CC BY
13УДК 635.657
РОЛЬ ГЕНОФОНДА НУТА (Ссег апеНниш Ь.) ИЗ КОЛЛЕКЦИИ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ СЕЛЕКЦИИ В
АЗЕРБАЙДЖАНЕ
ШИХАЛИЕВА КАМИЛА БАЛАБЕК КЫЗЫ
Доктор философии по биологии, доцент, Институт Генетических Ресурсов Национальной Академии Наук Азербайджана, А21106, Азербайджан, г. Баку.
Аннотация. Статья содержит обзор направлений по сбору, изучению, приумножению и полезности использования генофонда зернобобовых культур в селекционных направлениях. Проведенные исследования показали что одной из основных задач селекции является подбор подходящих сортов и форм с высокой урожайностью и создание новых сортов более пригодных для механизированной уборки - высокорослых с высоким прикреплением нижних бобов, дружно созревающих и неосыпающихся, а также устойчивых к грибным, бактериальным и вирусным заболеваниям. С учетом требований настоящего времени и агроклиматического потенциала страны за последние годы в коллекцию включены около 500 образцов нута, представленных экспедиционными сборами, местными и селекционными сортами с известными свойствами, собранными со всех регионов республики и некоторые интродуцированные зарубежные сорта из Международного научно-исследовательского центра ¡СЛЯБА. По актуальным направлениям селекции нами создан новый сорт нута "Джамиля ", который проходил государственное сортоиспытание и успешно реализируется на производстве республики.
Ключевые слова: генетические коллекции, изучение, популяция, использование, источники ценных признаков, сорт.
Многие народы на земле сейчас озабочены расхождением между быстрым и ускоряющимся ростом народонаселения в большинстве государств и медленным ростом урожаев продовольственных культурных растений.
Мы сегодня обсуждаем роль генетического фонда растений в реализации Продовольственной программы страны. В общей проблеме питания человечества решающее место занимает и будет занимать белковая проблема.
Зернобобовые культуры - это бобовые растения, плоды которых собирают в целях использования их сухих зерен. К популярным видам зернобобовых относятся все сорта сушеной фасоли, зеленые бобы, горох, нут, вигна, соя и все сорта чечевицы. Зернобобовые культуры обладают громадным потенциалом в плане ликвидации голода, а также устранения множества хронических заболеваний, таких как ожирение и диабет. На фоне того, что более 800 миллионов людей по всему миру страдают от острого или хронического истощения, а также ввиду нарастания проблем со здоровьем, связанных с недостатком питания, Международный год зернобобовых 2016 призван продемонстрировать ключевую роль, которую эти продукты с высоким содержанием питательных веществ играют в поддержании мировой продовольственной безопасности и обеспечении питанием. Эта многообразная группа основных продуктов питания выращивается различными цивилизациями по всему миру уже более 10 тысяч лет. Указанные культуры характеризуются высоким содержанием белков, клетчатки, различных витаминов и аминокислот, а также обладают большой энергетической ценностью. Зернобобовые входят в продуктовую корзину, используемую при разработке стратегий содействия в обеспечении населения продовольствием в рамках Всемирной продовольственной программы [7]. Зернобобовые культуры являются бережливыми и экономными "хозяевами" на поле, они улучшают почву, а соответственно, являются отличными предшественниками для многих культур [3].
Нут возделывают более чем в 55 странах, характеризующихся засушливым климатом, он служит основной бобовой культурой в Южной Азии, на Среднем Востоке, в Восточной Африке, на Западном Средиземноморье, в Австралии и Мексике [1]. Нут возделывают в Северокавказском, Средне- и Нижневолжском, Уральском и Западносибирском регионах РФ. В странах с высоким приростом населения (Индия, Пакистан, Мексика, Эфиопия) нут занимает главенствующее положение среди продуктов питания, семена нута содержат большое количество белка (до 30%), в котором присутствуют все незаменимые аминокислоты и витамины, необходимые человеку. При этом в семенах нута (в отличие от других бобовых культур) снижено содержание антипитательных веществ. Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями нут, как и другие бобовые, растение-азотфиксатор считается самым лучшим предшественником для других культур в зонах возделывания [1].
Глобальные изменения климата в сторону потепления приводят к тому, что все большие территории периодически подвергаются воздействию засухи. В связи с этим в земледелии возникает необходимость расширения зоны возделывания засухоустойчивых культур, к числу которых относится нут. Во многих сельскохозяйственных регионах Республики, подверженных периодическим засухам, в последние годы происходит увеличение посевных площадей под этой культурой как одной из самых засухоустойчивых и жаростойких среди зерновых бобовых.
Значительная роль в решении задач селекции принадлежит выбору исходного материала. Для выявления действительно ценного исходного материала необходимо тщательное изучение имеющегося коллекционного материала.
Следует также отметить, что подавляющее большинство районированных сортов зернобобовых культур выведено методами индивидуального и массового отбора и меньшей мере методом гибридизации.
Итак, индивидуальный отбор является наиболее верным средством для оценки и создания определенных генотипов в процессе селекции.
Включение нового материала в коллекцию ведется с учетом приоритетных направлений селекционного улучшения культуры нута в Республике: высокой семенной продуктивности, скороспелости, крупности семян, высокого прикрепления нижних бобов (пригодность для механизированной уборки), устойчивости к полеганию (компактная форма куста), устойчивости к аскохитозу и фузариозу, засухоустойчивости и жаростойкости, легкой разваримости зерна, высокого содержания в семенах белка и жира. Продовольственные сорта нута должны иметь светлую окраску семян (для кормовых сортов окраска семян не имеет значения). Постоянно ведется поиск источников всех перечисленных признаков [2].
ФАО также предлагает возделывание этих культур в засушливых регионах и включил их в список перспективных культур будущего земледелия.
В Азербайджане нут возделывается с незапамятных времен и в настоящее время возделывается в площади более 7 тысяч гектаров, а его урожайность колеблется 4-17 центнеров с гектара. Потребности местного населения в нем не удовлетворяются и он импортируется из Турции и Ирана.
Нут произрастающий в Азербайджане, содержит полный набор аминокислот и характеризуется высоким содержанием лизина, гистидина, аргинина. Сравнение белков нута по содержанию незаменимых аминокислот с белками некоторых продуктов, показывает, что по количеству лизина, треонина, триптофана и гистидина они очень близки к белкам молока и мясо, даже значительно превосходят белки пшеничной муки [5]. Как известно, современные сорта зернобобовых культур хорошо растут как на плодородных, так и на бедных почвах с рН от 5,0 до 7,5. К тому же это высокопроизводительный биозавод по фиксации азота воздуха. Азот корневых и пожнивных остатков практически не вымывается, т.к. минерализуется постепенно, в течение 3-5 лет.
Основной целью нашей работы было изучение коллекции образцов нута и выделения
на этой основе наиболее ценный исходный материал. В этом направлении нами были исследованы местные и интродуцированные формы нута из коллекции Международного генбанка ICARDA.
Эти культуры в основном являются незаменимыми культурами богарного земледелия, возделываемые в весенний период. Засуха-обычное явление для региона. Вместе с тем в ряде районов имеет место такие абиотические факторы, влияющие на урожайность культур, как низкая температура в период всхожести, засуха и высокая температура во время цветения и бобобразования. Предварительные результаты свидетельствуют о том что, перенесение весеннего срока посева на ранневесенний или под зимний в умеренных климатических зонах обеспечивает значительный прирост урожая нута.
Среднегодовая температура воздуха на Апшероне +14,2°С. В отдельные тёплые зимы вегетация зернобобовых не прекращается. Надо отметить, что при осеннем сроке посева рост растений выше, чем при весеннем. При проведении структурного анализа генеративных органов растений нута нами установлено, что в осенних сроках посева получено больше сухой массы, бобов и семян с одного растения, чем при весеннем, но различия в росте растений между сортами незначительные. При весенних сроках посева все эти показатели сортов снижаются на 20-25%.
Климат Апшерона сухой субтропический. Лето сухое жаркое, осень тёплая солнечная, зима мягкая. На климат большое влияние оказывает Каспийское море и прилегающие к полуострову полупустынные равнины. Опытный участок находится на высоте 80 м над уровнем моря. Средняя многолетняя годовая температура воздуха +14,2°С. Почвы Апшеронского полуострова песчаные, серозёмно-бурые. Более 8-ми месяцев (март-октябрь) на Апшероне засушливые. Средняя температура января +2,5°С - 3,4°С, июля 25,4°С. Морозы в основном приходятся на январь и февраль месяцы и носят неустойчивый характер. Максимальная температура в тени в июле-августе иногда достигает 44°С. Самыми засушливыми месяцами являются июль и август, осадки большей частью выпадают в зимне-весенний период. В период вегетации зернобобовые подзимных сроков сева, выпадающие здесь осадки не обеспечивают их нормальное развитие и, поэтому посевы нуждаются в искусственных поливах не менее 4-5-ти раз. Характерным для зоны является наличие сильных северных ветров, так называемых "нордов", господствующих во все времена года; а также недостаточность атмосферных осадков и неравномерное их распределение в течение года. В целом климатические условия Апшерона для культуры зернобобовые являются экстремальными. Содержание гумуса в почвах невысокое: в верхних слоях колеблется от 1,291,76%, а в нижнем слое-0,44%.
Количество общего азота колеблется от 0,11 до 0,05% однако начиная с 28 см слоя почвы и дальше этот элемент отсутствует. Таким образом, почвы бедны основными питательными элементами (азотом, фосфором). Нуждаются в ежегодном внесении фосфорно-калийных удобрений осенью и азотных удобрений в подкормку весной.
Учитывая перспективность и ценность коллекций зернобобовых культур в Институте Генетических Ресурсов НАНА с 2003 года проводятся работы по выявлению, сбору, воспроизводству и охране генофонда от уничтожения, а также по изучению и использованию образцов нута, как и других зернобобовых культур. Материалом для исследований послужили около 500 образцов и линий нута, являющихся продуктом селекции разных стран из ICARDA, местные сорта и другие коллекции. Новые сорта и образцы происходят в основном путем взаимообмена, привлечением материала из генбанков зарубежных стран как Сирия, Иран, Турция, Украина и Россия. Посев коллекционных образцов проводили в третьей декаде ноября, вручную в 5-ти метровые делянки площадью -1,5 кв.м. Стандарты высевали через каждые 20 образцов. Подготовку почвы и посев обязательно проводили в один день, чтобы избежать потерь влаги. Грядку глубоко рыхлят, хорошо разравнивают ее поверхность. Если нужно, перед рыхлением вносили необходимое количество удобрений. Делали бороздки в
длину 5 метров с глубиной 4-5 см и с междурядами 30 см. Семена равномерно раскладывали в бороздки на расстоянии между ними 8-10 см, не дожидаясь, когда они подсохнут, и тут же закрывали. Основная задача по уходу за растениями заключается в борьбе с сорными растениями, рыхлении. В сухое время посевы обильно поливались. Коллекционные образцы изучали и оценивали в соответствии с методическими указаниями и классификатором International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA) [4].
После уборки провели структурный анализ растений по ценным селекционным признакам, определяющим семенную продуктивность и приспособленность к механизированному возделыванию. Для анализа взяли по 10 растений с каждого сортообразца. Ботанические описание, изучение и оценка всех образцов осуществлялось при сравнении с стандартом. В течении вегетации велись фенологические наблюдения и определялась продолжительность межфазных периодов. Начало всходов отмечали 20-23 декабря, полные всходы- 25-30 декабря, начало цветения 1 мая, полное цветение- с 3 по 18 мая. Созревание семян у разных образцов нута происходило с 22 по 28 июня. Вегетационный период у стандарта Нармин 202 дня, а у коллекционных образцов его продолжительность варьировала от 210 до 216 дня. Средняя высота растения у стандарта нута составила 55 см (сорт Нармин), а у коллекционных образцов с пределами варьирования от 47 до 76 см. Число бобов с одного растения - у стандарта 35, а у коллекционных образцов от 28 до 119 штук. Масса 1000 семян у стандарта 378 г, у коллекционных образцов минимальное значение 268 г, максимальное-420 г. По этому признаку выделились образцы из ICARDA Flip 09-105 (420 г), Flip 05-83 (396г), Flip 05-36 (396г), Flip 09-313 (380 г), Flip 09-279 (380 г) и новый сорт Джамиля (396г). Масса семян с делянки у стандарта равнялась 544 г, в среднем по коллекции составив 300 г при варьировании от 30 до 727,3 г у некоторых образцов, при этом 6 образцов превосходили соответственно сорт Нармин. Выделились три образца со значительным превышением этого показателя: 727,3 г у образца Flip 05-59, 705,4 г у образца Flip 09-306, 653,6 г у образца Flip 03-57. Основные хозяйственно-ценные признаки у изучаемых образцов нута исследовали методом кластерного анализа и составили дендрограмму. Для построения дендрограммы использовалась евклидово расстояние и метод невзвешенной попарной группировки с усреднением (UPGMA - unweighted pair group method using arithmetic averages). По наиболее значимым хозяйственно-ценным признаком (высота растения, число продуктивных ветвей, высота прикрепления нижнего боба, число бобов на одном растение, биологическая продуктивность) проведён статистический анализ с использованием программного пакета SPSS и по показателям средних данных исследуемые образцы нута сгруппированы.
Фото 1. Дендрограмма составлена на основании показателей структурных элементов продуктивности у образцов нута (C. arietinum L.) из коллекции ICARDA. По дендрограмме видно что, образцы распределились на 3 кластера. На первом кластере сгруппировались низкорослые малопродуктивные (Flip 08-13, Flip 09-279, Flip 09-59, Flip 09-105, Flip 09-313, Flip 09-62, Flip 88-85), на втором кластере среднерослые, среднепродуктивные (Нармин, Flip 09-312, Flip 09-293, Flip 07-201, Flip 03-57) на третьем кластере высокорослые и
высокопродуктивныеобразцы (Джамиля, Flip 00-19, Flip 09-306, Flip 05-59, Flip 97-25).
Таблица 1. Средние показатели структурных элементов продуктивности у образцов нута (С.апейпит L.) из коллекции ТСАКОА.
Кластеры I II III Общий
№ образцов 3, 5, 6, 7, 9, 1, 8, 2, 4, 13, средний
10, 11, 12, 18, 20, показатель
14, 15, 16, 17, 21, 22
19 23, 24
Высота растения, см 55,1 63,2 68,0 62.2
Число продуктивных 3,1 2,5 2,5 2.7
ветвей, шт.
Высота прикрепления нижнего боба, см 27,2 24,5 27,0 26,2
Число бобов на 61,5 68,3 77,5 70,3
растении, шт.
Масса 1000 семян, гр. 350,0 340,0 310,0 333,0
Биологическая 396,5 587,0 679,0 554,2
продуктивность с 1,5 м2/гр.
1-Нармин, 2-Джамиля, 3-Flip 08-13, 4-Flip 00-19, 5-Flip 09-279 6-Flip 09-59, 7-Flip 09-105, 8-Flip 09-312, 9-Flip 09-313, 10-Flip 09-62, 11-Flip 88-85, 12-Flip 09-293, 13-Flip 09-306, 14-Flip 07 TH-127, 15-Flip 05-83, 16-Flip 06-141, 17-Flip 07-201, 18-Flip 09-30, 19-Flip 09-28, 20-Flip 0536, 21-Flip 05-59, 22-Flip 97-25, 23-Flip 06-38, 24-Flip 03-57.
Местный генофонд нута в основном восприимчив к аскохитозу. Среди изученных генотипов нута наилучшими источниками устойчивости к аскохитозу оказались образцы из коллекции ICARDA. К ним отнесены Flip 96-706, F.04-25, F.97-32, F.03-34, F.03-36, F.01-52, F.03-48 и новый районированный сорт Султан. Из выделенных нами образцов нута отобраны элитные растения и созданы отдельные линии.
Следует отметить что семенные материалы некоторых форм нута, выделившиеся комплексом хозяйственно - ценных признаков, в том числе засухо- и аскохитоустойчивостью были размножены и переданы фермерским хозяйствам Сальянского, Кусарского и Габалинского районов республики.
Генетическое разнообразие форм и сравнительное изучение их в экологически различных зонах республики дали возможность выделить ценнейшие источники, отличающиеся как высокой урожайностью, так и агробиологическими признаками. К ним относятся образцы из Джалилабада, Ярдымлы, Акстафы, Масаллы, Кусары, Нахчыванской АР и др. Отобранные образцы отличаются наибольшей пластичностью, т.е. приспособленностью к местным условиям.
Предложены для использования в селекции научно обоснованные морфобиологические параметры перспективного сорта для местных условий и выделен исходный материал для его создания. В ходе реализации селекционной программы с использованием полученных результатов выведен в соавторстве новый высокорослый зимостойкий, аскохитоустойчивый и высокоурожайный сорт "Джамиля" методом повторного индивидуального отбора из коллекции ICARDA и был представлен в Государственную Комиссию по Испытанию и Охране Селекционных Достижений.
Проведенные исследования показали что, одной из основных задач селекции является
подбор подходящих сортов нута с высокой урожайностью и создание на их основе новых сортов, более пригодных для механизированной уборки - высокорослых, с высоким прикреплением нижних бобов, дружно созревающих и неосыпающихся, а также устойчивых к грибным, бактериальным и вирусным болезням. Этот материал представляет ценность для включения его в рабочие коллекции различных научных селекционных учреждений республики для использования в селекции нута [6].
Следовательно, ускорению темпов увеличения производства продукции зерновых бобовых должно уделяться исключительно большое внимание. Научно обоснованно размещение, специализация и концентрация производства зернобобовых культур также будут положительно влиять на повышение экономической эффективности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Булынцев С.В., Новикова Л.Ю. и др. Корреляционные связи селекционных признаков, определяющих продуктивность образцов нута (Cicer arietinum L.) из коллекции ВИР в условиях Тамбовской области. // С.-х. биология, 2015, том 50. №1 С.64-65.
2. Голубев А.А, Булынцев С.В.и др. Каталог мировой коллекции ВИР. Нут (Устойчивость образцов к аскохитозу). Л.: ВИР.1988. Вып.456. С.28.
3. Купцов Н.С, Борис И.И. Зернобобовые культуры и их значение в сельскохозяйственном производстве Беларуси [Электронный ресурс]. // http;//old agriculture by/archives/214. С. 2.
4. Descriptors for Chickpea (Cicer arietinum L.) IBPGR, ICRISAT, ICARDA. Rome, 1993.
5. Павловская Н.Е. Белковый комплекс семян зернобобовых культур и перспективы повышения его качества // Научное обеспечение производства зернобобовых и крупяных культур. Орел, 2004. С.56-66.
6. Шихалиева К.Б. - Селекционная оценка коллекций нута и чечевицы в условиях Азербайджана. Материалы XI Международной научно-методической конференции 9-13 июня, 2014. "Интродукция, сохранение и использование биологического разнообразия культурных растений" часть 2, Махачкала, 2014. С.194-196.
7. По всему миру отмечают запуск годовой инициативы ООН - Международного года зернобобовых-16 [Электронный ресурс]. - // URL: http://tass.ru/press-relizy/2418693 (дата обращения 01.03.2020).
