не только листья, но и стебель выступает временным депо продуктов фотосинтеза в процессе развития растения, из него запасённые ве-

У сорта Надежда отток азота из вегетативных органов в период налив зерна - созревание значительно выше, чем у других сортов, о чем судили по степени снижения его количества в фазе полной спелости.

Азотный уборочный индекс характеризует эффективность использования азота, потребляемого растениями в течение вегетации на образование и налив семян. У сортов Кристалл, Орловский сидерат и

■

- 1

1 1 1 1 1 ■ 1 Л

ы —1 в 1 1

П1 ■ III 1 1 III 1 " П1 II 1 Г ГП 1 1 11

Кристалл

Орловский сидерат

Витязь

Тимир 1

Надежда Орловский

Рис. 2. Содержание белка в органах сортов люпина в фазе налива бобов (2014 г.), — листья; — стебли; ■ — бобы; — корни; — клубеньки; — зерно.

О)

вклад реутилизацци N в урожай, %

азотный уборочный индекс, %

25

20

15

:

•у jfg> и»

f J1

90 80 70 60 50 40 30 20

10 0

/ / /

■г У'

Рис. 3. Показатели, определяющие продуктивность зерна и его качество.

Витязь он выше, чем у сортов Тимир 1, Надежда и Орловский в среднем на 8%.

По мнению А.Н. Павлова [7], основное условие высокого содержания белка - значительное количество азотистых веществ в растении, при-

ходящихся на единицу массы семян. Величина этого показателя может повышаться в результате уменьшения доли семян в общей биомассе растения и роста концентрации азота в вегетативных органах. Обеспеченность семян азотом у сорта Витязь выше, чем у других сортов, благодаря эффективной симбиотической азот-фиксации, у сорта Надежда - из-за низкой массы семян и реутилизации на уровне 68%, которая выше, чем у остальных сортов, на 1-7% (табл. 4).

«о о

^ Содержание протеина в семенах £! сортов Витязь и Надежда находилось о» на уровне 35,3-35,9%, тогда как у | остальных сортов - 33,7%, что объясняют показатели обеспеченности се® мян азотом (табл. 5). Аттрагирующая 5 способность генеративных органов $ (коэффициенты макро- и микрора-

спределения) достаточно высокая и не может быть серьезной причиной, ограничивающей накопление протеина. Сорт Кристалл характеризуется самыми высокими коэффициентами макро- и микрораспределения, а сорт Тимир 1 - самыми низкими.

Наиболее высокая семенная продуктивность за 2012-2014 гг. выявлена у сортов Кристалл, Витязь, и Орловский с ограниченным типом ветвления (табл. 6). Следует отметить, что у сорта Кристалл и самый высокий показатель К - 41,5. Как

хоз '

и следовало ожидать, сорт Надежда (колосовидный морфотип) сформировал низкую среднюю урожайность, но одновременно отличался высоким содержанием сырого протеина -35,3%. Сорт Тимир 1 за три года ис-

следований имел стабильно низкую урожайность семян.

Выводы. Распределение пластических веществ, накопленных в процессе жизнедеятельности, между вегетативными и генеративными органами у сортов Кристалл, Витязь, Орловский и Орловский сидерат

наиболее благоприятно для формирования урожая семян. Они превосходят по урожайности сорта Тимир 1 и Надежда. Результаты исследований по накоплению, распределению и реутилизации протеина показывают, что его содержание в листьях и бобах в фазе начала формирования бобов обусловлено уровнем накопления протеина в клубеньках в результате симбиотической азотфиксации. Обеспеченность семян протеином у сортов Кристалл, Витязь, Орловский сидерат определяется в большей степени высокой эффективностью симбиотической азотфиксации; у сорта Надежда - уменьшением доли семян в общей биомассе растения и высоким уровнем реутилизации. Сорт Кристалл характеризуется наиболее высокими коэффициентами микро- и макрораспределения, сорта Тимир 1 и Орловский - самыми низкими.

Литература.

1. Гатаулина Г.Г., Соколова С.С. Формирование урожая и динамические характеристики продукционного процесса у зернобобовых культур . М., 2012. 272 с.

2. Направления повышения урожайности кормовых культур и качества кормов в Нечерноземной зоне России / А.Д. Прудников, А.Г. Прудникова, А.Ю. Коржов, Е.А. Савина // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 11. С. 53-55.

3. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Колос. 1971. Вып. 1. 248 с.

4. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Колос. 1971. Вып. 2. 239 с.

5. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. М., 1997. 156 с.

6. Удовенко Г.В. Определение ат-трагирующей способности зерна и ее компонентов у колосовых злаков. Санкт-Петербург: ВИР, 1992. 9 с.

7. Павлов А.Н. Повышение содержания белка в зерне М.: «Наука», 1984. 112 с.

5. Показатели количественной и качественной оценки продуктивности сортов люпина узколистного, 2012-2014 гг.

Сорт Содержание сырого протеина в зерне, % Масса семян, г/раст. К хоз Коэффициент макрораспределения, % Коэффициент микро-распределения, % Реутилизация N из вегетативной массы,%

Кристалл 33,7 8,4 41,5 62 67 61,1

Витязь 35,9 7,0 38,2 57 66 66,7

Орлов. сидерат 33,7 7,9 31,0 56 66 62,3

Тимир 1 33,7 4,6 36,8 49 63 61,1

Надежда 35,3 4,6 38,3 59 65 67,7

Орловский 33,7 5,5 33,3 59 61 65,8

6. Урожайность сортов люпина узколистного с различной архитектоникой стебля

Сорт 1 2012 г. 2013 г 2014 г. 1 х

Кристалл 21,8 21,2 22,8 21,9

Тимир 1 9,9 17,7 10,0 12,5

Орловский сидерат 19,6 24,8 17,8 20,7

Витязь 24,1 22,1 24,1 23,4

Надежда 20,2 8,5 20,2 16,3

Орловский 24,2 21,2 24,9 23,4

НСР05 1,009 1,340 1,113

Ontogenetic Changes in Accumulation, Distribution and Reutilization of Plastic Substances in Plants of Varieties of Blue Lupine with Different Stem Architectonics

S.N. Agarkova, E.V. Golovina, R.V. Belyeva

All-Russian Research Institute of Legumes and Groat Crops, ul. Molodezhnaya, 10, corp. 1, pos. Streletskiy, Orlovskiy r-n, Orlovskaya obl., 302502, Russian Federation

Summary. The investigations were carried out in 2012-2014 in VNIIZBKin order to study the influence of donor-acceptor relations on distribution of plastic substances between vegetative and generative organs and accumulation of crude protein in grain and green mass of blue lupine varieties with different stem architectonics. Six varieties of blue lupine served as a material: Timir 1 with an indeterminate type of a stem; Kristall, Vityaz', Orlovskij Siderat, Orlovskij with limited branching; Nadezhda with a spiky type stem (without branches). For varieties Kristall, Vityaz', Orlovskij and Orlovskij Siderat it is not increase in stem green mass in lateral branches during pod fillings, outflow of assimilators is directed to fruits, small growth of leaves and roots providing growing beans and seeds with plastic substances is observed. For the Nadezhda variety the outflow of assimilators is directed completely to fruit formation. For variety Timir 1 the increase of green mass of stems and leaves occurs simultaneously with formation of pods on the central stalk and lateral branches. Distribution of plastic substances, accumulated during photosynthesis process, symbiotic activity and absorbed by a root system from soil, between vegetative and generative organs in the varieties Kristall, Vityaz', Orlovskij and Orlovskij siderat is optimum for yield formation. These varieties surpass varieties Timir 1 and Nadezhda in productivity. Content ofprotein in leaves and pods in the beginning of pod formation is caused by the level of its accumulation in nodules as a result of symbiotic nitrogen fixation. Accumulation of protein in seeds of the varieties Kristall, Vityaz ', Orlovskij Siderat and Orlovskij depends in a greater degree on the efficacy of symbiotic nitrogen fixation; of Nadezhda variety -on decrease in seed fraction in the total biomass of plant and high level of reutilization. The highest coefficients of micro- and macrodistribution are inherent for the Kristall variety, and the lowest ones - for the Timir 1 and Orlovskij varieties.

Keywords: lupine, morphotypes, protein, reutilization, productivity.

Author details: S.N. Agarkova, D. Sc. (Biol.), chief research fellow (e-mail:office@ vniizbk.orel.ru); E.V. Golovina, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; R.V. Belyeva,, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow.

For citation: Agarkova S.N., Golovina E.V., Belyeva R.V. Ontogenetic Changes in Accumulation, Distribution and Reutilization of Plastic Substances in Plants of Varieties of Blue Lupine with Different Stem Architectonics. Zemledelie. 2016. № 4. Pp. 25-29 (In Russ.).

УДК 635.656:576.1:631.527

Генисточники для селекции гороха на повышение биоэнергетического потенциала растения и методы работы с ними

А.Н. ЗЕЛЕНОВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: office@vniizbk.orel.ru)

A.М. ЗАДОРИН, кандидат сельскохозяйственных наук, зав.лабораторией

B.Н. УВАРОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник А.А. Зеленов, научный сотрудник Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур, ул. Молодежная, 10, корп. 1,

пос. Стрелецкий, Орловский р-н, Орловская обл., 302502, Российская Федерация

Во ВНИИ зернобобовых и крупяных культур в процессе селекции гороха на увеличение урожайности семян выявлены оригинальные формы, отличающиеся повышенными фотосинтетическими показателями и способностью формировать высокую биомассу растения: гетерофильная хамелеон (1989 г.), рас-сечённолисточковая (2002 г.) и форма с многоплодным апикальным плодоносом люпиноид (1991 г.). При урожайности среднего стандарта ниже 20 ц/га величина этого показателя у гетерофильного сорта Спартак была ниже, однако в интервале 40-50 ц/га прибавка семян нового сорта составляла 5,5-6,7 ц/га, а наибольший сбор его семян отмечен на уровне 62,3 ц/га, что на 15,4 ц/га выше стандарта Таловец 70. При урожайности исходного сорта Бартак - 29,6 ц/га сбор семян у рассечённолисточковой линии Рас-678/7 также составил 29,6 ц/га. На более высоком агрофоне сбор семян Батрака достигал 33,7 ц/га, у рассечён-нолисточковых линий 36,3-37,9 ц/га. Для формирования регуляторного механизма продукционного процесса, соответствующего более высокому биопотенциалу, необходимо по каждому морфотипу предварительно создать разнообразную в генетическом отношении пребридинго-вую коллекцию генисточников (репродук-тивно изолированную от существующих сортов и линий популяцию), в рамках которой следует проводить сложные и сложно-ступенчатые скрещивания, используя при необходимости индуцированный мутагенез. Пребридинговая коллекция нетрадиционных морфотипов гороха ВНИИЗБК насчитывает более 200 образцов. Лучшие по урожайности семян линии морфотипахамелеон - Яг-14-692, Яг-08-1389 - превышают стандарт на

20-29%. Люпиноиды отличаются высоким содержанием белка в семенах, наиболее высокобелковые Лу-114-09, Лу-115-09, Лу-153-06 превосходят стандарт на 3,3-4,7%. Для этого морфотипа и рассечённолисточкового лимитирующий фактор - устойчивость к полеганию. Искусственный отбор элитных растений из гибридных популяций необходимо проводить на высоком агрофоне, чтобы не потерять ценные генотипы. Давление отбора (степень выбраковки) на начальных этапах селекционного процесса не должно быть жёстким, особенно в неблагоприятные по метеоусловиям годы.

Ключевые слова: горох, селекция, биоэнергетический потенциал, морфо-тип, генисточники.

Для цитирования: Генисточники для селекции гороха на повышение биоэнергетического потенциала растения и методы работы с ними / А.Н. Зеленов, А.М. Задорин, В.Н.Уваров, А.А. Зеленов // Земледелие. 2016. № 4. С. 29-33.

Максимальная урожайность современных сортов гороха генетически детерминирована биоэнергетическим потенциалом растений, который в условиях Центральной России оценивается в 55-60 ц/га при содержании белка в семенах -22-23% [1]. Биоэнергетический потенциал определяет масса всего растения в период созревания с учётом энергоёмкости составляющих её веществ. Так, из 1 г первичного продукта фотосинтеза образуется 0,83 г крахмала, или 0,40 г белка, или 0,33 г жира. Следует также учитывать затраты первичных асси-милятов на формирование защитно-компенсаторных реакций и структур у устойчивых к биотическим и абиотическим стрессорам генотипов [2]. Поэтому высокобелковые, высокомасличные, высокоадаптивные культуры и сорта менее урожайны, чем крахмалистые, неустойчивые формы. На образование симбиоза с клубеньковыми бактериями и ар-бускулярной микоризы также расходуется 20-30% продуктов фотосинтеза [3].

За столетний период научной селекции семенная продуктивность гороха выросла в 2,5-3 раза, в основном, благодаря увеличению уборочного индекса, который, особенно в

СО (D 3 ü

(D д

(D

5

(D

-Ь О

О)