CC BY
36
Создание исходного материала для селекции люцерны изменчивой (Medicago varia L.) в Северном Зауралье
Н.Н. Дюкова, д.с.-х.н., А.С. Харалгин, к.с.-х.н., О.С. Харал-гина, к.с.-х.н., ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
Практически невозможно подобрать равнозначную люцерне высокобелковую, богатую витаминами, минеральными солями и микроэлементами кормовую культуру, способную многократно интенсивно отрастать после скашивания или стравливания животными. Поэтому хозяйства, занимающиеся животноводством, строят эффективное кормопроизводство на возделывании люцерны и использовании её для получения разных видов продукции [1].
Проблема обеспечения животных кормовым растительным белком за счёт расширения площадей многолетних бобовых культур осознаётся не только в России, но и в других европейских странах [2]. По содержанию незаменимых аминокислот белок люцерны превосходит другие культуры. Генетические особенности, условия выращивания, сроки и способы уборки зелёной массы люцерны оказывают существенное влияние на содержание элементов питания и их динамику [3].
В структуре кормовых угодий Тюменской области многолетние кормовые культуры занимают 46,3—48,8%. Среди многолетних бобовых культур предпочтение отдаётся клеверу луговому и люцерне, многолетних злаковых трав — кострецу безостому.
Мощная корневая система люцерны глубоко расположена и способствует обогащению почвы перегноем, улучшению структуры почвы, повышению её плодородия, водо- и воздухопроницаемости, созданию водопрочных агрегатов, улучшению скважности. За три года выращивания люцерна оставляет на гектаре органического вещества, равного 60 т навоза, содержание гумуса увеличивается на 8—10% [4]. Люцерна считается хорошим предшественником для многих сельскохозяйственных культур, поскольку активизирует полифенолоксидазу в почве — фермент, который участвует в синтезе гумуса. Биологический азот в сотни раз дешевле технического, применение же азота в высоких дозах считается очень затратным и экологически не безопасным [5].
Люцерна — сложный объект для возделывания и селекционной работы. Это самонесовместимая перекрёстно опыляемая культура. Её урожайность трудно контролировать. Популяции этой культуры представляют смесь высокогетерозиготных генотипов. Этим обусловлена необходимость разработки новых и совершенствование уже используемых методов и приёмов селекционной работы с люцерной [6].
В некоторых случаях, например при получении синтетических гибридов, оценка родительских
форм по общей комбинационной способности (ОКС) составляет основное содержание селекционной работы. Поэтому важно совершенствовать приёмы такой оценки. В этом отношении особый интерес представляет метод поликроссов, или метод множественных скрещиваний.
Впервые селекционная программа для формирования сортов популяций, включающая по-ликроссное испытание, была предложена в 1940 г. датским исследователем Франдсеном при работе с тимофеевкой (Phleum pretense L.). Основными моментами этой программы являются свободное случайное скрещивание отобранных растений, испытание переопылённых семян и объединение оригинальных семян [7].
Метод поликроссов основан на оценке родительских форм по их потомству, что позволяет селекционерам использовать простые средства сравнения потомства большого числа родительских индивидуумов, полученных от опыления однородным составом пыльцы. Растения с высокой комбинационной способностью дают более продуктивное семенное потомство, чем формы с низкой комбинационной способностью, а поскольку это наследственный признак, то первые растения будут более ценными в генетическом отношении [8].
Цель исследования — оценка селекционной ценности популяций люцерны, выделение нового исходного материала для создания сортов люцерны с высоким потенциалом урожайности.
Материал и методы исследования. Эксперимент проводили в 2015—2017 гг. в питомнике конкурсного сортоиспытания путём постановки полевого опыта в зоне северной лесостепи Тюменской области. Почва опытного поля — чернозём маломощный среднесуглинистый. Учётная площадь делянок составляла 18 м2. Делянки размещали в четырёхкратной повторности. Применяли беспокровный, сплошной рядовой с междурядьями 15 см (оценка на вегетативную продуктивность) и с междурядьями 60 см (оценка на семенную продуктивность) способ посева [9]. В питомнике изучали 11 образцов люцерны изменчивой, созданных методом поликросса с последующим биотипическим отбором. За стандарт был принят районированный сорт люцерны местной селекции Быстрая.
Полевые опыты сопровождались наблюдениями, учётами и анализами, которые выполнялись в соответствии с методическими указаниями [10, 11].
Метеорологические условия в период проведения исследования были различными, что позволило объективно оценить изучаемый материал.
Математическую обработку результатов исследования выполняли на ПК по стандартным
программам. Дисперсионный анализ, а также изменчивость морфо биологических признаков и корреляционный анализ проводили по Б.Н. До-спехову (1985) [12].
Результаты исследования. Высокоурожайная сложногибридная популяция люцерны возможна при условии, если её производные будут обладать хорошей общей комбинационной способностью и разнородной генетической структурой, которые являются основой высокой жизнеспособности и продуктивности создаваемой популяции [13].
Люцерну выращивают с целью получения высоких урожаев зелёной массы и сена. Повышение продуктивности вегетативной массы люцерны — чрезвычайно важный и сложный вопрос, который решается путём создания новых сортов и разработки более совершенных технологий выращивания культуры [14].
В нашем исследовании по урожайности зелёной массы высокую общую комбинационную способность (ОКС) имело потомство популяций КП-37 и КП-33. Превышение над средней ОКС по опыту у них составляло 14,0—22,7%, у шести номеров была средняя ОКС, остальные популяции показали низкую ОКС (табл. 1).
Условия 2017 г. были благоприятными для формирования урожая зелёной массы, так как во время вегетации стояла тёплая и влажная погода. Величина изменчивости этого показателя была слабой или сильной, а её вариабельность зависела от метеорологических условий вегетационного периода, укоса и генотипа образца.
Высокой урожайностью семян характеризовались популяции КП-35 (322,0 кг/га), КП-33 (307,0), КП-24 (267,0), КП-30 (265,0 кг/га). Урожайность стандартного сорта Быстрая в среднем была равна 301,0 кг/га. Метеорологические условия существенно повлияли на формирование семян. Самая высокая урожайность по всем популяциям была получена на второй год жизни растений в условиях 2015 г., который отличался тёплой, умеренно влажной погодой во время вегетации. По семенной продуктивности высокой ОКС характеризовалось
потомство популяций КП-35, КП-33, Быстрая. Превышение по сравнению со средней ОКС по опыту у них составляло 23,1—31,7%, пять номеров имели среднюю ОКС, остальные популяции — низкую ОКС.
Стебель у люцерны травянистый, сильновет-вящийся. На каждом стебле формируется 10—20 междоузлий. В первый год жизни люцерна образует 3 стебля, на второй год — 15—17, на третий — более 20 стеблей на одно растение. В семенных посевах люцерны насчитывается до 250 стеблей на 1 м2. В результате нашего исследования установлено, что число генеративных побегов у изучаемых популяций составляло 139—158 шт/м2.
Важным показателем для оценки семенной продуктивности люцерны является комплекс количественных признаков: число соцветий на один побег, число бобов в соцветии, число семян в бобе и масса 1000 семян. Число соцветий на один побег — главный элемент урожайности люцерны. Этот признак у изучаемых популяций варьировал от 16 до 29 шт. Среди изучаемых популяций в основном преобладали образцы со средним количеством соцветий на один побег (20—25 шт.). Выделены три образца с наибольшим количеством соцветий на один побег — это Быстрая (26,3 шт.), КП-35 (28,6 шт.) и КП-33 (29,2 шт.). Эти популяции имели высокую ОКС с превышением над средней по опыту на 20-33% (табл. 2).
Число бобов в соцветии в среднем за годы исследования варьировало от 8 до 13 шт. По этому показателю высокой ОКС характеризовалось потомство популяций Быстрая, КП-35 и КП-33.
Производственные испытания показали, что в условиях Северного Зауралья люцерна формирует от одного до двух семян в одном бобе. В нашем исследовании количество семян в одном бобе у изучаемых образцов составляло в среднем 2,01 шт. Выделены три популяции — КП-33, КП-35, Быстрая, в бобах которых количество семян было 2,31—2,92 шт. Эти образцы имели высокую ОКС с превышением над средней по опыту на 14—45%.
1. Оценка популяций люцерны на общую комбинационную способность (2015—2017 гг.)
Популяция Урожайность зелёной массы за два укоса, т/га Эффект ОКС, % Группа ОКС Урожайность семян, кг/га Эффект ОКС, % Группа ОКС
Быстрая, 81 19,8 107,0 средняя 301,0 123,1 высокая
КП-24 14,3 77,2 низкая 267,0 109,2 средняя
КП-25 18,8 101,6 средняя 171,0 69,9 низкая
КП-27 19,4 104,9 средняя 187,0 76,5 низкая
КП-28 17,3 93,5 низкая 245,0 100,2 средняя
КП-30 19,0 102,7 средняя 265,0 108,4 средняя
КП-33 21,1 114,0 высокая 307,0 125,6 высокая
КП-35 19,7 106,5 средняя 322,0 131,7 высокая
КП-36 20,1 108,6 средняя 226,0 92,4 низкая
КП-37 22,7 122,7 высокая 222,0 90,8 низкая
КП-38 16,4 88,6 низкая 247,0 101,0 средняя
КП-21 13,2 71,3 низкая 174,0 71,1 низкая
Среднее по опыту 18,5 244,5
НСР05 1,2 0,30
2. Элементы семенной продуктивности у популяций люцерны (2015—2017 гг.)
Популяция Число соцветий на 1 побег, шт. Эффект ОКС, % Количество бобов в соцветии, шт. Эффект ОКС, % Количество семян на 1 боб, шт. Эффект ОКС, % Масса 1000 семян, г Эффект ОКС, %
Быстрая, st 26,3 120,6 11,8 111,3 2,31 114,9 2,19 117,1
КП-24 21,8 100,0 9,8 92,5 2,01 100,0 1,98 105,8
КП-25 16,1 73,8 8,9 83,9 1,68 83,5 1,64 87,7
КП-27 18,8 86,2 9,6 90,6 1,70 84,6 1,58 84,5
КП-28 23,1 105,9 10,2 96,2 1,98 98,5 1,87 100,0
КП-30 19,1 87,6 11,7 110,4 1,87 93,0 2,08 111,2
КП-33 29,2 133,9 12,6 118,9 2,92 145,3 2,17 116,0
КП-35 28,6 131,9 13,2 124,5 2,56 127,4 2,16 115,5
КП-36 18,6 85,3 8,8 83,0 1,63 81,0 1,70 90,9
КП-37 20,7 94,9 10,3 97,1 1,74 86,6 1,68 89,8
КП-38 22,9 105,0 10,9 102,8 1,91 95,0 1,89 101,0
КП-21 16,6 76,1 8,7 82,0 1,89 94,0 1,56 83,4
Среднее по опыту 21,8 10,6 2,01 1,87
Масса 1000 семян — признак, который характеризует качество семенного материала. Показатель связан с крупностью семян. Крупные, тяжеловесные семена имеют большой запас питательных веществ и поэтому дают хорошо развитые растения люцерны, что обеспечивает высокую урожайность. В нашем исследовании масса 1000 семян у изучаемых образцов была равна 1,58—2,19 г. По данному показателю высокой ОКС характеризовалось потомство популяций Быстрая, КП-33, КП-35, КП-30. Превышение по сравнению со средней ОКС по опыту у них составляло 11,2—17,1%.
Величина корреляции между урожайностью люцерны и некоторыми морфобиологическими признаками в годы исследования заметно варьировала в зависимости от погодных условий.
Отмечалась слабая отрицательная связь между урожайностью зелёной массы и урожайностью семян во все годы исследования, в том числе достоверная в 2014 и 2015 гг. (соответственно г=-0,31±0,12, г=-0,25±0,12) [4].
Взаимосвязь параметров урожайности семян люцерны и массы 1000 семян, по нашим данным, независимо от года исследования характеризовалась положительной достоверной величиной: г = 0,29+0,12 в 2016 г., г = 0,54+0,11 в 2015 г., что указывает на прямую зависимость семенной продуктивности от показателя массы 1000 семян.
Результаты математического анализа свидетельствуют, что между числом бобов и семян у изучаемых популяций люцерны существует прямая корреляция (г = 0,62—0,97).
Выводы. В результате анализа потомства популяций на общую комбинационную способность выявлены перспективные образцы, сочетающие в себе высокую кормовую и семенную продуктивность. По урожайности зелёной массы высокую ОКС имеет потомство популяций КП-37 и КП-33. Особую ценность представляют образцы, которые стабильно по годам в разных погодных условиях формировали семена: КП-35 (322,0 кг/га), КП-33 (307,0), КП-24 (267,0), КП-30 (265,0 кг/га). Урожайность стандартного сорта Быстрая в среднем
была 301,0 кг/га. По семенной продуктивности высокой ОКС характеризовалось потомство популяций КП-35, КП-33, Быстрая. При изучении показателей, влияющих на семенную продуктивность, выделены образцы люцерны с крупными семенами. По массе 1000 семян высокой ОКС характеризовалось потомство популяций таких популяций, как Быстрая, КП-33, КП-35, КП-30. Выделенные популяции с высокой ОКС являются основой для последующей селекции, чтобы повысить продуктивность люцерны, преодолеть уязвимость сортов к стрессовым факторам.
Литература
1. Горлов И.Ф., Шахбазова О.П., Губарев В.В. Оптимизация производства для обеспечения молочного скотоводства кормами собственного производства // Кормопроизводство. 2014. № 4. С. 4-7.
2. Благовещенский Г.В. 18-й Международный симпозиум Европейской федерации луговодов // Кормопроизводство. 2016. № 6. С. 9-13.
3. Благовещенский Г.В. Производство объёмистых кормов в изменяющемся мире // Кормопроизводство. 2011. № 5. С. 3-5.
4. Дюкова Н.Н. Селекция и совершенствование семеноводства люцерны в Северном Зауралье: дис. ... докт. с.-х. наук. Тюмень, 2013.
5. Бжеумыхов В.С., Токбаев М.М., Королев Л.Ф. Аминокислотный состав сырого белка и сухого вещества люцерны в зависимости от фазы ее развития // Агро XXI. 2007. № 1-3. С. 36-38.
6. Гончаров П.Л., Лубенец П.А. Биологические аспекты возделывания люцерны. Новосибирск: Наука, 1985. 255 с.
7. Frandsen H.N., Frandsen K.J. Polycross-methoden massekrydsningsmethode ved foraedling of fremmedbefrugtende planter // Nordisk Jordbruksforskning. 1948. № 7-8. S. 239-261.
8. Кедров-Зихман О.О. Поликросс-тест в селекции растений. Минск: Наука и техника. 1974. 127 с.
9. Дюкова Н.Н., Харалгин А.С. Агробиологическая оценка селекционного материала люцерны в Северном Зауралье // Агро-продовольственная политика России. 2017. 3 11 (71). С. 115-119.
10. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М., 1985. Вып. 1. 270 с.
11. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. Т. 59. № 6. С. 826-831.
12. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: с основами статистической обработки результатов исследований. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
13. Казарин В.Ф., Володина И.А. Исходный материал для селекции люцерны на повышение семенной продуктивности // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 6 (50). С. 41-43.
14. Дюкова Н.Н., Харалгин А.С., Харалгина О.С. Перспективный исходный материал для селекции люцерны (Medicago L.) в Северном Зауралье // «АгроЭкоИнфо». 2018. № 4. [Электронный ресурс]. URL:http://agroecoinfo.narod.ru/journal/ STATYI/2018/4/st 441.doc.
