CC BY
18
РАСТЕНИЕВОДСТВО
УДК:633.16:631.527.8
Регенеранты ячменя - исходный материал для селекции сортов в условиях меняющегося климата
Ирина Николаевна Щенникова, кандидат с.-х. наук, доцент, зав. лабораторией, Ольга Наумовна Шуплецова, кандидат биол. наук, доцент, ст. науч. сотрудник Анастасия Владимировна Кунилова, аспирант ГНУ НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии, г. Киров, Россия
E-mail: [email protected] В статье представлены результаты оценки алюмотолерантных регенерантов ячменя на устойчивость к засухе, показано влияние осмотического стресса на развитие признаков продуктивности растений, выделены перспективные генотипы для дальнейшей селекционной работы. Ключевые слова: ячмень, регенеранты, устойчивость, засуха, урожайность
Условия возделывания зерновых культур в одной и той же почвенно-климатиче-ской зоне весьма разнообразны. Это обусловлено как почвенной разностью, так и колебаниями суммы осадков и температуры по годам. Даже в районах достаточного увлажнения, куда входит Нечерноземная зона, наблюдается существенное изменение количества осадков в период вегетации. Отклонения от среднегодовой нормы достигают 3-5-кратной величины [1]. В результате исследований установлено, что в последние годы происходит изменение интенсивности выпадения осадков в период налива зерна в колосе, который приходится, как правило, на июль месяц. Так, с 1977 по 1995 гг. отмечалось близкое или выше нормы количество осадков в июле, а, начиная с 1996 г., за 17 лет наблюдений в 41,2% случаев (7 лет) осадков выпадало менее 60%. Согласно данным Гид-рометобсерватории г Кирова, в 1997, 2001 и 2010 гг. количество осадков составляло 16%, 22 и 11% от нормы соответственно, что характеризует эти годы как засушливые. Негативное влияние на рост и развитие растений в данный период оказали также и повышенные температуры.
Выявление сортов с комплексной устойчивостью к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям возделывания, способных реализовывать свой потенциал урожайности в благоприятных условиях вегетации и не снижать его при наличии
стрессовых факторов, является актуальным для селекции ячменя.
Наряду с использованием в качестве исходного материала для селекции лучших допущенных в производство сортов, большое значение имеет целенаправленное создание генотипов, обладающих хозяйственно ценными свойствами. Использование методов клеточной инженерии, как одного из направлений сельскохозяйственной биотехнологии, позволяет ускорить и расширить процесс отбора ценных форм.
Цель исследований - оценить алюмо-толерантные сорта ячменя, созданные методом клеточной селекции на устойчивость к засухе, и выделить генотипы, перспективные для дальнейшего использования в селекционных программах.
Материал и методы. В качестве материала для изучения использовали алюмото-лерантные сорта ячменя, созданные путём отбора сомаклональных форм в каллусной культуре на кислых (рН 3,8-4,0) селективных средах с алюминием (20-40 мг/л Al +) и последующей регенерацией растений: 441-05, 530-98, 780-04, 774-04, 770-04, 917-01 и 781-04. В качестве стандарта - сорт Биос 1.
Исследования проведены в конкурсном сортоиспытании согласно методике Госкомиссии по сортоиспытанию [2] в 2008-2012 гг. на дерново-подзолистой сред-несуглинистой почве с нейтральной реакцией среды (рН = 5,9; А13+ - следы алюминия).
Полевую засухоустойчивость (ПЗ) рассчитывали по формуле [3]:
ПЗ = (Убл.-Уз.)/Убл *100%, где Убл. - урожайность сорта в благоприятных условиях вегетации, Уз. - урожайность в условиях засухи.
В 2008, 2009, 2011 и 2012 гг. сочетание тепла и влаги было благоприятным для роста и развития растений ячменя. В 2010 г урожайность генотипов складывалась из показателей, большинство из которых формировались при благоприятных условиях вегетации в период «всходы - колошение». В период развития зерновки и её налива преобладала аномально жаркая сухая погода на 5,2°С выше климатической нормы, осадков выпало всего 9 мм при норме 79 мм.
Статистическая обработка данных выполнена с использованием пакета компьютерных программ AGROS 2.07.
Результаты и их обсуждение. Результаты исследований показали явное преимущество регенерантов перед стандартом по степени снижения продуктивности растений и урожайности генотипов в условиях засухи 2010 г. по сравнению с благоприятными условиями вегетации в 2009 г.
Объективным показателем, характеризующим способность генотипа не реагировать на засуху, является масса зерна с колоса
[4], значительную роль в формировании которого, а также и продуктивности растения играет показатель «масса 1000 зерен»
[5]. В настоящих исследованиях также выявлена существенная зависимость продуктивности колоса и растения регенерантов от крупности зерна, коэффициент корреляции составлял г = 0,73 и г = 0,57 соответственно.
Отмечены сортовые различия по реакции на стрессовые условия в период налива зерна. Так, у стандарта Биос 1 масса зерна с колоса снизилась на 0,57 г (ПЗ = 32,2%), у регенерантных сортов 917-01, 770-04, 44104 (табл.) не выявлено существенных изменений продуктивности колоса под воздействием засухи. У 770-04 и 441-04 зафиксирован даже некоторый прирост массы зерна с колоса. Это объясняется тем, что высокие температуры и ограниченное количество осадков не повлияли на налив зерна, и,
как результат, масса 1000 зерен у этих генотипов увеличилась на 1,7 (ПЗ = -4,0%) и 0,5 г (ПЗ = -1,1%) соответственно. У стандартного сорта Биос 1 масса 1000 зерен снизилась на 6,73 г (ПЗ = 11,9%).
Таблица
Полевая засухоустойчивость регенерантов ячменя, %
Показатели продуктивности
Сорт масса зерна с колоса масса зерна с растения урожайность
Биос 1, стандарт 32,2 42,2 35,3
530-98 46,2 46,2 0,4
917-01 1,1 -16,8 14,1
781-04 6,98 24,9 21,1
780-04 12,3 -1,98 -4,08
770-04 -20,5 0,4 4,76
774-04 15,1 22,4 22,5
441-05 -22,2 -4,35 6,59
Определяющим фактором в формировании массы зерна с растения, как правило, является способность растений образовывать большое количество продуктивных стеблей (г = 0,51...0,65). Нашими исследованиями установлено, что в благоприятный 2009 г продуктивность растений также почти напрямую зависела от продуктивной кустистости (г = 0,70), тогда как в условиях засухи (2010 г) данная зависимость практически не прослеживалась (г = -0,11).
В 2009 г продуктивность регенерантов изменялась от 2,60 г (530-98) до 2,13 г (781-04). В 2010 г выделился регенерант 780-04 с массой зерна с растения 2,60 г при 2,00 г у стандарта. Высокой продуктивностью растений характеризовались регене-ранты 917-01 (2,50 г), 441-05 (2,40 г) и 770-04 (2,30 г). Эти же регенеранты выделились и по показателю ПЗ, который изменялся от -16,8% (917-01) до 0,4% (770-04), у стандарта Биос 1 - 42,2%. Все генотипы в условиях стресса снизили урожайность значительно меньше в сравнении со стандартом Биос 1, за исключением регенеранта 774-01, полевая засухоустойчивость которого была на уровне
стандарта. Показатель ПЗ сортов составлял от 0,4% (530-98) до 21,1% (781-04). Выделился регенерант 780-04, превысивший урожайность в засушливый год по сравнению с благоприятным на 0,2 т/га.
Алюмотолерантные сорта, как правило, обладают низкой продуктивностью на почвах, не подверженных стрессу [6]. Однако в наших исследованиях (2008-2012 гг.) все изученные регенеранты показали урожайность на уровне стандарта - сорта Биос 1. Лучшим был сорт 917-01 с урожайностью 5,11 т/га, что на 0,24 т/га (4,9%) выше стандарта и на 0,34 т/га (7,1%) исходной формы 999-93. Регенерант 917-01 характеризуется высокой комбинационной способностью. С его участием созданы новые гибридные линии, урожайность которых составляла в 2012 г. в контрольном питомнике: 382-10 - 5,94 т/га (прибавка к стандарту 1,64 т/га), 368-10 -5,27 т/га (+1,71 т/га), 378-10 - 5,51 т/га (+1,21 т/га), 372-10 - 4,84 т/га (+1,29 т/га); в предварительном сортоиспытании - 138-09 - 5,11 т/га (+1,72 т/га), 458-09 - 5,39 т/га (+1,17 т/га), 459-09 - 5,26 т/га (+1,04 т/га). Все выделенные линии являются перспективными для создания новых высокоурожайных сортов, адаптированных к условиям возделывания в регионе.
Выводы. Среди алюмотолерантных сортов ячменя выделены регенеранты, устойчивые к засухе в период налива зерна: 780-04, 770-04, 441-05 и 917-01. Регенерант 917-01 характеризуется сочетанием высокой урожайности и комплексной устойчивости к стрессовым факторам, отличается высокой комбинационной способностью. С его уча-
стием создан и находится на различных этапах селекционного процесса материал, перспективный для создания новых высокоурожайных адаптивных сортов ячменя. Высокая устойчивость к засухе регенерантных линий, полученных на селективных средах с алюминием в условиях in vitro, является примером неспецифической устойчивости, включение механизмов которой приводит к созданию форм с комплексной устойчивостью к стрессам различной природы.
Список литературы
1. Неттевич Э.Д. Избранные труды. Селекция и семеноводство яровых зерновых культур. Москва-Немчиновка, НИИСХ ЦРНЗ, 2008. 348 с.
2. Методика Госкомиссии по испытанию сельскохозяйственных культур. М., 1983. 389 с.
3. Головоченко А.П. Особенности адаптивной селекции яровой мягкой пшеницы в лесостепной зоне среднего Поволжья (монография). Кинель, 2001. 380 с.
4. Кумаков В.А., Евдокимова О.А., За-харченко Н.А., Поздеев А.И., Шер КН. Продуктивность и засухоустойчивость пшеницы на Юго-Востоке // Проблемы и пути преодоления засухи в Поволжье: Научные труды. Ч.1. Саратов, 2000. С. 275-285.
5. Щенникова И.Н., Кокина Л.П., Бута-кова О.И. Оценка генофонда ячменя по крупности зерна в условиях Волго-Вятского региона // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2011. №1 (20). С.12-16.
6. Жученко А.А. Адаптивная система селекции растений (Эколого-генетические основы). М.: Изд-во РУДН, 2001. Т. 1. 780 с.
Regenerants of barley as initial material for selection of varieties under condition of climate change
Shchennikova I., Shupletsova O., Kunilova A.
Results of estimation of aluminum-resistant barley regenerants on resistance against drought are presented in the article. Influence of osmotic stress on development of productivity indices is shown. Perspective genotypes are selected for further selection.
Key words: barley, regenerants, resistance, drought, productivity
