CC BY
104
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2015, том 50, № 1, с. 55-62
Генетические основы селекции
УДК 635.652:631.52:[631.524.84+581.138.1](470.57) doi: 10.15389/agrobiology.2015.1.55rus
ПРОДУКТИВНОСТЬ И КЛУБЕНЬКООБРАЗУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ У СОРТОВ ФАСОЛИ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ПРЕДУРАЛЬЯ
С.Р. ГАРИПОВА1, О.В. МАРКОВА1, С.Н. САМИГУЛЛИН2
Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.) обладает высокой питательностью, в ее семенах содержится значительное количество белка, а также незаменимые аминокислоты и витамины. Кроме того, она может накапливать в почве биологический азот за счет азотфиксации. На территории лесостепной зоны Предуралья (Республика Башкортостан) в мелкоделяночных опытах в течение пяти лет изучали элементы структуры урожая у четырех сортов фасоли обыкновенной (Горналь, Уфимская, Золотистая и Эльза). В разных почвенно-климатических условиях сравнивали характер распределения признаков семенной продуктивности и клубенькообразования, а также определяли корреляционные связи между агрометеорологическими факторами, нодуляционной активностью и продуктивностью. В одном из этих опытов использовали полив и внесение стартовых доз удобрений (PK)45, остальные опыты проводили на естественном агрофоне без полива. Урожайность зерна районированных сортов (Горналь, Уфимская, Золотистая) в однородных почвенных условиях на черноземе выщелоченном (Уфимский район) составляла от 18 до 22 ц/га. Отмечен высокий потенциал продуктивности по числу семян у нового сорта Эльза. В опытах без полива (Уфимский, Иглинский, Чишминский, Бакалинский районы) масса семян разных сортов колебалась в зависимости от агрометеорологических условий от 4 до 17 г/рас-тение, при поливе увеличиваясь вдвое. Размах варьирования признака семенной продуктивности в среднем по всем годам для сорта Золотистая составил 50, Эльза — 53, Уфимская — 57, Горналь — 76 %. Показана тесная связь (г = 0,61) между продуктивностью фасоли и суммой активных температур выше 15 °С. Большую пластичность по этому признаку проявили сорта местной селекции Золотистая и Уфимская (г = 0,46, r = 0,59), меньшую — сорта Горналь и Эльза (г = 0,78, r = 0,84). Сходные закономерности выявлены и при анализе коррелятивных связей между продолжительностью периода выше 15 °С и семенной продуктивностью: для сорта Золотистая r = 0,42, Уфимская — r = 0,20, Горналь — r = 0,51, Эльза — r = 0,69. В различных условиях на растении образовывалось от 5 до 29 клубеньков. Межсортовое варьирование средней клубенькообразующей способности по годам составило 15,3 %. Однако отдельно для каждого сорта в разных почвенно-климатических условиях средние коэффициенты вариации составили: 44,0 % — Горналь, 59,3 % — Золотистая, 65,0 % — Уфимская, 18,4 % — Эльза. В большинстве опытов у растений разных сортов преобладала правосторонняя асимметрия (As > 0) по числу клубеньков и продуктивности. Нормальное распределение и отрицательная асимметрия по этим признакам для всех сортов наблюдались в опыте с поливом, а также встречались чаще других у растений сорта Золотистая. Число клубеньков на растении и семенная продуктивность коррелировали (r = 0,75-0,87) только в опыте при оптимальных условиях водного режима и минерального питания. На серой лесной почве растения опытных сортов образовывали симбиоз с местными ризобиями, на черноземе симбиотрофный тип азотного питания уступал автотрофному. Высокая внутрисортовая изменчивость растений фасоли, а также асимметричность распределения признаков симбиотической активности и продуктивности свидетельствуют о возможности отбора линий на повышение эффективности симбиоза. Найден спонтанный супернодулирующий гибрид Л20 сорта Эльза, перспективный для последующей селекционной работы.
Ключевые слова: сорта фасоли, семенная продуктивность, образование клубеньков, агроклиматические факторы, внутри- и межсортовая изменчивость, коэффициент асимметрии, Предуралье.
Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.) выделяется среди зернобобовых культур по питательности и многообразию использования. Ее пищевая ценность определяется значительным (17-32 %) содержанием белка в семенах, наличием незаменимых аминокислот, витаминов. Высок потенциал фасоли как почвоулучшающей культуры. Известно, что она может накапливать за год более 60 кг/га биологического азота за счет азотфиксации. Фасоль используется и как лекарственное растение (1, 2). В России эта культура не относится к традиционным, но с успехом выращивается в индивидуальных хозяйствах.
В настоящее время в Республике Башкортостан (РБ) наряду с ра-
55
нее районированным сортом Горналь в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, включены новые сорта фасоли Уфимская (3) и Золотистая (4), разработаны оптимальные нормы высева семян этих сортов, сроки сева, другие агротехнические приемы возделывания в условиях Предуралья (5), однако практически не изучена их симбиотическая активность. Как известно (6), высокая внутри- и межсортовая изменчивость по признакам симбиоза, характерная для многих культурных форм бобовых, создает предпосылки для направленного отбора генотипов на повышение симбиотической активности, что служит одним из важнейших условий создания систем адаптивного растениеводства и экологически сбалансированного земледелия (7).
Целью нашей работы стало изучение продуктивности различных сортов фасоли и их клубенькообразующей способности в симбиозе с местными расами ризобий в условиях лесостепной зоны Предуралья.
Методика. В полевых опытах были изучены четыре кустовых сорта фасоли обыкновенной: Горналь, Уфимская, Золотистая и Эльза. Сорт Горналь, выведенный на Льговской селекционной станции и во Всероссийском НИИ зернобобовых и крупяных культур, использовался как стандарт. Уфимская и Золотистая — сорта местной селекции, включенные в Государственный реестр по РБ соответственно в 1998 и 2000 годах (3, 4). Сорт Эльза создан во Франции (к-14693 по каталогу ВИР, Всероссийский НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург). Полевые опыты на территории РБ проводили в течение пяти лет (2003-2007 годы) в различных агрометеорологических условиях.
На участке № 5, расположенном в Уфимском районе на черноземе выщелоченном, в течение 2003-2007 годов (5 опытов) оценивали признаки продуктивности: массу зерна, урожайность, число семян на растение и массу 1000 семян у сортов Горналь, Уфимская, Золотистая, Эльза. При этом использовался тотальный учет всех растений на площади 1 м2. В эти же годы на четырех участках (J№ 1, № 2, № 3, № 4; 8 опытов) сравнивали нодуляционную активность и семенную продуктивность у растений фасоли.
В 2004 году в Уфимском районе на серой лесной тяжелосуглинистой почве (участок № 2) изучали все четыре сорта, применяли полив и внесение стартовых доз удобрений PK45. В остальных случаях исследования проводили на естественном агрофоне без полива.
В 2003 и 2004 годах в Иглинском районе выращивали только сорт Уфимская, в 2005 году в Бакалинском районе — сорта Уфимская, Золотистая, Горналь. В 2006 году эти же сорта оценивали в Иглинском районе, а также сравнивали с испытаниями двух сортов Уфимская и Горналь в Уфимском районе. В 2006 году сорта Золотистая и Эльза изучали в Чиш-минском районе и их же в 2007 году выращивали в Иглинском районе. Клубеньки (средние и крупные) и массу семян с каждого растения учитывали в конце вегетации на стадии созревания бобов, анализируя 4060 растений и определяя характер распределения признаков по коэффициентам асимметрии и коэффициентам вариации.
Посев фасоли во всех опытах осуществляли вручную широкорядным способом с междурядьями 45 см и нормой высева 15 шт. всхожих семян на 1 погонный метр, что соответствует 333 тыс. шт/га. Срок сева — I декада июня, за исключением посева в Чишминском районе в 2006 году, когда этот срок был смещен на конец мая; срок уборки — II декада сентября. Размер делянок составлял от 3 до 8 м2. Опыты проводили в 4-кратной повторности.
Данные обрабатывали статистически с помощью стандартных про-
56
грамм Microsoft Excel. В таблицах приведены средние арифметические и стандартные ошибки.
Результаты. Фасоль — теплолюбивая культура. Дружное прорастание ее семян наступает при 12-15 °С, оптимальная температура для роста и развития растений — 20-25 °С, но бобы успешно завязываются и при 15 °С. В годы проведения экспериментов даты перехода температуры через 15 °С приходились на период с середины мая до середины июня (табл. 1). По этой причине и в связи вероятностью поздневесенних заморозков в условиях Южного Урала мы в основном придерживались рекомендованного срока сева (5) в первой декаде июня. Сумма активных температур выше 15 °С и продолжительность этого периода, по данным Башкирского управления гидрометеорологической службы, на территории РБ составляет в норме 70-100 сут. Для полного созревания бобов районированных сортов фасоли необходимо 72-101 сут, что соответствует условиям региона.
1. Характеристика метеорологических условий в период проведения исследований (Республика Башкортостан)
Год Район Заморозки на почве, дата Переход ТЮзд. через 15 °С, дата О trf А if Тэф. > 15, °С Осадки (лето), мм ГТК
2003 Иглинский 9.06 23.06-09.09 78 (84) 377 (237) 158 (200) 1,6
Уфимский 29.04 22.06-09.09 79 (90) 389 (265) 193 (172) 2,6
2004 Иглинский 19.05 25.05-04.09 102 (84) 407 (237) 273 (200) 2,7
Уфимский 20.05 24.05-04.09 103 (90) 465 (265) 177 (172) 1,7
2005 Бакалинский Н.д. 11.05-20.08 102 (89) 353 (226) 204 (184) 1,1
Уфимский 17.04 11.05-20.08 99 (90) 386 (265) 167 (172) н.д.
2006 Иглинский 20.05 01.06-12.09 103 (90) 391 (237) 155 (200) 1,0
Чишминский Н.д. 31.05-13.09 104 (94) 315 (267) 318 (167) 1,2
Уфимский 20.05 02.06-11.09 101 (90) 310 (265) 313 (172) 1,0
2007 Иглинский 07.06 14.06-11.09 89 (84) 358 (237) 186 (200) 1,6
Уфимский 07.06 14.06-12.09 90 (90) 419 (265) 142 (172) 1,2
П р и м е ч а н и е. н.д. — нет данных, Твозд. — температура воздуха, Тэф. — эффективная температура, ГТК — гидротермический коэффициент. В скобках указаны показатели нормы — среднемноголетние значения соответствующих характеристик.
Агрохимические показатели почв на экспериментальных участках представлены в таблице 2.
2. Агрохимическая характеристика почв участков, на которых проводились полевые опыты (Республика Башкортостан, 2003-2007 годы)
№ участка Район Почва Содержание гумуса, % Содержание ^обт^ % рН
1 Иглинский Серая лесная, тяжелосуглинистая 3,9 0,25 6,1
2 Уфимский Серая лесная, тяжелосуглинистая 3,8 0,26 6,1
3 Бакалинский Чернозем типичный, среднесуглинистая 8,5 0,46 6,8
4 Чишминский Темно-серая лесная, среднесуглинистая 4,4 0,28 6,4
5 Уфимский Чернозем выщелоченный 6,7 0,37 6,4
3. Урожайность и показатели продуктивности у разных сортов фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L.), выращиваемой на черноземе выщелоченном
(Х±х; Уфимский р-н, Республика Башкортостан; 2003-2007 годы)
Сорт Масса семян, г/растение Число семян, шт/растение Масса 1000 семян, г Урожайность, ц/га
Горналь 7,2±0,9 22,3±2,0 314±17,0 18,7±2,2
Уфимская 8,4±0,9 24,8±2,0 337±15,9 22,0±2,5
Золотистая 7,6±1,0 23,2±1,8 322±21,8 19,7±2,5
Эльза* 7,6±2,0 43,7±5,3 174±13,6 19,9±5,0
П р и м е ч а н и е. Cv массы семян — 30,1 %, Cv числа семян — 20,4 %, Cv массы 1000 шт. семян —
14,1 %; НСР05 по урожайности 1,1 ц/га. Для сорта Эльза приведены данные за 2003-2005 годы.
Урожайность районированных сортов Горналь, Уфимская, Золотистая в опытах на черноземе выщелоченном (участок № 5) за пять лет исследований составляла 18,7-22,0 ц/га (табл. 3). Наиболее продуктивным был сорт Уфимская. Относительно позднеспелый сорт Эльза выделялся
57
образованием большего числа семян на одно растение, однако имел невысокую урожайность из-за плохого налива бобов и низкой всхожести семян.
В испытаниях, проведенных на других участках (табл. 4), продуктивность фасоли была выше, что может объясняться особенностями учета и условиями опытов. В 2004 году на участке № 2 использовали полив, что способствовало формированию массы семян от 18,5 до 27,0 г/растение в полной спелости. Благодаря оптимальному влагообеспечению семенная продуктивность возросла вдвое по сравнению с таковой у сорта Уфимская, выращиваемого в тот же год без полива на сходном по агрометеорологическим условиям участке № 1. В опытах 2005-2007 годов без полива масса семян составила для сорта Уфимская — от 5 до 15 (в среднем 8,8), Горналь — от 4 до 17 (в среднем 9,2), Золотистая — от 6 до 14 (в среднем 10,3), Эльза — от 11 до 16 г/растение (в среднем 13,3 г/растение). Меньший размах варьирования по продуктивности в среднем по всем годам показали сорта Золотистая (С^р = 50 %) и Эльза (С^р = 53 %); для сорта Уфимская вариация составила 57 %, для сорта Горналь — 76 %.
4. Внутрисортовая изменчивость признаков клубенькообразования и семенной продуктивности у растений фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L.) разных сортов (Х±х, Республика Башкортостан)
Опыт (год, № участка) Сорт Число клубеньков Масса семян
шт/растение | As Cv г/растение | As Cv
2003, № 1 Уфимская 10,8±0,7 161 39 8,8±0,6 59* 51
2004, № 1 Уфимская 24,5±0,7 135 23 10,8±0,7 188 48
2004, № 2 Уфимская 13,0±1,5 35* 61 18,5±1,0 210 31
Золотистая 13,4±0,8 -134 36 19,3±0,8 39* 24
Горналь 12,4±1,4 -31* 58 27,2±1,7 103 30
Эльза 15,3±1,1 82* 32 26,7±2,5 51* 43
2005, № 3 Уфимская 6,2±1,1 129 108 15,4±1,4 131 58
Золотистая 4,7±1,0 288 131 14,2±1,3 105 58
Горналь 5,2±1,1 297 122 17,4±2,4 727 86
2006, № 1 Уфимская 27,3±1,8 163 55 5,0±0,5 430 75
Золотистая 21,9±2,8 250 76 6,1±0,7 202 67
Горналь 18,4±2,2 237 78 6,2±0,6 190 65
2006, № 2 Уфимская 4,9±0,8 279 94 5,9±0,7 292 80
Горналь 13,0±1,4 193 66 3,9±0,8 556 121
2006, № 4 Золотистая 29,4±1,8 86* 53 12,7±0,6 218 43
Эльза 21,4±2,5 1000 (276)а 92 15,6±1,3 222 66
2007, № 1 Золотистая 11,5±1,2 98* 64 8,0±1,0 73* 57
Эльза 16,4±1,5 312 70 10,9±0,7 312 50
П р и м е ч а н и е. № 1 — Иглинский район, № 2 — Уфимский район, № 3 — Бакалинский район, № 4 — Чишминский район; As — коэффициент асимметрии, % от критического значения, Cv — коэффициент вариации, %; а — высокий коэффициент асимметрии обусловлен наличием в выборке спонтанного гибрида стелющейся формы со 130 клубеньками, в скобках указан коэффициент асимметрии признака в популяции без этого растения.
* Значения, соответствующие нормальному распределению (р < 0,05).
При сравнении полученных нами данных по продуктивности с результатами экспериментов, проведенных в 2007-2008 годах на 11 сортах фасоли обыкновенной в условиях южной лесостепи Западной Сибири (8), можно отметить, что испытанные в Сибири сорта сформировали большую массу семян, чем сорта в Предуралье (в среднем соответственно 5,6-35,0 и 12,0-20,0 г/растение).
При сходстве климатических параметров в регионах эксперименты в Омской области отличались более ранними сроками сева фасоли, приходящимися на II и III декады мая. Если в условиях Предуралья в долгосрочном прогнозе не ожидается заморозков, можно рекомендовать сместить срок посева с июня на последнюю декаду мая. Такой эксперимент был осуществлен нами в 2006 году на участке № 4 в Чишминском районе. Это способствовало повышению семенной продуктивности фасоли вдвое по сравнению с участками № 1 и № 2 не только за счет более комфорт-
58
ных климатических условий (гидротермический коэффициент — ГТК в Чишминском районе был равен 1,2, в Уфимском и Иглинском районах — 1,0), но и благодаря увеличению периода вегетации и дополнительному использованию почвенной влаги в ранние периоды развития растений.
Корреляционный анализ между семенной продуктивностью фасоли и суммой активных температур выше 15 °С (для всех сортов r = 0,61) показал, что степень этой связи неодинакова у разных сортов. Большую пластичность (независимость от тепла) проявили сорта Золотистая и Уфимская (г = 0,46, r = 0,59), меньшую — сорта Горналь и Эльза (г = 0,78, r = 0,84). Сходные закономерности выявлены при анализе коррелятивных связей между продолжительностью периода с температурами выше 15 °С и семенной продуктивностью: для сортов Золотистая и Уфимская — соответственно r = 0,42 и r = 0,20, для сортов Горналь и Эльза — r = 0,51 и r = 0,69.
Важным резервом усиления адаптивного потенциала сортов фасоли служит селекция генотипов, обладающих высокой продуктивностью за счет симбиотрофного питания (9, 10). Так, линии фасоли, отобранные по признаку повышения интенсивности образования клубеньков, превосходили исходные сорта по массе семян на 74 %, по содержанию белка — на 27 % (11). В наших опытах по изучению нодуляционного потенциала сортов число клубеньков в фазе созревания бобов составило 5-29 шт/растение (см. табл. 4). Межсортовое варьирование средних значений числа клубеньков на одно растение за годы исследований — 15,3 %. Следует отметить, что у лучших сортообразцов фасоли из коллекции ВИР насчитывалось по 40-115 клубеньков/растение (12). По данным опытов 2006 года, проведенных в Омской области, высокой клубенькообразующей способностью (более 40 клубеньков) обладали сорта фасоли Лика, Секунда, Рашель, Золушка (13). Можно полагать, что возможности селекции на высокую симбиотическую активность сортов и линий фасоли, адаптированных к условиям РБ, далеко не исчерпаны.
Для оценки перспектив выделения наиболее симбиотически активных генотипов фасоли внутри сорта рассматривали характер распределения и внутрисортовую изменчивость признаков интенсивности клубенькообразования и продуктивности по годам в пределах каждого участка (см. табл. 4). В большинстве опытов у растений разных сортов преобладала правосторонняя асимметрия (As > 0) как по числу клубеньков, так и по продуктивности. Это совпадает с наблюдениями других исследователей (6, 14) и может быть связано с не проводившимся ранее отбором растений на симбиотрофный тип питания, отсутствием среди местных ризобий высокоактивных комплементарных генотипу хозяина микросимбионтов, а также с влиянием факторов среды, ограничивающих симбиотическую эффективность (содержание доступного азота или дефицит влаги, снижающий экссудацию аттрактантов для клубеньковых бактерий в ризосфере и отток фиксированного азота в надземные органы растений). По-видимому, условия влагообеспеченности в наших экспериментах внесли решающий вклад в характер распределения признака клубенькообразования, так как при искусственном поливе со стартовыми дозами калийно-фосфорных удобрений в Уфимском районе (участок № 2) в 2004 году для всех сортов был выявлен либо нормальный характер распределения, либо редко встречающаяся отрицательная асимметрия признака клубенькообразования (преимущественно у сорта Золотистая). Следует отметить, что сорт Золотистая чаще других демонстрировал нормальное распределение по числу клубеньков. Изучение этого сорта представляет интерес для выявления генотипических свойств, которые обеспечивают эффективное привлечение
59
и(или) отбор макросимбионтом активных бактериальных партнеров.
Для селекции сортов и линий бобовых растений, способных активно использовать симбиотически усваиваемый азот, важно определить характер связи между величиной клубенькообразующего аппарата и семенной продуктивностью. Тесная корреляционная связь между числом клубеньков в фазу созревания и массой семян с одного растения (г = 0,75 для сорта Уфимская, г = 0,87 для сортов Золотистая и Эльза) была обнаружена нами только в опыте с оптимальными условиями питания и увлажнения (участок № 2, 2004 год). На черноземе (участок № 3, 2005 год) клубенькообразующая активность растений оказалась невысокой и не коррелировала с продуктивностью. На серой лесной и темно-серой лесной почве клубенькообразование в целом оказалось выше, но корреляционную зависимость между ним и семенной продуктивностью также не обнаружили.
Сравнение клубенькообразующей активности каждого сорта в разных почвенно-климатических условиях выявило диапазон варьирования этого признака: у сорта Горналь — 44,0, Золотистая — 59,3, Уфимская — 65,0, Эльза — 18,4 %. Вероятно, такая изменчивость связана с большей пластичностью местных адаптивных сортов по способности перестраивать тип азотного питания с симбиотрофного на автотрофный в меняющихся условиях среды. Размах внутрисортовой изменчивости по симбиотической активности (Суср = 63-81 % для разных сортов) открывает возможности направленного отбора высокоэффективных линий внутри сорта, активно использующих потенциал симбиотической азотфиксации.
Как отмечалось в статье Н.С. Цыганка (16), при соблюдении принципов эколого-географической отдаленности и контрастности родительских форм гибридизация — наиболее успешный прием, позволяющий получать сорта с требуемыми признаками. Схема селекции гороха на повышение азотфиксации, приведенная в работе К.К. Сидоровой с соавт. (17), сочетает использование гибридизации с суперклубеньковыми мутантами, выделение отдельных линий в F2, реккурентный отбор продуктивных линий с супернодуляцией в F3-F7, отбор индивидуальных и индивидуальногрупповых линий и растений. В наших экспериментах на участке № 4 в 2006 году был выявлен экземпляр растения сорта Эльза, которое сформировало стебель длиной более 5 м при среднем значении 0,7 м и образовало более 130 клубеньков. С учетом этого растения коэффициент асимметрии распределения признака клубенькообразования составил 1000 % от критического значения, без учета — 276 % от критического значения (табл. 4). Вероятно, это растение оказалось спонтанно переопыленным гибридом со стелющейся формой фасоли. Его семена (линия Л20) были отобраны для дальнейшего изучения наследуемости признака высокой клубенькообразующей способности и недетерминированого роста. Проведены полевые испытания трех поколений этой и двух других линий Л42 и Л44, отобранных по признакам высокой продуктивности (18).
Таким образом, все изученные нами сорта фасоли перспективны для возделывания в Предуралье. Показана тесная связь между продуктивностью фасоли и суммой активных температур выше 15 °С, а также продолжительностью периода активных температур выше 15 °С, что обосновывает учет в селекции сортов таких адаптивных признаков, как скороспелость и пластичность при изменении факторов среды, а также в условиях дефицита влаги, наблюдаемого в Предуралье. Отмечены сортовые особенности по вариации этих признаков. Установлено, что использование искусственного полива или смещение срока сева с июня на конец мая может способствовать увеличению урожая семян вдвое. На серой лесной
60
почве растения опытных сортов образовывали симбиоз с местными ризо-биями, но интенсивность клубенькообразования не коррелировала с урожайностью. Высокие коэффициенты корреляции между клубенькообразующей способностью растений и семенной продуктивностью были выявлены только в опыте при оптимальных для симбиоза условиях водного режима и минерального питания. В этих же условиях отмечали редко встречающуюся отрицательную асимметрию по числу клубеньков на растении и семенной продуктивности, а также нормальное распределение этих признаков для всех сортов. На черноземе симбиотрофный тип питания уступал автотрофному. Высокая внутрисортовая изменчивость растений всех сортов по симбиотической активности свидетельствует о возможности отбора линий на повышение эффективности симбиоза. Найден спонтанный супернодулирующий гибрид Л20 сорта Эльза, перспективный для последующей селекционной работы.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Стаканов Ф.С. Фасоль. Кишинев, 1986.
2. Петрова М.В., Буравцева Т.В., Колотилова А.С. Новые образцы фасоли как исходный материал для селекции. В сб. науч. тр. по прикл. ботанике, генетике и селекции зерновых бобовых культур. Л., 1990, 135: 107-112.
3. Характеристики сортов растений, впервые включенных в 1998 году в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. М., 1998.
4. Характеристики сортов растений, впервые включенных в 2001 году в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. М., 2001.
5. Бандурко А.А. Оптимизация сроков посева и норм высева семян среднеспелых сортов фасоли обыкновенной в условиях южной лесостепи Республики Башкортостан. Ав-тореф. канд. дис. Уфа, 2003.
6. Проворов Н.А., Тихонович И.А. Эколого-генетические принципы селекции растений на повышение эффективности взаимодействия с микроорганизмами. Сельскохозяйственная биология, 2003, 3: 11-25.
7. Жученко А.А. Настоящее и будущее адаптивной системы селекции и семеноводства растений на основе идентификации и систематизации их генетических ресурсов. Сельскохозяйственная биология, 2012, 5: 3-19.
8. Цыганок Н.С., Казыдуб Н.Г. О продуктивности некоторых сортов фасоли овощной в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Сельскохозяйственная биология, 2013, 1: 119-122 (doi: 10.15389/agrobiology.2013.1.119rus, 10.15389/agrobiology.2013.1.119eng).
9. Маркова О.В., Гарипова С.Р. Влияние почвенно-климатических условий на фенотипические свойства бобово-ризобиального симбиоза разных сортов фасоли в условиях Южного Урала. Мат. межд. конф. «Современные проблемы эволюции и экологии». Ульяновск, 2013: 376-383.
10. Вишнякова М.А. Генофонд зернобобовых культур и адаптивная селекция как факторы биологизации и экологизации растениеводства (обзор). Сельскохозяйственная биология, 2008, 3: 3-23.
11. Rodino A.P., Santalla M., De Ron A.M., Drevon J.J. Variability in symbiotic nitrogen fixation among white landraces of common bean from the Iberian peninsula. Symbiosis, 2005, 40: 69-78.
12. Pereira P.A.A., Miranda B.D., A11 e w e 11 J.R., K m i e c i k K.A., Bliss F.A. Selection on increased nodule number in common bean (Phaseolus vulgaris L.). Plant and Soil, 1993, 148: 203-209 (doi: 10.1007/BF00012858).
13. Петрова М.В., Буравцева Т.В. Оценка клубенькообразующей способности образцов фасоли. Науч.-техн. бюл. ВИР (Л.), 1991, 213: 52-56.
14. Цыганок Н.С., Казыдуб Н.Г. Изучение сортов фасоли овощной селекции ВНИ-ИССОК в Западной Сибири. Аграрный вестник Урала, 2011, 84(5): 21-24.
15. Тихонович И.А., Проворов Н.А. Симбиозы растений и микроорганизмов: молекулярная генетика агросистем будущего. СПб, 2009.
16. Цыганок Н.С. О гибридизации в практической селекции овощных сортов гороха и фасоли: ретроспектива и перспектива. Сельскохозяйственная биология, 2014, 1: 26-30 (doi: 10.15389/agrobiology.2014.1.26rus, 10.15389/agrobiology.2014.1.26eng).
17. Сидорова К.К., Гончарова А.В., Гончаров П.Л., Шумный В.К. Селекция кормового гороха (Pisum sativum L.) на повышение азотфиксации с использованием симбиотических мутантов. Сельскохозяйственная биология, 2012, 1: 105-109.
61
18. Маркова О.В., Гарипова С.Р. Отбор перспективных линий фасоли (Phaseolus vulgaris L.) сорта Эльза и особенности их симбиотрофного питания в разных почвенно-климатических условиях Предуралья. Вестник Башкирского университета, 2013, 18(3): 709-712.
1ФГОУ ВПО Башкирский государственный Поступила в редакцию
университет, 3 мая 2014 года
450076 Россия, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32, e-mail: [email protected];
2ФГОУ ВПО Башкирский государственный аграрный университет,
450001 Россия, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, 34
Sel’skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2015, V. 50, № 1, pp. 55-62
PRODUCTIVENESS AND NODULE ABILITY OF DIFFERENT VARIETIES OF COMMON BEAN (Phaseolus vulgaris L.) IN URALS
CONDITIONS
S.R. Garipova1, O.V. Markova1, S.N. Samigullin2
1Bashkirian State University, 32, ul. Zaki Validi, Ufa, 450076 Russia, e-mail [email protected];
2Bashkirian State Agrarian University, 34, ul. 50-letiya Oktyabrya, Ufa, 450001 Russia
Received May 3, 2014 doi: 10.15389/agrobiology.2015.1.55eng
Abstract
Common bean (Phaseolus vulgaris L.) has a high nutritional value, its seeds contain a significant amount of protein and essential amino acids and vitamins. Furthermore, it can accumulate organic nitrogen in the soil due to nitrogen fixation. On the territory of the forest-steppe zone of Urals (Bashkortostan) in small plot experiments in homogeneous soil conditions during five years the elements of yield structure of four cultivars of common bean (Gornal, Ufimskaya, Zolotistaya and Elsa) were studied. In different soil and climatic conditions the distribution character (skewness) of seed production and nodule activity were compared. Correlations between agro-meteorological factors, nodules number and productivity were determined. In one of these experiments there were watering and using of start doses of fertilizers (PK)45. The remaining experiments were carried out in a natural agricultural background without irrigation. The seeds yield of local cultivars (Gornal, Ufim-skaya, Zolotiataya) in homogeneous soil conditions on leached chernozem (Ufa district) ranged from 18 to 22 kg/ha. High seed productivity of a new cultivar Elsa was mentioned. In the experiments without irrigation (Ufa, Iglinskiy, Chishminskiy, Bakalinskiy areas) the seed weight of different culti-vars changed depending on the agro-meteorological conditions from 4 to 17 g/plant, being doubled at watering. An average rang of seed production variation for all years was 50 % for Zolotistaya cultivar, 53 % for Elsa, 57 % for Ufimskaya and 76 % for Gornal cultivars. The close relationship (r = 0.61) between the productivity of beans and the sum of active temperatures above 15 °C was revealed. Greater flexibility to the amount of heat was shown in the locally bred varieties Zolotistaya and Ufimskaya at r = 0.46 and r = 0.59, respectively, greater dependence on abiotic factors was demonstrated by Gornal and Elsa varieties at r = 0.78 and r = 0.84, respectively. Similar relations were revealed when the analysis of correlative links was made between the duration of the period of above 15 °C temperatures and the seed productivity. Thus, correlation was detected at r = 0.42 and r = 0.20 for Zolotistaya and Ufimskaya cultivars, and at r = 0.51 and r = 0.69, for Gornal and Elsa, respectively. In different conditions there were from 5 to 29 nodules formed at a plant. The average variation of nodule activity between all cultivars during all years was 15.3 %. However, for each cultivar under different soil and climatic conditions the individual average coefficients of variation differed, being 44 % for Gornal, 59 % for Zolotistaya, 65 % for Ufimskaya and 18 % for Elza varieties. In most experiments the positive skewness prevailed in both the number of nodules and productivity. Normal distribution and the negative skewness for all cultivars were observed in the experiment with watering, and occurred more frequently in plants of Zolotistaya cultivar. Number of nodules per plant and seed production correlated (r = 0.75-0.87) only under optimal water regime and mineral nutrition. On the gray forest soil the plants formed a symbiosis with local rhizobia, and on the chernozem soil the symbiotrophic nitrogen nutrition prevailed over mineral nitrogen one. The revealed high intra varietal variability of common bean plants and the asymmetric distribution of symbiotic activity and productivity suggest the possibility for selecting lines to improve the efficiency of symbiosis. A randomly formed supernodulating hybrid L20 of culti-var Elza was discovered to be promising for further breeding.
Keywords: bean cultivars, seed production, nodulation, agroclimatic factors, inside and between cultivar variability, skewness, South Urals.
62
