CC BY
163
УДК 633.146:631.527 (470.32)
РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ ОЗИМОЙ РЖИ В ЦЕНТРАЛЬНОЧЕРНОЗЁМНОМ СЕЛЕКЦЕНТРЕ
B.В. ЧАЙКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
А.А. ТОРОП, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник
C.А. КУЗЬМЕНКО, научный сотрудник И.А. ФИЛАТОВА, научный сотрудник
А.И. РЫЛЬКОВ, старший научный сотрудник И.С. БРАИЛОВА, научный сотрудник Воронежский НИИСХим. В.В. Докучаева Россель-хозакадемии
E-mail: [email protected].
Резюме. Озимая рожь в Центрально-Чернозёмном регионе - страховая культура. Её возделывание на соответствующих площадях придаёт стабильность сбору продовольственного зерна в неблагоприятные по метеоусловиям годы, что определяет направление селекционной работы с этой культурой в регионе. На первом этапе в селекционном центре были созданы сорта устойчивые к полеганию. Это позволило увеличить реальную урожайность озимой ржи в среднем на 15.20 %, а во влажные годы прибавка новых сортов над ранее созданными достигала 42.65 %. На втором этапе велась селекция на повышение устойчивости к наиболее распространённым болезням. Благодаря этому, в годы эпифитотий созданные сорта формируют урожай на 40 % выше. В дальнейшем новым сортам была придана устойчивость к засухе и прорастанию зерна на корню. Поэтому в засушливых условиях увеличивается их урожай (на14,2.17,2 %), а во влажных - показатель «число падения» (в 1,5-2,0 раза). Параллельно велась селекция на увеличение потенциала урожайности. Он вырос с 7,5 т/га у Таловской 12до 9,4 т/га у Таловской 41 и Таловской 44. Современные сорта селекции института отличаются в условиях региона высоким (более 9 т/га) потенциалом урожайности, устойчивостью к полеганию, засухе, распространённым болезням и прорастанию зерна на корню. С использованием ЦМС выведен и рекомендован производству гибрид, урожайность которого выше, чем у популяционных сортов, на 15.20 %. У гибридов, созданных на основе линий собственной селекции, величина этого показателя больше, чем у лучшего популяционного сорта, на 16,4.36,3 %. Таким образом, оба направления в селекции озимой ржи, развиваемые в институте (реконструкция архитектоники ржаного растения и использование гибридов на основе ЦМС), отличаются высокой эффективностью. Ключевые слова: озимая рожь, методы селекции, сорта.
Озимая рожь относится к числу сельскохозяйственных культур, которые хорошо приспособлены к почвенно-климатическим условиям нашей страны и её Центрально-Чернозёмного региона в частности. Это надёжная страховая культура, которая при соответствующих посевных площадях, способна придавать стабильность производству продовольственного зерна в неблагоприятные по метеоусловиям годы.
Селекционная работа с озимой рожью в Воронежском НИИСХ Россельхозакадемии (ранее НИИСХ Центральночернозёмной полосы) направлена на придание создаваемым сортам устойчивости к основным неблагоприятным условиям, характерным для Центрально-Чернозёмного региона.
Исходным материалом для селекции служат сорта и гибридные популяции, наиболее приспособленные к условиям региона. Исключение делается только для форм, обладающих уникальными, ценными признаками и
свойствами. Основной метод отбора - индивидуальный с разными модификациями в зависимости от особенностей популяции. Наиболее часто применяется семейногрупповой отбор с 2-кратным за цикл (в условиях разреженного и оптимального по густоте посева) использованием остатков для посева следующей генерации.
В начале 70-х гг. ХХ в. на основе обнаруженного профессором В.Д. Кобылянским источника доминантной коротко-стебельности типа ЕМ-1 в институте были созданы высоко устойчивые к полеганию сорта Таловская 12 и Таловская 15, урожайность которых составляла 40.. .50 ц/га. В результате реальный сбор зерна культуры увеличился в среднем на 15.20 %. Особенно значительное превосходство новых сортов над ранее созданными отмечали во влажные годы, когда прибавка доходила до 42.65 %.
Сорт Таловская 12 был рекомендован Госкомиссией по сортоиспытанию для возделывания в 5 областях РСФСР и Эстонской ССР, а Таловская 15 - для 9 областей РСФСР, а также для Литвы, Латвии и Эстонии.
На втором этапе селекции основное внимание уделяли созданию сортов устойчивых к листовым (в первую очередь) и стеблевым болезням с использованием многолетней ржи А.И. Державина, а также простых и эффективных фонов и разработанных в лаборатории селекции озимой ржи способов. В ходе исследований удалось придать короткостебельным формам устойчивость к группе патогенов и впервые создать сорта с устойчивостью к основным болезням. Это обеспечивало получение более высоких и стабильных урожаев в годы эпифитотий, когда превосходство новых сортов по продуктивности, если судить по массе зерна с 1 колоса, которая наиболее сильно снижается под влиянием болезней, может достигать 40 % и более. Если же учитывать, что в условиях ЦЧР высока вероятность сочетания в одном вегетационном периоде двух таких особо опасных неблагоприятных факторов, как поражение болезнями и засуха, то потери от возделывания восприимчивых сортов могут быть ещё больше.
Сорт Таловская 29 был передан на госиспытание в 1989 г. В 1993 г. его включили в Госреестр для возделывания в четырёх регионах страны.
В 1994 г. на госиспытание был передан сорт Таловская 33, полученный отбором из сорта Таловская 29. Он включён в Госреестр и рекомендован для возделывания в трёх регионах Российской Федерации. На сегодняшний день этот сорт занимает основные площади озимой ржи в ЦЧР.
Обладая высокой адаптивной способностью к неблагоприятным условиям, озимая рожь существенно уступает другим зерновым колосовым по потенциалу урожайности. Основная причина такой ситуации особенности архитектоники этого растения: недостаточное развитие фотосинтезирующей поверхности в верхней его части, большое расстояние колоса от
Таблица 1. Урожайность озимой ржи нового морфотипа в условиях за-
сухи, т/га
Сорт Каменная Степь ОП «Митрофанов-ский» Сред- няя Отклонение от стандарта
2007 г.\2011 г. 2007г. 12010 г.\2011 г. т/га I %
Стандарт ПЭК Таловская 41 НСР05 5,82 3,35 7,27 3,60 7,13 4,07 0,42 0,38 5,05 2,90 3,28 5.40 3,43 3,62 5.40 3,26 4,03 0,45 0,32 0,23 4,08 4,66 4,78 0,58 14,2 0,70 17,2
8
Достижения науки и техники АПК, №5-2012
Таблица 2. Характеристика сортов, созданных в лаборатории, по данным
КСИ, 2007-2011 гг.
Со рт
Признак Таловская 15 Таловская 33 Таловская 41 Таловская 44
Урожайность, т/га 4,36 4,29 4,54 4,40
Количество продуктивных побегов шт./м2 433,4 414,6 444,6 444,4
Кустистость продуктивная, побег./растение 2,19 2,33 2,03 2,41
Высота растения, см 133,0 131,7 118,4 97,7
Масса подколосового междоузлия, г 0,28 0,29 0,28 0,29
Масса 1 см междоузлия, мг 8,83 9,04 9,32 10,42
Количество цветков в колосе, шт. 66,9 66,0 66,1 68,0
Количество зёрен в колосе, шт. 51,6 51,1 52,2 53,8
Озернённость колоса, % 77,1 76,9 78,6 79,1
Масса 1000 зёрен, г 32,9 31,5 32,1 33,0
Масса зерна с колоса, г 1,55 1,44 1,53 1,69
Прочность стебля на излом, г 452 418 547 486
Масса зерна с растения, г 3,58 3,52 3,24 4,12
Число зёрен, тыс. шт./м2 22,5 21,1 23,1 24,0
Коэффициент устойчивости к полеганию 51,7 44,9 55,8 80,3
Кхоз 0,38 0,38 0,42 0,48
Урожай надземной биомассы, г/м 2 1728 1573 1660 1685
Поражение на искусственном инфекционном фоне,%: бурой ржавчиной 30 10 15 10
стеблевой ржавчиной 40 20 15 20
Зарегистрированный потенциал урожайности, т/га 8,14 8,60 9,41 9,44
листьев - важных поставщиков продуктов ассимиляции. В результате озимая рожь по интенсивности формирования и налива зерна почти в 2 раза уступает другим зерновым колосовым, в частности озимой пшенице и тритикале [1]. Имея наиболее продолжительный период формирования и налива, она формирует менее крупные, чем у этих культур, зерновки. Для устранения такого недостатка необходимо менять архитектонику растения. Высокая эффективность этого направления селекции убедительно доказана многими учеными, в том числе и отечественными, работающими с другими культурами [2, 3]. Существует мнение [4], что по эффективности оно равнозначно трудоёмкой и затратной гетерозисной селекции. В последние 15 лет в Воронежском НИИСХ уделяется много внимания работе в этом направлении.
На основе сортов, хорошо приспособленных к условиям ЦЧР, были созданы такие оригинальные по архитектонике формы, как прочностебельная Популяция 52, крупнолистая Популяция 54, Популяция 56 и ГК 1193б/л с эректоидной ориентацией листьев, полу-карликовая Популяция 57, ГК 1193л с многоцветковым колоском, аналогичным по строению пшеничному. Их изучение показало, что наибольшую ценность по комплексу важных признаков представляет Популяция 56 с эректоидной ориентацией листьев.
Тщательное изучение особенностей формирования продуктивности растений перечисленных морфотипов позволило сделать вывод, что быстрее всего можно достичь желаемого результата только на основе объединения в одном сорте достоинств ряда форм. Это стало основанием для переопыления Популяции 56, Популяции 54, Популяции 52 и Популяции 57. Далее из созданной популяции путем отбора растений желаемого типа разработанным в лаборатории способом была сформирована новая, получившая название «Популяция эректоидных карликов» - ПЭК.
В дальнейшем на ее основе создали сорт Таловская 41, переданный в 2004 г. на госиспытание, согласно реДостижения науки и техники АПК, №5-2012
зультатам которых он отличается высокой (до 8,5 т/га) урожайностью, пластичностью, засухоустойчивостью, повышенными зимостойкостью и величиной «числа падения». За годы исследований в большинстве случаев этот сорт обеспечивал достоверные прибавки урожая, в сравнении с сортами-стандартами, и сегодня он рекомендован для возделывания в 15 областях и республиках страны.
Благодаря генетической защите от воздействия неблагоприятных факторов среды сорт Таловская 41 отличается высокой адаптивностью. Прочная соломина растений обеспечивает им устойчивость к полеганию, относительно высокая концентрация устойчивых биотипов - устойчивость к поражению бурой и стеблевой ржавчиной, а эрек-тоидная ориентация листьев - повышенную жаро- и засухоустойчивость. Последнее подтверждают данные испытания сортов нового морфотипа в условиях засухи (табл. 1).
В результате целенаправленной селекционной работы создан принципиально новый морфотип озимой ржи, который ранее не встречался в природе. Он характеризуется коротким и прочным стеблем, крупными, отходящими от стебля под острым углом листьями. Такие сорта обладают большим потенциалом продуктивности (табл. 2). В обычных условиях существенных различий по урожайности между новыми и ранее созданными сортами не обнаружено. При этом наличие разницы по высоте, на наш взгляд, свидетельствует о том, что в результате селекции удалось преодолеть довольно тесную положительную корреляцию между величиной этого показателя и продуктивностью озимой ржи.
При создании сорта Таловская 44 увеличение потенциала продуктивности достигалось путем использования короткостебельных форм, способных формировать густой продуктивный стеблестой. Благодаря короткостебельности, они устойчивы к полеганию и эффективно используют высокие агрофоны. Еще одно ценное свойство сорта Таловская 44 - устойчивость к прорастанию на корню, что позволяет формировать зерно с высокими значениями «числа падения» даже в неблагоприятных условиях (табл. 3).
Сравнение урожайности и новых сортов и сорта Харьковская 55, который широко возделывали в регионе в начале анализируемого периода, показало их превосходств на 26,2.46,9 % (табл. 4).
Большие изменения произошли не только с архитектоникой растения, но и со структурой урожая. При практически не изменившейся величине надземной
Таблица 3. «Число падения» сорта Таловская 44 в сравнении со стандар-
тами, с
Сорт Год Среднее
2004 1 2005 1 2006 1 2007 2008 2009
Саратовская 5 Таловская 15 Таловская 44 68,0 198,0 297,5 66.5 78,0 126.5 178,5 155,0 190.0 176,5 189.0 232,5 257,7 293,0 233,2 291,8 117,0 188,9 238,2
Таблица 4. Характеристика сортов селекции лаборатории в сравнении с сортом Харьковская 55, 2010-2011 гг.
Харь- Талов- Талов- Талов- Талов-
Признак ков- ская ская ская ская
ская 55 15 33 41 44
Высота, см 104,1 97,7 102,5 88,8 80,9
Число продуктивных побегов на делянке, шт. 291,5 287,0 307,5 314,0 302,5
Кустистость продуктивная, побегов/растение 4,9 5,1 4,2 5,4 6,4
Длина подколосового междоузлия, см 33,2 27,3 29,5 23,6 22,0
Масса подколосового междоузлия, г 0,47 0,39 0,45 0,40 0,45
Масса 1 см междоузлия, мг 14 14 16 18 20
Число цветков в колосе, шт. 53,4 59,6 61,8 65,3 69,0
Число зёрен в колосе, шт. 45,9 51,7 52,6 54,7 59,3
Озернённость колоса, % 85,6 86,0 84,7 82,5 82,6
Масса 1000 зёрен, г 34,1 33,6 30,8 30,4 31,9
Масса зерна с главного колоса, г 1,66 1,69 1,83 2,07 2,16
Прочность стебля на излом, г 867 816 800 935 1161
Коэффициент устойчивости к полеганию 136,7 138,2 143,5 184,8 310,9
Масса зерна с растения, г 5,05 5,60 6,40 5,90 4,00
Число зёрен на делянке, тыс. шт. 13,4 14,8 16,2 17,2 17,9
Масса зерна с дел. на естественном фоне, г 300,3 292,1 292,2 331,2 362,4
Масса зерна с дел. на инфекционном фоне, г* 11,1 54,5 131,1 115,0 108,0
Урожайность, т/га** 2,71 3,42 3,71 3,98 3,92
Поражение на искусственном инфекционном
фоне бурой ржавчиной, %* 50 30 10 15 10
Поражение на искусственном инфекционном
фоне стеблевой ржавчиной, %* 100 40 20 15 20
Фино-скандинавский индекс 0,43 0,53 0,51 0,62 0,73
Мексиканский индекс 0,016 0,017 0,018 0,020 0,027
Индекс перспективности 0,33 0,34 0,33 0,34 0,39
* за 2010 г., ** в контрольном питомнике урожая 2011 г.
биомассы (при значительном сокращении длины соломины) в ней заметно увеличилась доля зерна.
При создании гетерозисных гибридов на основе цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) в качестве источника стерильности используется Пампа (Р)-тип. В предшествующие годы в результате совместной работы с фирмой «Лохов-Петкус» и НИИСХ ЦРНЗ создан ряд высокопродуктивных гибридов, один из которых (НВП-3) был включён в Госреестр и рекомендован для возделывания в двух регионах страны.
В условиях Воронежской области его урожайность выше, чем у популяционных сортов, по данным многолетних испытаний в НИУ и на ГСУ на 17 %. Недостаток этого гибрида - низкая зимостойкость.
С 2004 г. селекционная работа по гибридной ржи ведётся по целевой программе РАСХН «Гибридная
рожь», в рамках которой предусматривается создание высокопродуктивных гибридов и синтетиков целевого использования на основе приспособленного к условиям региона исходного материала. На сегодняшний день созданы первые экспериментальные формы, испытание которых в 2011 г. подтвердило высокую эффективность этого направления в селекции озимой ржи. Из 101 изучавшегося гибрида урожайность 19 превысила величину этого показателя у стандартного сорта Таловская 41 в условиях жёсткой засухи в осенний и весенне-летний период. У лучших из них превосходство составило 16,4.36,3 %, а у синтетика, созданного на основе самоопылённых линий с высокой ОКС - 9,9 %.
Выводы. Таким образом, в результате почти 40летнего периода целенаправленной селекционной работы создан новый морфотип ржаного растения, который отличается от распространённых ранее сортов озимой ржи короткой, устойчивой к полеганию соломиной, высокой устойчивостью к наиболее распространённым болезням, засухе и прорастанию зерна на корню. Потенциал урожайности новых сортов превышает 9 т/га. Это позволяет рассматривать озимую рожь как надёжную страховую культуру, устойчивую к комплексу неблагоприятных факторов окружающей среды.
Накопленный опыт свидетельствует о высокой эффективности, по крайней мере, двух направлений селекции озимой ржи - реконструкции архитектоники растения и использования гетерозисных гибридов первого поколения, создаваемых на основе цитоплазматической мужской стерильности.
Литература.
1. Samonsson A.-Ch., Bertholdsson L.-O., Stoyet V. al., Carbohydrate and C14 incorporation into developing grains of titicale, wheat and rye //Acta agr. scand. - 1990. - 40, № 2. - Р. 163-174.
2. Амелин А.В., Лаханов А.П., Зеленов А.Н. Листовая поверхность растений и её значение в селекции высокоурожайных сортов гороха//С.-х. биология. Сер. Биол. растений. - 1994. - № 1. - С. 57-61.
3. Фесенко А.Н., Фесенко Н.Н. Влияние локуса Limited secondary branching (LSB) на развитие репродуктивной системы и продуктивность растений гречихи //Доклады РАСХН. - 2006. - № 3. - С. 4-6.
4. Гончарова Ю. К. Генетические основы гетерозиса // Генетические основы селекции. - Уфа: БНИИСХ, 2008. - С. 146-156.
RESULTS OF SELECTION OF WINTER RYE IN THE СENTRAL CHERNOZEM SELECTION CENTER V.V. Chaikin, A.A. Torop, S.A. Kuzmenko, I.A. Filatova, A.I. Rylkov, I.S. Brailova, V.V. Dokuchayev
Summary. Winter rye in the Central Black Earth region, is an insurance culture. Its cultivation gives stability of the collection of food grains in unfavorable weather conditions years. This determines the direction of breeding for this crop in the region.
In the first stage in the breeding center were creation varieties resistant to lodging. This has allowed an average of 15-2Q% increase in real yields. In wet years the increase of new sorts was created by 42 - 65%. In the second he has been given to increase of the resistance to most common diseases. Because of this, during epiphytoties they form the harvest 4Q% higher. In what follows was created varieties confers resistance to drought and to pre-harvest sprouting. Therefore, dry conditions, they form a higher yield 14,2-17,2 %, and in wet conditions - 1.5-2.Q times higher in the index of "falling number". Selection was carried out in parallel to increase the capacity of yield. He has been increased from 7.5 t / ha in 12 Ta-lovskaya to 9.4 t / ha in Talovskaya 41 and Talovskaya 44.
Created by the Institute of modern varieties distinguished by a high yield po-tential (more than 9 t/ ha), good resistance to lodging, drought, disease, and germination of seeds on the vine.
With the use of CMS has been developed and recommended the production hybrid with productivity in excess of population varieties by 15-2Q% more. Hybrids that are based on lines of their own breeding population exceed the best standard of 16.4 - 36.3%.
Thus, both lines in the breeding of winter rye, developed at the institute - the reconstruction of the architectonics of rye plants and the use of hybrids, based on the CMS, are highly efficient.
Key words: winter rye, methods of breeding, varieties.
1Q
Достижения науки и техники АПК, №5-2012
