CC BY
24
УДК 635.656:631.52
результаты и перспективы селекции гороха на устойчивость к раскрыванию бобов
А.Н. ФАДЕЕВА, кандидат биологических наук, зав. отделом
Е.А. ФАДЕЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
К.Д. ШУРХАЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Т.Н. АБРОСИМОВА, научный сотрудник
Татарский НИИСХ, Оренбургский тракт, 48, Казань, 420059, Россия
E-mail: fadeeva211@mail.ru
Резюме. Обоснована перспективность направления селекции зернового гороха на устойчивость к раскрыванию бобов. Благодаря использованию в селекционной программе доноров признака выведены новые генотипы с беспергаментными бобами. В контрастных метеорологических условиях (2012-2014 гг.) установлено высокое влияние генотипа (43,9%) на формирование урожая. На присутствие в изученной группе стабильных генотипов указывает преимущество величины их дисперсии (mS=6,808), по сравнению с показателями взаимодействия «генотип-среда» (mS=2,302). Средняя урожайность большинства новых селекционных форм (2,81-3,23 т/га, НСР05=0,35 т/ га) существенно превышает величину этого показателя у стандартного сорта Казанец (2,49 т/га). Переданные на государственное испытание сорта Фрегат и Кабан выделены по параметрам специфической адаптивной способности, относительной стабильности и селекционной ценности. Эти генотипы представляют ценность для использования в селекции на стабильность.
Ключевые слова: селекция гороха, генотип, устойчивость к раскрыванию бобов, сорта, урожайность, адаптивная способность, стабильность, селекционная ценность. Для цитирования: Результаты и перспективы селекции гороха на устойчивость к раскрыванию бобов /А.Н. Фадеева, Е.А. Фадеев, К.Д. Шурхаева, Т.Н. Абросимова //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 5. С. 20-22.
В структуре посевов России важную часть занимают зернобобовые культуры, возделывание которых направлено на решение проблем производства растительного белка, обеспечения животноводства высококачественными кормами, повышения уровня плодородия почв [1]. Среди этих культур в зоне умеренных широт преимущественное распространение имеет горох [2]. Его современные сортовые ресурсы служат мощным фактором повышения эффективности и устойчивости производства - в благоприятных условиях потенциал урожайности этой культуры составляет 5-6 т/га [3]. Достижение такого уровня в процессе селекции обеспечило устранение негативных свойств растений - полегание и осыпание семян - на основе внедрения в генотипы мутантных морфологических признаков стебля, листа, семян [4, 5]. Существенному прорыву в отечественной селекции гороха посевного (Pisum sativum L.) на устойчивость к осыпанию способствовало использование мутантного признака
срастания семяножки с семенной оболочкой [6]. В то же время некоторые исследователи предлагают решать проблему осыпания семян альтернативным путем - устранением раскрывания (растрескивания) бобов, наличие которого свойственно многим зернобобовым культурам семейства бобовых Fabaceae Lindl. Установлено, что устойчивость бобов к растрескиванию обеспечивается комплексом морфологических и анатомических признаков, связана с особенностями в строении перикарпия и мощности развития пергаментного слоя [7]. В результате работ, направленных на выявление и использование доноров такого признака, созданы сорта многих зернобобовых культур со слабой растрескиваемостью бобов. В селекции гороха его успешно реализуют при выведении овощных сахарных сортов, при этом ученые подчеркивают необходимость проведения таких работ и по зерновым сортам [8]. В связи с изложенным мы развернули селекционную программу в этом направлении. В качестве источников устойчивости к раскрыванию бобов вовлечены образцы с тонкими беспергаментными створками из генофонда ВИР имени Н.И. Вавилова, на их основе создан исходный материал для выведения сортов зернового гороха с новым признаком [9]. В связи с появлением различных морфологических мутантов и наличием у них особенностей по отношению к абиотическим факторам в системе адаптивной селекции высокую значимость приобретают исследования по выявлению формирования урожая в зависимости от генетического разнообразия и влияния факторов внешней среды, контроля экологической стабильности в селекционном процессе [10]. Изучение этих вопросов актуально по отношению к вновь созданному генофонду гороха посевного с беспергаментными бобами.
Цель исследований - оценить результаты селекционной работы на устойчивость к раскрыванию бобов гороха зернового использования, выявить параметры адаптивности и селекционной ценности новых генотипов.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2012-2014 гг. на полях Татарского НИИСХ. Почвы опытного участка серые лесные тяжелосуглинистые, слабокислые (рН солевой вытяжки 5,6-6,1). Содержание гумуса (по Тюрину) 3,73-3,95%, азота щелочногидролизуемого - 100,8 мг/кг, сумма поглощенных оснований и гидролитическая кислотность, соответственно, 33,25 и 1,15 мг/экв на 100 г почвы. Количество подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) варьировало в пределах 290-390 и 136167 г/кг почвы.
В исследования были включены зерновые сорта и образцы с беспергаментными бобами: Кабан,
Таблица 1. Значения гидротермического коэффициента по фазам вегетации гороха (данные метеостанции ТатнииСХ)
Фаза развития гороха 2012 г. 2013 г. 2014 г.
Посев-всходы 1,36 2,00 0,93
Всходы-цветение 0,80 0,24 0,21
Цветение 1,27 0,81 1,50
Цветение-созревание 0,40 0,88 0,56
Всходы-созревание 0,71 0,60 0,58
Таблица 2. Урожайность генотипов с беспергаментными бобами в кСи, т/га
Образец 2012 г. 2013 г. 2014 г.
Казанец, ст. Фрегат Кабан 3,53 3,74 3,92 1,48 2,07 2,06 2,45 2,62 2,91
КТ-6489 3,97 2,07 3,09
КТ-6502 4,41 2,01 2,78
НСР05 генотипа среды взаимодействия факторов 0,350
0,271 0,607
Фрегат, КТ-6489, КТ-6502. Как стандарт использовали сорт с лущильными бобами Казанец. Опыты проводили в конкурсном сортоиспытании. Питомник закладывали в пяти повторениях согласно методике [11].
При создании генотипов с беспергаментными бобами, представленных в конкурсном сортоиспытании, использованы доноры этого признака, взятые из банка генетических ресурсов ВИР имени Н.И. Вавилова: МС-1Д (к-8853) и СУЗ-1Д (к-8712). Их характерная морфологическая особенность - сочетание беспергаментных бобов и усатого типа листа, что обусловливает устойчивость к раскрыванию бобов и полеганию растений. Наиболее эффективно в селекционный процесс вовлекался короткостебельный образец МС-1Д, который стал отцовским компонентом сортов Кабан и Фрегат и материнским - линии КТ-9489. Образец СУЗ-1Д использовали в качестве материнской формы КТ-6502.
Метеорологические условия в годы исследований были контрастными. Значения гидротермического коэффициента (ГТК) в период вегетации гороха (0,580,71) указывают на неблагоприятное сочетание температурного и водного режима (табл. 1).
По фазам развития растений наблюдалось неравномерное распределение суммы осадков и среднесуточной температуры воздуха. Крайне засушливые условия сложились в 2013 и 2014 гг. в период линейного роста растений - максимального потребления влаги (ГТК 0,24 и 0,21). Высокие значения ГТК во время цветения гороха в 2012 и 2014 гг. (1,27 и 1,50) свидетельствуют
о достаточной влагообеспеченности.
Двухфакторный дисперсионный анализ данных урожайности (сорта и годы) проведён по Б.А. До-спехову [12]. Параметры общей и специфической адаптивной способности (ОАС и САС), относительной стабильности (Sgi,%), селекционной ценности генотипов (СЦГ) по признаку «урожай семян» рассчитывали по методике, предложенной А.В. Кильчевским
и Л.В. Хотылевой [13]. Статистическую обработку полученного экспериментального материала осуществляли с использованием программы Microsoft Excel XP.
результаты и обсуждение. По урожайности новые селекционные разработки превышали стандартный сорт Казанец во все годы изучения (табл. 2).
Несмотря на то, что в условиях 2013 г. исследуемые образцы реализовали свой потенциал на наименьшем уровне, урожайность беспергаментных генотипов достигала 2 т/га и существенно превышала стандарт. Наиболее благоприятным для формирования продуктивности растений был 2012 г. с умеренным влагообеспечением в период всходы-цветение.
На основании динамики ГТК во время вегетации гороха и показателей сбора семян можно сделать выводы о существенном влиянии на уровень урожайности новых сортов условий влагообеспеченности в периоды от появления всходов до конца цветения.
Результаты двухфакторного анализа свидетельствуют о наличии значимых эффектов генотипа, среды и их взаимодействия на показатели сбора семян (табл. 3). При этом наибольшее влияние оказывают генотип (43,9%) и специфическое взаимодействие «генотип х среда» (29,7%). На долю условий среды приходится лишь 6,6%. Высокая величина дисперсии генотипов (mS = 6,808), которая больше, чем дисперсия взаимодействия «генотип х среда» (mS = 2,302), указывает на наличие стабильных генотипов в изученной группе.
Положительные значения общей адаптивной способности (табл. 4) у образцов Кабан, КТ-6502 и особенно КТ-6489 указывают на их отзывчивость на улучшение условий среды.
По параметрам специфической адаптивной способности (она характеризует способность генотипа реагировать на воздействие абиотических и биотических факторов, а также позволяет вычислять
Таблица 4. Параметры адаптивности и селекционной ценности перспективных генотипов с беспер-
гаментными бобами, 2012-2014 гг.
Образец u+v, т/га ОАС v. САС I Sgi, % СЦГ
Казанец, ст. 2,49 -0,42 0,950 38,19 0,83
Фрегат 2,81 -0,09 0,758 26,97 1,49
Кабан 2,96 0,06 0,847 28,58 1,49
КТ-6489 2,99 0,90 0,958 32,05 1,32
КТ-6502 3,23 0,36 1,140 34,90 1,28
Среднее 2,87
Примечание: u+v¡ - средняя урожайность, ОАС - общая адаптивная способность; САС - специфическая адаптивная способность; Sgi - относительная стабильность; СЦГ - селекционная ценность генотипа.
Таблица 3. вклад факторов в изменчивость урожая семян сортов гороха
Источник варьирования факт. mS F . для Р=р0.05 Доля влияния факторов,%
Генотип 27,273 6,808 29,638 43,9
Среда 4,118 2,059 8,950 6,6
Взаимодействие «генотип х среда» 18,415 2,302 10,006 29,7
отклонения от общей адаптивной способности в определенной среде) выделены сорта Фрегат и Кабан (0,758 и 0,847).
Относительная стабильность сортов, которая показывает реакцию генотипа на меняющиеся погодные условия, свидетельствует об их генотипических различиях. Наиболее стабильны сорта с наименьшими величинами такого показателя - в наших исследованиях это Фрегат и Кабан. Стабильность сортов имеет относительный характер и не связана с общей адаптивной способностью, поэтому авторы используемого метода (Кильчевский А.В., Хотылева Л.В.) считают ее одним из важных показателей признака, имеющего наследственный характер. Это дает возможность использовать его для оценки приспособленности генотипов к ряду сред и в селекции для отбора стабильных генотипов.
Среди изученных образцов с беспергаментными бобами по селекционной ценности генотипа (СЦГ) выделились сорта Фрегат и Кабан. Корреляционным анализом установлена достоверно тесная отрицательная зависимость между относительной стабильностью и селекционной ценностью генотипа (г=-0,92*), значимая на 5% уровне. Поскольку относительной стабильностью обладают генотипы с низкими значениями Sgi на основании полученных данных для использования в селекции на стабильность можно рекомендовать новые сорта Фрегат
и Кабан. Эти селекционные достижения переданы в государственное сортоиспытание. В 2014 г. на сортоучастках Средневолжского региона средняя урожайность сорта Кабан и прибавка к стандартам составили, соответственно, 1,72 и 0,24 т/га, а наибольшую реализацию своего потенциала он проявил на Арском ГСУ РТ, где сбор семян сорта достигал 4,46 т/га, достоверная прибавка к стандарту -0,69 т/га. Результатами изучения Госсорткомиис-сией на отличимость, однородность и стабильность подтверждена новизна сорта гороха Кабан и выдан патент № 7609 05.12.3014 г.
Испытание на хозяйственную ценность сорта Фрегат будет проходить с 2015 г. по Волго-Вятскому и Средневолжскому регионам.
выводы. В результате практической реализации селекционной программы на устойчивость к раскрыванию бобов с использованием доноров беспергаментно-сти создан новый генофонд на основе этого признака. В контрастных условиях достигнуто формирование потенциала урожая семян на уровне 2,01-4,41 т/га с существенным преимуществом к стандартному сорту Казанец. Доказано высокое влияние генотипа и взаимодействия «генотип х среда» на урожайность и наличие стабильных генотипов в изученной группе беспергаментных сортов. Для селекционного использования предложны ценные и стабильные генотипы Фрегат и Кабан.
Литература.
1. Горох, люпин, вика, бобы: оценка и использование в кормлении сельскохозяйственных животных / В.М. Косолапов, А.И. Фицев, А.П. Гаганов, М.В. Мамаев. М.: Угреш. тип., 2009. 373 с.
2. Зотиков В.И., Гоядунова Н.В. Научное сотрудничество - основа успеха // Земледелие. № 4. 2014. С. 3-5.
3. Зотиков В.И. Инновационные достижения в селекции зернобобовых и крупяных культур // Зернобобовые и крупяные культуры. Орёл: ВНИИЗБК. 2014. № 2 (10). С. 3-6.
4. Зотиков В.И. Роль зернобобовых и крупяных культур в адаптивности и диверсификации растениеводства // Зернобобовые и крупяные культуры. ВНИИЗБК. 2014. № 3 (11). С. 3-11
5. Kof E.M., Kondykov I.V. Pea growth mutants // International Journal of Plant Developmental Biology. №81. V. 1. 2007. P.141-146.
6. Зеленов А.Н. О признаке неосыпаемости семян гороха//Зернобобовые и крупяные культуры. № 2(6). 2013. С.79-85
7. Бурляева М. О. Новые подходы к поиску источников устойчивости к растрескиванию бобов у зерновых бобовых культур // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. Т. 170. 2012. С. 130-142
8. Клыша А.И. Корреляция урожая гороха с элементами продуктивности // Селекция и семеноводство. № 3. 1988. С. 15-16.
9. Фадеева А.Н., Шурхаева К.Д., Фадеев Е.А. Селекционные аспекты повышения технологичности возделывания гороха //Достижения науки и техники АПК. № 11. 2009. С. 25-27
10. Jinks J.L., Pooni H.S. Determination of the environmental sensitivity of selection lines of Nicotinia rustica by the selection environment// Heredity. № 3. vol. 49. 1982. Р. 291-294.
11. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Министерство сельского хозяйства СССР. 1985. 285 с.
12. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Изд-во Колос, 1973. 336 с.
13. Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Метод оценки адаптивной способности и стабильности генотипов, дифференцирующей способности среды// Генетика. № 9. Т. 21. 1985. С. 1481-1490.
results and prospect of pea breeding
for resistance to dehiscence of beans
A.N. Fadeeva, K.D. Shurhaeva, E.A. Fadeev, T.N. Abrosimova
Tatar Research Institute of Agriculture, Orenburgskij trakt, 48, Kazan, 420059, Russia
Summary. The long-term benefits of breeding of grain pea for resistance to dehiscence of beans were proved. Due to including of donors of the sign in the breeding program new genotypes were derived with fibreless beans. Under contrasting meteorological conditions (2012-2014) the high influence of genotype (43.9 %) on yield formation was established. The presence of stable genotypes in the studied group is indicated by the value of their variance (mS = 6.808) compared with the indices of the interaction «genotype-environment» (mS = 2.302). The average productivity of the most new selected forms (2.81...3.23 t/ha, LSD05 = 0.35 t/ha) significantly exceeds this value of the standard variety Kazanets (2.49 t/ha). Varieties Fregat and Kaban, passed to the state variety test, were selected according to the specific adaptive capacity, relative stability and breeding values. These genotypes are valuable for use in breeding for stability.
Keywors: pea breeding, genotype, resistance to dehiscence of beans, varieties, yield, adaptive capacity, stability, breeding value. Autor Details: A.N. Fadeeva, Cand. Sc. (Biol.), Head of Division (e-mail: fadeeva211@mail.ru); E.A. Fadeev, Cand. Sc. (Agr.), Senior Researcher; K.D. Shurhaeva, Cand. Sc. (Agr.), Senior Researcher; T.N. Abrosimova, Researcher.
For citation: Fadeeva A.N., Shurhaeva K.D., Fadeev E.A., Abrosimova T.N. Results and prospect of pea breeding for resistance to dehiscence of beans. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015. V. 29. № 5. pp. 20-22 (In Russ)
