CC BY
6УДК 633.174:631.527.5
Жукова М. П., Володин А. Б., Донец И. А., Голубь А. С., Чухлебова Н. С. Zhukova M. P., Volodin A. B., Donets I. A., Golub A. S., Chukhlebova N. S.
РЕЗУЛЬТАТЫ СЕЛЕКЦИИ СОРГО НА ГЕТЕРОЗИС THE RESULTS OF THE BREEDING OF SORGHUM ON HETEROSIS
Проблема производства кормов в России еще не решена в такой степени, как того требует животноводство.
Особенно значительно напряжение с кормами в районах с неустойчивым увлажнением, где укрепление кормовой базы связано с внедрением в производство засухоустойчивых и урожайных культур. Одной из таких культур является сорго.
Культура сорго известна со времени глубокой древности. И в настоящее время сорго широко распространено в Австралии, Америке, Аргентине, Индонезии и других странах.
В начале XX в. Сорго завозится в Крым и на Северный Кавказ. К этой культуре сразу же был проявлен большой интерес крестьян, которые охотно возделывали его на своих приусадебных участках.
Внедрение сорго в сельскохозяйственное производство в нашей стране началось с 1931 года. Однако отсутствие, в то время, отечественных сортов, адаптированных к определенным почвенным и климатическим условия, недостаточная изученность культуры, явилась причиной того, что оно, не заняло достойное место в производстве.
The problem of feed production in Russia has not been solved to an extent as required by livestock.
Especially significant voltage feed in areas with fragile hu-midification-neniem where strengthening the fodder base con-Zano with the introduction into production zasuhous-sustainable and productive crops. One of these cultures is sorghum.
Culture sorgo known since the time of ancient times. And the at present sorgo widespread in Australia, America, Argentina, Indonesia and other countries.
At the beginning of the XX century. Sorghum is imported to the Crimea and the North Caucasus. This culture was immediately a lot of interest of the peasants, who are willing to cultivate it in their backyards.
The introduction of sorghum-tion of agricultural production in our country began in 1931. However, the absence, at that time, local varieties adapted to specific soil and climatic conditions, insufficient knowledge about the cult-ture, was the cause of it, have not taken lo a worthy place in the production.
Ключевые слова: сорго, гетерозис, корма, селекция, урожайность. ity.
Key words: sorghum, heterosis, feed, breeding, productiv-
Жукова Мая Петровна -
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
кафедры растениеводства и селекции
им. профессора Ф. И. Бобрышева
Ставропольский государственный
аграрный университет
г. Ставрополь
E-mail: [email protected]
Володин Александр Борисович -
кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией селекции сорго ФГБНУ Ставропольский НИИСХ г. Ставрополь Е-mail: [email protected]
Донец Инна Анатольевна -
кандидат сельскохозяйственных наук, старший
преподаватель кафедры растениеводства
и селекции им. проф. Ф. И. Бобрышева
Ставропольский государственный
аграрный университет
Тел.: 8(8652) 71-67-99
E-mail: [email protected]
Голубь Анна Сергеевна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры
растениеводства и селекции им. проф. Ф.И. Бобрышева
Ставропольский государственный
аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652) 71-67-99
Чухлебова Нина Стефановна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры
растениеводства и селекции им. проф. Ф.И. Бобрышева
Ставропольский государственный
аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8(988) 700-68-47
E-mail: [email protected]
Zhukova May Petrovna -
Doctor of agricultural Sciences, professor,
department of plant breeding and named after professor F. I. Bobrysheva Stavropol State Agrarian University Stavropol
E-mail: [email protected]
Volodin Aleksandr Borisovich -
Ph.D of agricultural Sciences,
head selections laboratory sorghum
FGBNU Stavropol Research Institute of agriculture
Stavropol
E-mail: [email protected]
Donets Inna Anatolievna -
Ph.D of agricultural Sciences,
senior lecturer of the Department of plant and breeding them. Professor F. I. Bobryshev Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8(8652) 71-67-99 E-mail: [email protected]
Golub Anna Sergeyevna -
Ph.D of agricultural Sciences,
Associate Professor Department of Agricultural and
selecting them. prof. F. I. Bobrysheva
Stavropol State Agrarian University
Stavropol
Tel.: 8(8652) 71-67-99
Chukhlebova Nina Stefanovna -
Ph.D of agricultural Sciences,
Docent of the Department of Plant and Breeding them. Professor F. I. Bobrysheva Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8(988) 700-68-47
E-mail: [email protected]
164
В
Ценной биологической особенностью сорго является непревзойденная засухоустойчивость среди полевых культур, неприхотливость к почвам, а так же то, что стебли и листья растений к моменту полного созревания зерна остаются зелеными.
Практически это единственная культура в полевом земледелии засушливых районов, которая дает зеленую, сочную массу на корм во второй половине лета до первых заморозков. Сорго, как кормовое растение, хорошо дополняет кукурузу и расширение посевов его позволяет значительно укрепить и разнообразить кормовую базу для животноводства.
В настоящее время, селекционерами Ставропольского НИИСХ выведены скороспелые и среднеспелые высокоурожайные сорта зернового сорго, с крупной, рыхлой и слабо рыхлой с хорошо выдвинутой метелкой пригодные для механизированной уборки. Растения быстро растут в первый период после всходов, устойчивые к болезням и вредителям, с высотой не более 150 см, неполегающие, выравненные по созреванию и высоте, со слабой кустистостью.
Сорта сахарного сорго - высокоурожайные по зеленой массе, высокорослые, кустистые, хорошо облиственные, с сочным умеренно сахаристым стеблем и низким содержанием глю-козида дурина, быстро растущие после всходов и хорошо отрастающие после укосов, неполегающие, устойчивые к болезням и вредителям.
Основным методом селекции сорго является гибридизация и отбор. Селекция на гетерозис проводится на основе гибридизации специально выведенных линий, которые обладают комплексом хозяйственно-ценных признаков и свойств и высокой комбинационной способностью. Исходным материалом служат сорта и образцы сорго различного географического и ботанического происхождения из мировой коллекции ВНИИР им. Н. И. Вавилова, а также линии гибридного происхождения разных нет самоопыления. В качестве исходного материала материнских форм использовались стерильные линии нашей селекции.
Успешность селекционной работы в значительной мере предопределяется не только интуицией селекционера, но и правильным выбором методов подбора исходного материала, гибридизации и отбора, анализа полученного материала.
Основные задачи и направления селекции любой культуры, в том числе и сорго, формулируются исходя из требований промышленного земледелия (растениеводства), а так же особенностей почвенно-климатических условий.
Рассматривая сорго как одну из важнейших кормовых культур нельзя определить задачи селекции без определения ее места в структуре кормовой базы и формирования сбалансированного по углеводно-протеиновому комплексу кормового рациона.
Особая роль сорго в кормопроизводстве определяется его биологическими свойствами.
Во-первых, зерно сорго обладает высокими питательными свойствами. Оно содержит 12-13 % протеина, 3,5-4,0 % жира, 70-75 % крахмала, в 1 ц зерна насчитывается до 125-130 кормовых единиц.
Во-вторых, растения сорго обладают таким уникальным свойством, как способность восстанавливать габитус после длительного периода обезвоживания, что чрезвычайно важно при организации зеленого конвейера и заготовки сочных кормов.
В-третьих, сок и стебли сахарного сорго, которое в основном и используется для заготовки сочных кормов, содержат более 14 % легко усвояемых сахаров.
Таким образом, одним из основных направлений селекции зернового сорго является селекция на повышение содержания протеина, а сахарного сорго на повышение содержания сахаров.
Важнейшим направлением в селекционной работе с зерновым сорго для климатических условий климата Северного Кавказа должно быть создание скороспелых форм с быстрой отдачей влаги при созревании, длительностью вегетационного периода от 70...80 до 100...120 дней, позволяющим построить агротехнику возделывания, исключающую попадание в периоды наиболее вероятного проявления позд-невесенних и раннеосенних заморозков.
Все виды сорго должны обладать интенсивным первоначальным ростом, что позволило бы добиваться с одной стороны, наиболее эффективного использования осенне-зимних запасов влаги, а с другой стороны, быстрое смыкание листовой поверхности уменьшило бы ее непроизводительные затраты и уменьшило бы перегревание почвы. Данное свойство чрезвычайно важно и для разработки технологи возделывания сорго, так как способствует своевременной организации мероприятий по борьбе с сорной растительностью.
При рассмотрении направлений и основных задач в селекции сорго нельзя обойти технологические проблемы его возделывания. Особо следует обратить внимание по крайней мере на две проблемы.
Во-первых, для зернового сорго важнейшими показателями имеющими технологическое значение являются его высота и размер верхнего междоузлия (выдвинутость "ножки"), что чрезвычайно важно для качественной механизированной уборки.
Во-вторых, для сахарного сорго весьма важным является сочностебельность и изменение соотношения лист-стебель в пользу облиствен-ности.
Селекция на продуктивность является традиционной, но так же может быть отнесена к технологическим проблемам, так как позволяет уменьшить и более компактно разместить посевы, что в свою очередь способствует уменьшению производственных затрат и более высокой рентабельности (конкурентоспособности) культуры.
-Высота растений —•—Число дней лерода всходы-цветенне
Рисунок 1 - Характеристика стерильных линий по высоте растений и периоду вегетации
Резюмируя все выше изложенное приходим к выводу, что наиболее актуальными направлениями селекции сорго являются:
- высокая продуктивность, с высоким качеством зерна и зеленой массы;
- скороспелость и быстрая отдача влаги при созревании;
- интенсивный первоначальный рост;
- устойчивость к болезням и вредителям;
- архитектоника, направленная не только на повышение продуктивности, но и на технологичность возделывания.
Нами создано более 30 стерильных аналогов образцов и самоопыленных линий обладающих способностью закреплять стерильность растения новых стерильных линий. Они имеют небольшую высоту и приспособлены к уборке зерновым комбайном. Важным признаком стерильных линий является сравнительно непродолжительный вегетационный период (рис. 1).
Для получения гетерозисных гибридов нужны прежде всего родительские формы с высокой комбинационной способностью. Метод топкроссов позволил оценить стерильные линии с четырьмя тестерами на общую (ОКС) и специфическую (СКС) комбинационную способность.
Оценку изучаемого материала проводили по следующим признакам: урожай зерна, длина периода всходы - цветение и содержание белка в зерне.
После анализа эффектов ОКС изучаемые линии были разбиты на три группы: с высокой, средней и низкой комбинационной способностью. По урожаю зерна выделено 9 линий, по длине периода всходы - цветение - 13, по содержанию белка в зерне - 12 линий.
Использование цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) у сорго открыло новый этап селекции этой культуры, который заключается в выведении высокоурожайных гетерозисных гибридов на стерильной основе.
Мы определяли величину гетерозиса по отношению к лучшему родителю, к их среднему значению.
Самый высокий эффект гетерозиса, по урожайности зерна наблюдается при межвидовых
скрещиваниях кафрского и негритянского сорго с хлебным, а также негритянского с кафрским и гвинейским. У отдельных комбинаций, по отношению к среднему значению родителей, эффект гетерозиса достигает от 110 до 150 процентов.
Частота проявления гетерозиса по урожайности зеленой массы при внутривидовых и межвидовых скрещиваниях практически одинакова, но их значения разные и достигают соответственно 60 и 100 процентов. По сбору зерна в метелках он чаще всего проявляется при скрещивании зернового сорго с сахарным. При этом у отдельных комбинаций он более 200 процентов (рис. 2).
К более урожайному родителю
По зерну
.11 %
По зеленой массе
13%
з I %
к районированному сорту По зерну
35 %
Группы по величине гетерозиса
□ <100 */« СП 04-1 50 %
□ 1 51 -200 % ■>200 %
Рисунок 2 - Распределение ^ гибридов сорго по группам относительной продуктивности
Гибриды созданные на основе позднеспелых стерильных линий, проявляют высокий гетерозис по урожаю зелёной массы, но не всегда формируют полноценный урожай метёлок.
Многолетние наблюдения над результатами скрещиваний привели нас к заключению, что главным критерием подбора родительских пар при гетерозисной селекции должна быть оценка их по основным генетическим свойствам, прежде всего по комбинационной способности.
К важнейшим показателям зерновых форм относится их раннеспелость, низкорослость и качество зерна. При селекции гибридов силосного назначения следует обращать внимание на поедаемость корма, определяющуюся сочностью стеблей, содержанием сахара в соке, хорошей облиственностью. Поэтому обе родительские особи должны быть сочностебельны-ми и пригодными к механизированной уборке. Материнская форма может быть среднерослой (высота до 140 см), а отцовская - с доминантными генами высоты растений, что обеспечит проявление гетерозиса по данному признаку.
Если селекция опылителей, отцовских форм гибридов сорго является составной частью работы по выведению сортов, и ряд сортов используется в качестве опылителя, то создание и подбор стерильных линий, материнских форм гибридов - это самостоятельный, сложный и очень важный процесс.
Хорошо отселектированная стерильная линия с высокой комбинационной способностью может служить материнской формой целого ряда гибридов, относящихся к разным группам использования.
Поэтому и возникла необходимость создания, методом беккроссов и последующего ин-цухта, новых скороспелых, устойчивых к полеганию, резистентных к болезням и вредителям, с высокой комбинационной способностью фер-тильных линий и их стерильных аналогов.
Так при изучении реакции на ЦМС линия нашей селекции Л 63 проявила себя как закрепитель стерильности. Методом пяти беккроссов к линии Л 63 закрепителю стерильности создан стерильный аналог А 63.
На основе линии А 63 нами создан гибрид Силосное 88.
Силосное 88 - гибрид на стерильной основе получен в результате скрещивания стерильной линии А 63 и районированного сорта нашей селекции Ставропольское 36 (А 63 х Ставропольское 36). Гибрид относится к среднеспелой группе. Вегетационный период от всходов до полной спелости зерна - 110-125 дней. Холодостойкий. Отличается высоким темпом первоначального роста растений. Высота растений 230-240 см. Стебель средней толщины (15-20 мм), кустистость слабая (1-2), облиственность хорошая, отавность высокая, содержание сахаров в соке стебля - 11-12 процентов. Гибрид слабо восприимчив к поражению головнёвыми болезнями и вынослив к повреждению тлёй.
Потенциальная урожайность зелёной массы гибрида до 70,0 т/га. В конкурсном сортоиспытании в среднем за 5 лет получено 54,7 т/га зелёной массы, 18,2 т/га сухого вещества, 4,9 т/га зерна. В сухом веществе зелёной массы содержится 5,5-6,0 % протеина, 1,7 % жира.
Благодаря высокому потенциалу продуктивности и адаптивности допущенных к использованию в производстве по Северо-Кавказскому, Средневолжскому, Центрально-Чернозёмному, Нижневолжскому, Уральскому, Дальневосточному регионам России и Украине.
Гибрид Силосное 88 рекомендуется для возделывания на силос и зелёный корм в чистом виде и совместных посевах со среднепоздни-ми гибридами кукурузы.
Самый высокий гетерозис по высоте растений, урожаю зеленой и сухой массы обеспечивала стерильная линия Княжна (рис. 3). Она получена насыщающими скрещиваниями стерильной линии Зерста 38А и закрепителя стерильности 3622/90. По продолжительности вегетационного периода новая стерильная линия относится к среднеспелой группе, высотой 150170 см. Растения слабо поражаются головней и бактериозом. Устойчива к полеганию и осыпанию зерна. Зерно белое без метелок, хорошо вымолачивается, масса 1000 зерен 20-24 г. Урожай зерна 3,5-4,5 т/га.
Рисунок 3 - Проявление гетерозиса у гибридов (Р^ сахарного сорго по высоте растений и урожаю зеленой массы в сравнении с родительскими линиями
Использование стерильной линии Княжна в гибридизации позволило создать ряд гетеро-зисных гибридов зернового и сахарного сорго из которых после государственного сортоиспытания были внесены в Государственный реестр селекционных достижений и допущены к использованию в сельскохозяйственном производстве Эква 1, Калаус, Алга.
Гибрид Эква 1 создан путем скрещивания стерильной линии Княжна с сортом зернового сорго Зерста 97. Гибрид относится к средне раннеспелой группе. Вегетационный период 110-112 дней.
Растения гибрида обладают сравнительно высоким начальным темпом роста, слабо повреждается тлей и поражаются бактериозом, средневосприимчивы к головне, вы-
сокорослый (150-180 см). Метелка гибрида прямостоячая, длиной 20-30 см, хорошо выдвинута из влагалища флагового листа. Зерновки белые, массой 1000 зерен - 23-25 г. Основное достоинство гибрида высокий потенциал урожая зерна, а в среднем составляет 6,5-7,5 т/га.
Основное назначение гибрида - заготовка зернофуража но рекомендуется использовать и для производства крахмала и спирта. В 1 кг зерна содержится 1,19 корм. ед., 13,6 МДж валовой энергии и 85 г переваримого протеина.
Гибрид сахарного сорго Алга получен скрещиванием стерильной линии Княжна и сорта сахарного сорго Галия. Среднепозднеспелый. Интенсивность начального роста и послеукос-ного (в фазу выметывания) средняя. Высота растений в фазу молочно-восковой спелости 250-280 см. Гибрид отличается средней повреждаемостью тлей, низкой поражаемостью бактериозом и метелок головней. Урожайный и технологичный. С потенциалом урожая зеленой массы 75-80 т/га, сухой массы 20-21 т/га, спелого зерна - 4,0-4,5 т/га. Рекомендуется к возделыванию на зеленый корм и заготовки силосной массы в чистых и совместных посевах с кукурузой в Северо-Кавказском регионе. Зеленая масса отличается высоким качеством: в расчете на сухое вещество содержит 8 % протеина, 3,1 % жира, питательная ценность 1 кг сухого корма составляет 0,94 ком. ед. и 54 г пе-
реваримого протеина. содержание сахаров в соке стеблей - 13-14 %.
Гибрид сахарного сорго Калаус получен скрещиванием стерильной линии Княжна с линией сахарного сорго Ларец. Позднеспелый, вегетационный период 135-140 дней. Высокорослый (270-320 см), сочностебельный, хорошо облиственный, средне кустистый. Характеризуется низкой поражаемостью листьев бактериозом и метелок головней. Гибрид обеспечивает очень высокую урожайность зеленой массы (85-90 т/га, а в условиях орошения в засушливой зоне 120-130 т/га). рекомендуется к возделыванию на зеленый корм при одно и двухукосном использовании в чистом виде и при совместных посевах с кукурузой. Зеленая масса в расчете на сухое вещество содержит 7-8 % протеина, 2,0-2,2 % жира. Допущен к возделыванию в Северо-Кавказском регионе.
Заключение. Применение топкроссных и диаллельных скрещиваний в селекционном процессе по созданию высокогетерозисных гибридов сорго позволило выделить из экспериментального материала наиболее ценные по основным хозяйственно-полезным признакам родительские формы которые использовались в качестве компонентов скрещивания при получении высокогетерозисных гибридов, которые при правильной организации семеноводства проявляют эффект гетерозиса гибридов
Литература
1. Володин А. Б., Жукова М. П. Потенциальные возможности сахарного сорго // Кормопроизводство. 2002. № 4. С. 11-15.
2. Вахопский Э. К., Володин А. Б., Жукова М. П. Сорго Силосное 88 // Селекция и семеноводство. 1993. № 1. С. 43.
3. Володин А. Б., Вахопский Э. К. Гибрид сахарного сорго Калаус // Кукуруза и сорго. 2007. № 3. С.14-15.
4. Володин А. Б. Селекция сорго в Ставропольском крае // 100 лет на службе аграрной науке и производству : сб. науч. тр. Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства. 2011. С. 142-151.
5. Володин А. Б. Новые сорта и гибриды сахарного сорго для возделывания на силос и зеленый корм // Кормопроизводство. 2015. № 4. С. 16-20.
6. Вахопский Э. К., Володин А. Б., Багринце-ва Н. А. Зерновое сорго Эква 1 // Селекция и семеноводство. 2005. № 5. С. 26-27.
7. Селекционные программы и их реализация в Ставропольском крае / В. В. Чумакова, Н. М. Комаров, В. В. Кравцов, А. Б. Володин // Бюллетень Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства. 2014. № 6. С. 190-194.
References
1. Volodin A. B., Zhukova M. P. The potential of sweet sorghum // Fodder Production. -2002. - №. 4. - p. 11-15.
2. Wachopski E. K., Volodin A. B., Zhukova M. P. Sorghum Silage 88 // Breeding and seed production. - 1993. - №1. - p. 43.
3. Volodin A. B., Wachopski E. K. Hybrid sweet sorghum Kalaus // Corn and sorghum. -2007. - № 3. - p. 14-15.
4. Volodin A. B. Sorghum breeding in Stavropol region // Proc. scientific. Tr. Stavropol research Institute of agriculture. - 100 years at the service of agricultural science and production. - 2011. - p. 142-151.
5. Volodin A. B. New varieties and hybrids of sweet sorghum for cultivation for silage and green fodder // Fodder Production. - 2015. -№ 4. - p. 16-20.
6. Wachopski E. K., Volodin, A. B., Bagrintseva N. A. Grain sorghum the EQ 1 // Breeding and seed production. - 2005. -№ 5. - p. 26-27.
7. Chumakova V. V., Komarov N. M., Kravtsov V. V., Volodin A. B. Breeding programs and their implementation in the Stavropol territory // Bulletin of the Stavropol research Institute of agriculture. - Stavropol. - 2014. - №. 6. -p. 190-194.
8. Жукова М. П., Вахопский Э. К., Володин А. Б. Актуальные проблемы и результаты селекции сорго // Проблемы научного обеспечения агропромышленного комплекса Ставропольского края : материалы V научной конференции Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства. Ставрополь, 1990. С. 27-30.
8. Zhukova M. P., Wachopski E. K., Volodin A. B. Actual problems and results of breeding sorghum // Materials of V scientific conference of the Stavropol research Institute of agriculture. Problems of scientific support of the agroindustrial complex of the Stavropol territory. - Stavropol. - 1990. - p. 27-30.
