Специальные приемы и оборудование, ускоряющие процесс селекции и семеноводства сахарной свеклы Текст научной статьи по специальности «Агробиотехнологии»

УДК 633.63

Логвинов А.В., канд. с.-х наук Мищенко В.Н., канд. с-х наук Шевченко А.Г., д. с.-х наук Логвинов В.А., канд. биол. наук Моисеев А.В., канд. экон. наук,

ФГБНУ «Первомайская селекционно-опытная станция сахарной свёклы»

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, УСКОРЯЮЩИЕ ПРОЦЕСС СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Процесс селекции во многом зависит от материально-технической базы (орудия труда, лабораторное оборудование, техническая оснащенность) и селекционных схем работы. В зависимости от знания и корректности полученных данных о генотипе образцов, линий или компонентов возможно убрать некоторые этапы создания продукта, тем самым управлять временем, сократить процесс создания сорта, размножения гибрида. Важноезначение в ускорении селекционного процесса отводится селекционным комплексам, лабораториям для клонирования, лаборатории генной инженерии. Значение селекционного комплекса общеизвестно: они проверены много летней практикой. Осуществляя селекционный процесс всегда возникает потребность в дополнительном оборудовании. Это связано с пространственной изоляцией, чтобы исключить самоопыление растений, необходим строгий контроль за всем выполняемыми процессами. Важнейшим критерием при осуществлении селекции и семеноводства сахарной свеклы является работа по клонированию, регенерации сельскохозяйственных растений,

использование тканей, клеток, анализу процессов селекции. В статье приведены исследования, которые касаются приемов, ускоряющих процесс селекции и семеноводства сахарной свеклы.

В различных селекционных центрах Российской Федерации, а также в зарубежных центрах селекционная деятельность сельскохозяйственных культур довольно актуально и ведется очень активно. Этот Процесс происходит постоянно - в течении всего года. Это связано с наличием в крупных учреждениях центров искусственного климата, в климатических камерах проводятся скрещивания, далее идет оценка мужской стерильности, после следует подборка линий.Использую электрофорез выделяются лучше и наиболее перспективные генотипы по разным признакам - прежде всего по качеству семян и по другим ценным для селекции признакам. Экспериментально созданные селекционерами разновидности сахарной свеклы довольно четко различаются по длине вегетационного периода.

Материал и методы исследования. В процессе исследования нами были применены следующие методы: эмпирический, мето-

лы теоретического исследования, монографический, статистический и логический. Материалы для исследования были получены на Первомайской селекционно-опытной станции сахарной свеклы, а также в органах статистики Краснодарского края. Были применены методы эмпирического исследования (наблюдение, сравнение), а также общие методы научного познания (теоретического исследования), экономических исследований: монографический, статистический, абстрактно-логический

Результаты исследования и их обсуждение. Сахарная свекла

- очень пластичная культура по многим признакам, в том числе по длине вегетационного периода. Так, в Российской Федерации сорта с самым коротким периодом вегетации возделывались в Западной Сибири (Алтай). До уборки корнеплодов свекла растет здесь 110-120 дней, от посадки до созревания семян проходит еще 80-110 дней, в сумме

- 210-230. В Центральночернозёмной зоне суммарный период вегетации составляет примерно 250 дней, в том числе 150-160 дней приходится на первый год жизни. Различия в длине вегета-

сентябрь 2023

.umsujiifMiu

ционного периода от семени до формирования зрелых корнеплодов во многом определяют продуктивность гибридов. В связи с тем, что при уборке корнеплодов искусственно прерывают рост и развитие растений, для свеклы первого года жизни условно различают биологическую,техническую и хозяйственную спелость. Жизнь очередного поколения сахарной свеклы начинается с прорастания зародыша. Семя свеклы заключено в плотный деревянистый околоплодник, для набухания которого требуется довольно много воды: в 1,5-2 раза больше, чем масса самого клубочка. Отсюда понятно, почему более крупные соплодия и плоды, например, тетраплоидных растений, при недостатке влаги дают пониженную полевую всхожесть по сравнению с клубочками диплоидных растений. При прочих равных условиях всхожесть семян зависит и от их крупности. Чем больше масса собственно семени и чем больше в нем запасы питательных веществ, тем выше энергия прорастания и всхожесть при благоприятных условиях для фотосинтеза. Процесс фотосинте-

за оказывает решающее влияние и на накопление сахара. Сахароза, образующаяся в хлоропла-стах листьев под воздействием фермента сахарофосфатсинтета-зы, тотчас же транспортируется через проводящие пучки в па-ренхимные ткани корня - сначала в межклеточные полости, затем в вакуоли клеток, где 2/3 ее откладывается в запас. Примерно 1/3 общего количества сахарозы используется на ростовые процессы. Сахароза разлагается на моносахара (глюкозу, фруктозу) за счет фермента инвертазы. После линьки начинает действовать другой фермент-сахаросинтета-за, который включает сахарозу в процесс метаболизма на протяжении всей вегетации растений. У сортов и гибридов с повышенной урожайностью активность сахаросинтетазы несколько выше, чем у сахаристых гибридов. Линия на уменьшение запасов продуктивной влаги в почве в дальнейшем продолжилась и к моменту уборки они составляли на варианте с отвальной вспашкой - 18-27 мм, чизелеванием -34-41 мм и дисковом лущении - 69-71 мм, т.е. с преимуществом

безотвальных,особенно поверхностных, обработок [1, 2].

В большинстве областей России при высадочной культуре сахарной свеклы, например, в селекционных целях, маточные корни убирают с наступлением устойчивого похолодания - на ме-сяц-полтора позже начала уборки на фабричные цели. В уложенных на хранение корнеплодах продолжаются, хотя и в замедленном темпе, процессы развития. В этот период выделяют следующие этапы органогенеза:

- сегментация оси главного соцветия. Она начинается еще в поле и длится в процессе хранения 2-2,5 месяцев;

- закладка цветочных бугорков (лопастей) и начала образования боковых осей соцветия - в конце февраля. Продолжительность этапа - около десяти дней;

- формирование отдельных цветков, появление зачатков тычинок и пестика. Данный период совпадает с третьей декадой марта - началом апреля и обычно завершается в полевых условиях после высадки корнеплодов.

Рассматриваемое нами семеноводство как на стерильной

• Химические и биологические

средства защиты растений. АГРО-ВИТА

Регуляторы р°ста # Ведущие мировые • Минеральные

сельскохозяйственного производители. и комплексные

назначения. удобрения. -

• Пестициды.

Консультация специалиста в области агрохимической обработки средствами защиты растений, сопровождение специальной литературой. Я-

• Фиксированные цены товаропроизводителя Доставка до склада потребителя.

г. Саратов, ул. Астраханская, 1. Тел.: 8(8452) 39-88-05, 46-83-32.

8(917) 208-17-13. e-mail: vi-68@mail.ru

основе, так и вообще гибридов имеет свои особенности, которые могут характеризоваться различными признаками. Семеноводство гибридов вообще и тем более гибридов на стерильной основе имеет ряд специфических особенностей. Задача комплекса мер государственной поддержки в том, чтобы помочь отечественным селекционным и сортоиспытательным организациям [2].

Обычная рабочая схема семеноводства гибридов сахарной свеклы, используя стерильную основу по периодам выглядит следующим образом:

1-й год - выращивание корневого маточного материала различных линий в селекционном питомнике (первичное семеноводство);

2-й год - изолированное размножение компонентов с целью получения предбазисных (оригинальных или станционных) семян линий О-типа, их МС-аналогов и многосемянных опылителей (линии А, Б и т. д.) в чистоте в ОПХ НИУ;

3-й год - выращивание корневого материала из предбазисных семян, поступивших от учрежде-ний-оригинаторов (маточный посев);

4-й год - характеризуется получением получение семян базисных, относящихся к различным категориям;

5-й год - выращивание корневого материала из базисных семян (репродукционный посев материнских и отцовских компонентов);

6-й год - получение гибридных (фабричных - трех- или четырехлинейных) семян путем скрещивания родительских компонентов по заданной схеме наиболееэко-номически выгодным способом, с раздельной уборкой компонентов, с последующей обработкой на семенном заводе.

На 7-й год осуществляют посев первого поколения семян межлинейного гибрида на фабричную (коммерческую) свеклу.

По принятой в нашей стране системе семеноводства поддерживающая селекция (первичное семеноводство) осуществляется в учреждениях- оригинаторах, где каждый компонент выращивают с учетом специфики формирования гибрида. Так, линии 0-типа и их МС-аналоги размещают

строго изолированно от других линий - компонентов простых МС-гибридов. Многосемянные опылители ММ (диплоидные или тетраплоидные) также выращивают отдельно друг от друга при соблюдении надежной изоляции. На заключительном этапе семеноводства выращивают коммерческие семена гибрида П. С этой целью растения простого МС-гибрида скрещивают с растениями многосемянной свеклы. Такова общая схема семеноводства, которая имеет несколько модификаций в зависимости от избранных приемов. Как известно, гибриды на стерильной основе могут быть сортолинейными, когда МС-линии скрещивают с сортом-популяцией, или межлинейными, когда скрещивают две линии.

Если в гибридизации участвуют простой МС-гибрид и линия-опылитель, получают тройные межлинейные гибриды, а если простой односемянный МС-гибрид скрещивают с простым многосе-мянным гибридом на фертильной основе - такие гибриды называют удвоенными («дабл-кроссами»). В качестве родительских компонентов нередко используют также синтетики или смесь нескольких линий. В последнем случае можно говорить о гибридах-синтетиках. Существуют и другие варианты.

Но независимо от способа формирования гибриды имеют много общего. Главная забота в процессе поддержания материнской формы заключается в сохранении высокой стерильности, односемянности, устойчивости к болезням, комбинационной способности и других хозяйственно-ценных признаков, присущих данным компонентам.

Селекционная работа с гибридами триплоидными достаточна сложна, так как требует постоянного контроля и анализа по отцовской и материнской формам. Очень важным аспектом является получение элитных семян, для этого применяют самоопыление в первый год, а после - скрещивание сибсов. Расчеты показывают, что при черезрядной посадке доля гибридных семян с единицы площади ощутимо возрастает до соотношения 4:1, затем наблюдается затухание и кажущееся значительным увеличение пропорции, например до 9:1, в действительности повышает содержание

гибридов лишь на 10 %. На такую же величину уменьшается и количество фертильных растений, что означает сокращение числа растений опылителя в 2 раза. Следовательно, насыщенность пыльцой также уменьшается в 2 раза, а это может отразиться не только на урожае семян стерильной формы, но и на их посевных качествах [3, 4].

При выборе соотношения компонентов и схем размещения рядов растений до недавнего времени селекционеры нашей страны опирались только на зарубежный опыт, который по ряду причин мог приниматься лишь ориентировочно. В связи с районированием в стране МС-гибридов проблема наиболее рационального выращивания семян элиты и фабричных семян стала весьма актуальной. Кроме того, изучали варианты загущенного (70 х 35 см) размещения растений во всех рядах или только в крайних по схеме 16:4 (все ряды ОТ загущены), 12:4,16:4 и 12:2 с загущением крайних рядов растений МС и О-типа, 16:4 с загущением всех рядов МС и ОТ и 16:4 с загущением только МС-рядов. Цель загущения крайних рядов (на стыках полос) заключалась в том, чтобы уменьшить возможность переплетения побегов МС-растений и опылителя (ОТ), цель загущения всех рядов - повлиять на завязываемость, урожайность и всхожесть семян. Контролем служил вариант с соотношением растений МС-компонента и О-типа 2:1 при схеме размещения рядов 8:4. Ширина стыковых междурядий (пропусков) во всех случаях равнялась 1,4 м. Урожай определяли с учетной делянки и переводили на общую площадь (включая стыковые междурядья и площадь под опылителями).

Установлено также, что распределение пыльцевого «облака» над участком (полем) гибридизации при полосном размещении материнского и отцовского компонентов (МС-форм и линий О-типа) весьма неравномерно. Даже при благоприятных условиях насыщенность пыльцой постоянно меняется не только в течение сезона, суток, но и в зависимости от расстояния между МС-растениями и опылителем (фертильные растения). Существенное значение имеет и пыльцевая продуктивность отцовской

формы. У исследованных нами растений О-типа, полученных от самоопыления, количество пыльцевых зерен в пересчете на один пыльник составляло 2,74,3 тыс., или в 5-10 раз меньше, чем у обычных растений, взятых из популяции. На один цветок их приходилось 15-20 тыс. Следовательно, одно растение за сезон продуцирует 200-400 млн. пыльцевых зерен в зависимости от его габитуса, экологических факторов.

Время цветения растений О-типа длилось 40 дн и более. Пыльцевая продуктивность на одно растение за сутки в среднем

составляла 5-10 млн пыльцевых зерен. Казалось бы, такого количества пыльцы вполне достаточно для нормального опыления всех МС-растений. В наших опытах в зависимости от соотношения компонентов и площади питания на 1 га находилось 7-30 тыс. МС-растений и 3-8 тыс. растений О-типа. На каждое МС-растение в среднем приходилось 35-50 млн. пыльцевых зерен, а на каждый цветок 3,5-5 тыс., из которых на рыльце попадает 150-200, прорастает 15-20, а участвует в оплодотворении лишь одно. Подсчет количества пыльцевых зерен, находящихся в воздухе в период

интенсивного раскрытия цветков, показал, что в центре участка гибридизации в 1 м3 воздуха их находится 248-280 тыс., по краям участка - 126-180 тыс., в том числе жизнеспособных 76-92 %. Завязываемость семян составляла в центре участка 87-93 %, на периферии 76-85 %.

В специальном опыте по определению дальности распространения пыльцевых зерен установлено, что при размещении полосами растений отцовской и материнской форм недостаток пыльцы ощущается уже в 44-м ряду (31 м), где завязываемость и всхожесть семян резко снижа-

ШамЕпш

РУКАВА ВЫСОКОГО Д # :л -ть. т,гтш п 1авления Comet

> ФИТИНГИ ОБЖИМНЫЕ МУФТЫ кя К

Хорошая цена

ЗАПЧАСТИ

+7(495) 926-24-31 Антон +7(916) 298-80-35 Денис

www.Сomet-a.ru RVD@Comet-a.ru

лись. В опытах с гибридом Юбилейный минимальное удаление МС-растений от отцовских растений (линия О-типа) не превышало 12 рядов (9,8 м), тем не менее степень завязывания семян в центре полосы была, как правило, ниже, чем у растений второго от опылителя ряда. Но и во втором ряду она была неодинакова: чем меньше ширина полос (варианты 1, 2 и 3), тем более равномерно распределялось пыльцевое«облако» и тем выше завязываемость семян. Различные варианты загущения растений в ряду практически не повлияли на этот показатель. Лишь в последнем (16-м) варианте, где растений опылителя было в 8 раз меньше, чем МС-растений, недостаток пыльцевых зерен заметно снизил степень завязывания семян.

В опыте по завязываемости семян на растениях МС-компонента при различных схемах посадки установлено, что между завязы-ваемостью семян и продуктивностью в пересчете на одно растение наблюдалась довольно высокая зависимость, но урожайность в пересчете на гектар определялась, главным образом, числом материнских растений на единице площади. Самый низкий урожай семян МС-компонента в пересчете на общую площадь получен при соотношении МС:ОТ равном 1:1. По мере его увеличения урожай возрастал и при соотношении 6:1 был в 2 раза выше.

Влияние числа растений на увеличение сбора семян хорошо просматривалось и в вариантах с их загущенным размещением: максимальная урожайность получена в вариантах, где насчитывалось около 30 тыс. растений на 1 га: 2,13 и 2,08 т/га.

На урожайность также оказало влияние наличие усохших, больных, позднеспелых и дефектных растений. Их семенная продуктивность составляла 15-40 % урожайности нормально развитых растений стерильного компонента. Между числом растений опылителя и урожайностью МС-компонента зависимости не было. Выход семян с одного растения возрастал по мере увеличения площади питания. Однако в таких условиях было больше полегших растений, а цветение растягивалось. В годы с обильными осадками растения крайних рядов, расположенных рядом со

стыковыми междурядьями (пропусками), при значительной об-семененности нередко полегали. В результате при уборке часть побегов оказывалась несрезан-ной. Возникала также опасность смешивания (механического засорения) семян МС-растений с семенами фертильного компонента, что недопустимо [5].

Максимальный урожай семян был получен в вариантах с загущенной посадкой МС-растений. Однако в этом случае требуется в 2 раза больше корнеплодов, что уменьшает коэффициент размножения.

После первичной очистки семян их энергия прорастания и лабораторная всхожесть находились в прямой связи с завязы-ваемостью: по мере увеличения ширины полос МС-компонента уменьшалась степень завязывания семян и снижалась их всхожесть. На всхожесть семян отрицательно влияли также позднеспелые, преждевременно усохшие, больные, дефектные биотипы. Так, всхожесть семян позднеспелых растений после первичной очистки была в пределах 28-76 %. Несмотря на то, что их завязываемость и доля в ворохе были невелики, они снижали общие показатели всхожести.

Необходимо делать упор именно на селекцию сахарной свеклы в достаточно сложный экономический период. Даже при наличии высокопродуктивных гибридов без развитой системы семеноводства отрасль вынуждена будет использовать импортные семена, пока их можно будет приобретать [6].

Односемянность в среднем по всем вариантам составляла 9596 %,что свидетельствует о недостаточной стабильности этого признака у компонента. Вместе с тем, партии семян, сформированные в разные годы, характеризовались различным уровнем односемянности взависимости от селекционной проработки. Масса 1000 плодов по вариантам изменялась незначительно.

Заключение. Таким образом, основным критерием выбора наиболее рациональной схемы выращивания семян остаются урожайность и лабораторная всхожесть, определяющие в конечном счете выход кондиционных семян и коэффициент размножения. В наших опытах с учетом

этих показателей выход кондиционных семян (урожайность х лабораторная всхожесть) изменялся по вариантам нормального размещения растений (от 1-го до 10-го) следующим образом: 0,77; 0,85; 1,03; 0,97; 1,16; 1,10; 1,19; 1,17; 1,15; 1,04 т/га. По вариантам загущенного размещения растений (11-16-й варианты) выход кондиционных семян оказался таким: 1,26; 1,37; 1,38; 1,39; 1,58; 1,41 т/га. Эти данные показывают, что два последних варианта с загущенным размещением МС-растений во всех рядах как будто более эффективны, однако расход посадочного материала здесь выше в 2 раза, что едва ли применимо во всех случаях. Несомненный интерес представляют варианты с загущенным размещением растений в крайних рядах возле стыковых (изоляционных) междурядий, но эта схема посадки технически была весьма затруднительна. Из вариантов с нормальным размещением растений (70 x70 см) самый высокий выход кондиционных семян получен при соотношении МС-растений и закрепителя 3:1 и 4:1 независимо от соотношения рядов. Следовательно, при выращивании базисных семян материнского МС-компонента можно использовать схему размещения рядов МС-формы и неродственного О-типа в соотношении 6:2; 8:2; 12:4 или 16:4.

По материалам научного журнала КубГАУ.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Калинин О.С., Кравченко Р.В. Влияние основной обработки почвы и минеральных удобрений на агробиологические показатели сахарной свеклы// Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. -2022. - № 175. С. 101-118.

2. Тюпаков К.Э., Моисеев А.В., Батракова Н.В. Состояние, проблемы и перспективы развития отечественной селекции и семеноводства сахарной свеклы // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2021. -№ 89. С. 23-28.

3. Шевченко Анатолий Григорьевич диссертация доктора сельскохозяйственных наук : 06.01.05 Краснодар 2001. С. 25-31.

4. Кравченко Р.В., Калинин О.С. Роль основной обработки почвы и минеральных удобрений в технологии возделывания сахарной свеклы// Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2021. - № 92. С. 106-114.

5. О государственной поддержке селекции и семеноводства сахарной свеклы / А.П. Королькова, Л.А.Неменущая, Т.А.Щеголихина: материалы II Национальной (Всероссийской) конференции. - Новосибирск: ИЦ НГАУ «Золотой колос», - 2019. - С. 528-532.

6. Нечаев В.И., Писарева Л.В., Аржанцев С.А. Федеральная научно-техническая программа как инструмент импорто-замещения при производстве сахарной свеклы в России// Экономика, труд, управление в сельском хозяйстве. 2022. № 8 (90). С. 13-20.