CC BY
51
УДК [631.559:631.524.7] :633.34:631.95(571.1) ГРНТИ68.35.03 Е.В. Паршуткина, Н.А. Поползухина, Е.Н. Озякова
УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА
СОМАКЛОНАЛЬНЫХ ЛИНИЙ СОИ В АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
В условиях южной лесостепи Западной Сибири проведено изучение 8 сомаклональных линий 7-8-го поколений, созданных в ФГБНУ СибНИИК методом генной инженерии на основе сорта сои Сиб-НИИК 315. Исследования проводились в 2013-2014 гг. на полях лаборатории селекции зернобобовых культур ФГБНУ СибНИИСХ. Почва опытного участка - лугово-черноземная среднемощная среднегуму-совая тяжелосуглинистая. Проведенные исследования позволили выявить влияние гидротермических условий на рост, развитие, формирование продуктивности и качества зерна сои. Полевая всхожесть семян и сохранность растений к уборке определялись как гидротермическими условиями вегетационного периода, так и генотипом. Как показали исследования, определяющий вклад в изменчивость урожайности сои вносят условия выращивания (фактор В) - 62,8 %. Более высокая урожайность была отмечена в 2014 г. Наибольшей величиной этого показателя характеризовались линии Л 55/13 (+0,18 т/га), Л 56/13 (+0,15 т/га) и Л 48/11 (+0,12 т/га). Определяющими элементами структуры урожайности сои являются число продуктивных узлов (r = 0,61), число бобов (r = 0,57) и семян на растении (r = 0,65). Существенных различий по содержанию белка и жира в семенах в контрастных условиях выращивания установлено не было.
Ключевые слова: соя, сомаклональная изменчивость, селекция, продуктивность, качество зерна. E. V. Parshutkina, N.A. Popolzukhina, E.N. Ozyakova
PRODUCTIVITY AND QUALITY OF GRAIN THE SOMAKLONALNYKH OF LINES OF SOY IN AGROECOLOGICAL CONDITIONS OF THE SOUTHERN FOREST-STEPPE WESTERN SIBERIA
In the conditions of the southern forest-steppe of Western Siberia studying 8 somaklonalnykh of lines of 7-8 generations, created in FGBNA SIBNIIK by method of genetic engineering on the basis of a soy grade SIB-NIIK 315 is carried out. Researches were conducted in 2013-2014 years on fields of laboratory of selection of leguminous cultures of FGBNU SIBNIISKH. The soil of a skilled site - meadow and chernozem sred-nemoshchny srednegumusovy tyazhelosuglinisty. The conducted researches have allowed to reveal influence of hydrothermal conditions on growth, development, formation of efficiency and quality of grain of soy. Field viability of seeds and safety of plants to cleaning were defined both by hydrothermal conditions of the vegetative period, and a genotype. As have shown researches, the defining contribution to variability of productivity of soy is made by cultivation conditions (a factor In) - 62.8 %. Higher productivity has been noted in 2014. The largest size of this indicator characterized lines L 55/13 (+0.18 t/hectare), L 56/13 (+0.15 t/hectare) and L 48/11 (+0.12 t/hectare). The defining elements of structure of productivity of soy are the number of productive knots (r = 0.61), number of beans (r = 0.57) and seeds on a plant (r = 0.65). Essential distinctions on protein content and fat in seeds in contrast conditions of cultivation it hasn't been established.
Keywords: soy, somaklonalny variability, selection, efficiency, quality of grain.
Введение
В мировом растениеводстве одной из основных зернобобовых культур является соя, отличающаяся высоким качеством зерна в сочетании с комплексом адаптивных свойств и технологических преимуществ, что и является причиной ее широкого распространения на всех земледельческих континентах.
Селекционная работа по созданию скороспелых сортов сои ведется почти во всех странах мира с учетом местных почвенно-климатических условий. Актуальные направления селекции сои - создание скороспелых, продуктивных сортов с высоким качеством продукции. Также
© Паршуткина Е.В., Поползухина Н.А., Озякова Е.Н., 2016
немаловажным в развитии сельскохозяйственного производства является возделывание сортов, адаптивных к неблагоприятным климатическим условиям [1].
Новые признаки и комбинации признаков можно получать, используя сомаклональную изменчивость и мутагенез in vitro. Эти методы основаны на спонтанном возникновении в клетках разнообразных мутаций при культивировании изолированных растительных тканей на питательной среде [2].
Установлено, что сомаклональные варианты сои отличаются от исходных форм по качественным и количественным признакам. Нередко они даже превосходят их по ряду хозяйственно-ценных признаков и могут быть родоначальниками нового сорта [3].
Цель исследований заключалась в том, чтобы оценить сомаклональные линии сои по комплексу хозяйственно-ценных признаков в агроэкологических условиях южной лесостепи Западной Сибири для дальнейшего использования их в селекционном процессе.
Объекты и методы
Исследования проводились в 2013-2014 гг. на полях лаборатории селекции зернобобовых культур ФГБНУ СибНИИСХ. Объектом исследования были сомаклоны, созданные в ФГБНУ СибНИИК методом генной инженерии на основе сорта сои СибНИИК 315.
Опыт был заложен по типу конкурсного сортоиспытания, где изучалось 8 сомаклональ-ных линий 7-8-го поколений. Полевой опыт закладывался на делянках площадью 17 м2, по-вторность 4-кратная. Предшественник - озимая рожь, норма высева - 0,8 млн всхожих семян на гектар. Посев проводили сеялкой ССФК-7,0 рядовым способом, уборку - комбайном «Хеге-125» в фазу полной спелости.
Фенологические наблюдения проводились по основным фазам развития растений. Изучение элементов структуры урожая - согласно методике Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1971). Биохимический анализ семян (содержание белка (N*6,25) и жира) проводился в лаборатории физиологии и биохимии растений ФГБНУ СибНИИСХ. Статистическую обработку результатов исследований проводили по методике Б.А. Доспехова (1985) [4]. Для характеристики гидротермических условий в годы проведения опытов использовались материалы наблюдений Омской метеорологической станции ФГБУ «Обь-Иртышское УГМС».
Почва опытного участка - лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая с содержанием гумуса 6,4 %. Характеризуется очень низким содержанием нитратного азота (4,6-4,8 мг/кг), высоким содержанием подвижного фосфора (375,0-380,0 мг/кг) и очень высоким содержанием обменного калия (250,0-254,0 мг/кг).
Гидротермические условия в годы проведения исследований были контрастными. Так, 2013 г. характеризовался как влажный (ГТК = 1,12), 2014 г. был недостаточно увлажненным (ГТК = 0,69). Количество осадков, выпавших за вегетационный период в 2013 г., оказалось равным 217 мм, а в 2014 - 135 мм, что составило 109,5 и 67,0 % к норме соответственно (рис. 1).
Средняя многолетняя ИСредняя многолетняя
Рис. 1. Гидротермическое обеспечение вегетационного периода сои, 2013-2014 гг.
В 2013 г. был отмечен более существенный дефицит тепла в первой половине вегетационного периода. В то же время в 2014 г. август и сентябрь характеризовались значительным превышением среднемесячных температур воздуха.
Результаты исследований
Урожайность зерна возделываемых культур находится в прямой зависимости от полевой всхожести семян. Снижение полевой всхожести может происходить из -за недостатка влаги и тепла. Сохранность растений обусловлена климатическими условиями последующих фаз развития растений [5]. Оба эти показателя в значительной степени характеризуют адаптивность генотипов к условиям возделывания.
Исследования показали, что изучаемые сортообразцы характеризовались высокими показателями полевой всхожести семян и сохранности растений к уборке (табл. 1). Существенное влияние на полевую всхожесть и сохранность растений исследуемых сортообразцов в годы проведения опытов оказали метеорологические условия.
Таблица 1
Полевая всхожесть семян и сохранность растений сои, %
Образец Полевая всхожесть семян Сохранность растений
2013-2014 гг. ± к стандарту 2013-2014 гг. ± к стандарту
СибНИИК 315, контроль 79,2 - 90,9 -
Л 48/11 81,5 +2,3 82,5 -8,4
Л 51/11 89,7 +10,5 83,8 -7,1
Л 53/11 87,2 +8,0 91,4 +0,5
Л 51/12 82,2 +3,0 91,7 +0,8
Л 53/13 86,4 +7,2 91,9 +1,0
Л 55/13 85,1 +5,9 87,0 -3,9
Л 56/13 93,9 +14,7 92,5 +1,6
Среднее 85,6 - 88,9 -
НСР05 12,1 - 12,1 -
В среднем за 2013-2014 гг. показатели полевой всхожести изучаемых сортообразцов превышали показатель исходного сорта СибНИИК 315 на 2,3-14,7 %. Наибольшее его значение в среднем по изучаемым сортам было отмечено в 2013 г. - 94,4 %. Максимальная полевая всхожесть семян сои в годы исследований была установлена у Л 56/13 (93,9 %).
Проведенные ранее исследования показали, что высокому значению полевой всхожести не всегда соответствует увеличение процента выживаемости растений, и наоборот [6].
В среднем за годы изучения сохранность сомаклональных линий варьировала от 82,5 до 92,5 %. Наибольший показатель сохранности растений в среднем по сортообразцам был отмечен в 2013 г. (97,1 %), в 2014 г. наблюдалось снижение данного показателя до 80,8 %. Сомакло-нальные линии имели равное с контролем значение или несколько превышали его.
Значительное влияние на уровень продуктивности изучаемых генотипов сои оказали гидротермические условия в годы проведения опытов. Формированию наибольшей урожайности в 2014 г. способствовало оптимальное распределение осадков в период вегетации и достаточно теплая погода в августе и сентябре. В среднем по изучаемым сортообразцам урожайность зерна составила 3,24 т/га. В этих условиях выделились линии Л 48/11 (+0,38 т/га) и Л 55/13 (+0,23 т/га).
При избыточном увлажнении и недоборе тепла в период вегетации 2013 г. было отмечено снижение продуктивного потенциала сортообразцов сои на 0,35 т/га (табл. 2).
Таблица 2
Урожайность зерна сои, т/га
Сортообразец 2013 г. 2014 г. В среднем за 2013-2014 гг.
т/га ± к стандарту т/га ± к стандарту т/га ± к стандарту
СибНИИК 315, контроль 2,89 - 3,32 - 3,11 -
Л 48/11 2,76 -0,13 3,70 +0,38 3,23 +0,12
Л 51/11 3,32 +0,34 2,86 -0,46 3,04 -0,07
Л 53/11 3,02 +0,13 2,84 -0,48 2,93 -0,18
Л 51/12 2,53 -0,36 3,15 -0,22 2,84 -0,27
Л 53/13 2,52 -0,37 3,20 -0,11 2,86 -0,25
Л 55/13 3,02 +0,13 3,33 +0,23 3,29 +0,18
Л 56/13 3,19 +0,30 3,55 0,00 3,26 +0,15
Среднее 2,89 - 3,24 - 3,07 -
НСР05 0,23 0,29
Максимальную достоверную прибавку урожайности зерна в 2013 г. обеспечили Л 51/11 (+0,34 т/га) и Л 56/13 (+0,30 т/га).
По результатам изучения сомаклонов в среднем за 2 года следует выделить линии Л 55/13 (+0,18 т/га), Л 56/13 (+0,15 т/га) и Л 48/11 (+0,12 т/га) как наиболее адаптивные к контрастным условиям возделывания.
Результаты двухфакторного дисперсионного анализа показали, что в изменчивость урожайности изучаемых сортообразцов сои наибольший вклад внесли условия лет выращивания (фактор В) - 62,8 % (табл. 3).
Таблица 3
Доля влияния факторов на формирование урожайности сортообразцов сои, %
Фактор Урожайность сортообразцов сои
Сорт (А) 15,1
Условия года (В) 62,8
Сочетание факторов (АВ) 22,1
Доля влияния сорта (фактор А) составила 15,1 %, взаимодействие двух изучаемых факторов (АВ) - 22,1 %.
Важными показателями в селекции растений являются элементы структуры урожая. Исследования показали, что определяющее значение для формирования урожайности зерна сои имеют число продуктивных узлов (г = 0,61), число бобов (г = 0,57) и семян (г = 0,65) на растении.
Длина стебля во многом определяет технологичность возделывания сои, все изучаемые сортообразцы были среднестебельными. Средняя длина стебля в 2013 г. составляла 82,7 см, а в 2014 г. - 57,2 см. В 2013 г. изучаемые сомаклоны сои были более высокорослыми из-за сложившихся условий вегетационного периода. Наиболее длинный стебель в оба года исследований сформировала линия Л 51/11 - 89,80 см. Наименьшей высотой растений характеризовалась линия Л 48/11 (2013 г. - 62,8 см; 2014 г. - 58,6 см) (табл. 4).
Таблица 4
Элементы структуры урожая сои (в среднем за 2013-2014 гг.)
Сортобразец Длина стебля, см Высота прикрепления первого боба, см На одно растение Масса 1000 семян, г
число продуктивных узлов, шт. число бобов, шт. число семян, шт. масса семян, г
СибНИИК 315, контроль 61,06 15,72 10,93 20,76 36,01 7,89 220,41
Л 48/11 60,77 10,69 13,77 26,31 53,66 7,03 130,89
Л 51/11 89,80 12,73 16,84 30,65 72,73 5,45 74,70
Л 53/11 70,50 13,27 15,12 27,20 42,40 7,74 184,74
Л 51/12 69,83 9,29 13,86 22,11 50,53 7,63 150,43
Л 53/13 64,10 13,54 9,80 23,11 61,98 7,12 114,78
Л 55/13 66,57 13,64 11,88 24,45 51,33 8,13 158,56
Л 56/13 77,61 16,05 11,34 21,89 55,22 7,73 137,58
НСР05 17,47 5,02 4,50 17,76 13,88 2,59 32,9
Высота прикрепления нижнего боба имеет большое значение при механизированной уборке, определяя, в свою очередь, урожайность зерна (г = 0,40). В период уборки низкое прикрепление бобов приводит к потерям урожая. Более низким прикреплением бобов в оба года исследований характеризовалась сомаклональная линия Л 51/12 (9,29 см). Наибольшая высота прикрепления первого боба отмечена у линии Л 56/13 (16,05 см).
Число продуктивных узлов в опыте варьировало от 9,80 до 16,84 шт. на растении. Наибольшее число узлов сформировали Л 51/11 - 16,84 шт. и Л 53/11 - 15,12 шт. Выявлена высокозначимая достоверная связь этого показателя с числом бобов на растении (г = 0,83).
Важными показателями продуктивности являются число бобов и семян на растении, сохранившихся к созреванию [7]. Как показали расчеты, взаимосвязь этих показателей высокодостоверна (г = 0,56). Следует выделить линию Л 51/11, которая в среднем за годы изучения сформировала наибольшее число бобов и семян - 30,65 шт. и 72,73 шт. соответственно.
Масса семян с растения в годы исследований варьировала в пределах от 5,45 до 8,13 г. Было установлено, что показатель массы семян в среднем по сортообразцам был наибольшим в 2013 г - 8,04 г. В среднем за годы изучения наибольший показатель массы семян был отмечен у линии Л 55/13 - 8,13 г (2013 г. - 8,66 г; 2014 г. - 7,60 г).
Важным элементом структуры урожая является масса 1000 семян, которая варьировала у изучаемых образцов от 74,11 г (Л 51/11) до 184,44 г (Л 53/11). Было установлено, что именно масса 1000 семян в большей степени определяет массу семян на растении (г = 0,81).
Результаты исследований показали, что несмотря на различия гидротермических условий, в годы проведения опытов существенного варьирования показателей содержания белка и жира в зерне сои не отмечено (табл. 5).
Таблица 5
Содержание белка и жира в зерне сои, %
Сорт Белок Жир
2013 г. 2014 г. В среднем за 2013-2014 гг. 2013 г. 2014 г. В среднем за 2013-2014 гг.
СибНИИК 315, стандарт 38,32 37,56 37,94 16,23 16,05 16,14
Л 48/11 37,46 37,23 37,35 16,95 17,01 16,98
Л 51/11 35,36 34,85 35,11 16,98 16,94 16,96
Л 53/11 36,97 35,98 36,48 16,76 16,82 16,79
Л 51/12 35,19 36,14 35,67 13,30 12,96 13,13
Л 53/13 36,01 36,28 36,15 15,30 14,52 14,91
Л 55/13 39,43 38,81 39,12 16,28 16,34 16,31
Л 56/13 39,74 40,01 39,88 15,91 15,37 15,64
Среднее 37,31 37,11 37,12 15,96 15,75 15,86
НСР05 0,99 1,12 - 0,40 0,41 -
Как видно из табл. 5, в среднем за два года в семенах сои содержание белка колебалось от 35,11 % (Л 51/11) до 39,88 % (Л 56/13). Наиболее высокобелковыми оказались Л 55/13 (39,12 %) и Л 56/13 (39,74 %). Сбор белка с гектара с урожаем зерна сои в 2014 г. был выше на 120 кг/га, что обусловлено наибольшей урожайностью зерна в этом году. Максимальный сбор белка в среднем за 2013-2014 гг. обеспечили высокоурожайные Л 55/13 и Л 56/13 (рис. 2).
Рис. 2. Сбор белка с гектара с урожаем зерна сои Рис. 3. Сбор жира с гектара с урожаем зерна сои
Содержание жира в семенах изучаемых сортообразцов в среднем за годы исследований составило 15,86 %, существенных различий этого показателя по годам не было установлено (рис. 3). Высоким содержанием жира в семенах характеризовались линии Л 48/11, Л 51/11, Л53/11 и Л 55/13. Наибольший сбор жира с га отмечен в 2014 г. Наиболее высокий его сбор обеспечили Л 48/11, Л 51/11, Л 55/13 и Л 56/13.
Выводы
Полевая всхожесть семян и сохранность растений к уборке определялись как гидротермическими условиями вегетационного периода, так и генотипом. В 2013 г. эти показатели были выше, чем в 2014. Сомаклональные линии превышали исходный сорт по полевой всхожести семян. Сохранность растений изучаемых линий была на уровне контроля либо ниже.
Как показали исследования, определяющий вклад в изменчивость урожайности сои вносят условия выращивания (фактор В) - 62,8 %. Доля вклада генотипа менее существенна (фактор А) - 15,1 %, взаимодействие факторов (АВ) составило 22,1 %. В 2014 г. отмечена более высокая урожайность зерна сои. Наибольшей величиной этого показателя характеризовались линии Л 55/13 (+0,18 т/га), Л 56/13 (+0,15 т/га) и Л 48/11 (+0,12 т/га). Определяющими элементами структуры урожайности сои являются число продуктивных узлов (г = 0,61), число бобов (г = 0,57) и семян (г = 0,65) на растении.
Существенных различий по содержанию белка и жира в семенах в контрастных условиях выращивания установлено не было. Наиболее высокобелковыми оказались Л 55/13 (39,12 %) и Л 56/13 (39,74 %). Сбор белка с гектара с урожаем зерна сои в 2014 г. был выше на 120 кг/га. Наибольший выход белка с га обеспечили высокоурожайные линии Л 55/13 и Л 56/13. Высоким содержанием жира в семенах характеризовались линии Л 48/11, Л 51/11, Л53/11 и Л 55/13. Наибольший сбор жира с га отмечен в 2014 г. Наиболее высокий его сбор обеспечили Л 48/11, Л 51/11, Л 55/13 и Л 56/13.
Список литературы
1. Озякова Е.Н., Поползухина Н.А. Урожайность и качество зерна сои в зависимости от действия абиотических факторов и генотипических особенностей // Омский научный вестник. 2014. № 2 (134). С. 213-217.
2. Кашеваров Н.И. Соя в Западной Сибири. РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИ кормов. Новосибирск : Юпитер, 2004. С. 256.
3. Зеленое А.Н., Лаханов А.П., Долгополова Л.Н. Селекция зернобобовых культур на устойчивость к неблагоприятным факторам среды // Вестник с.-х. науки. 1984. № 2. С. 111-115.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М. : Колос, 1985. 315 с.
5. Фотосинтез и симбиотическая азотфиксация гороха и сои : монография / Н.А. Поползухина, Е.Н. Озякова, И.Г. Кадермас : Palmarium Academic Publishing. Saarbrucken, Deutschland, 2014. 119 S.
6. ЕженВ.Б. Соя. М. : Сельхозгиз, 1959. 622 с.
7. Рожанская О.А. Создание исходного материала для селекции кормовых культур в условиях Сибири с помощью методов биотехнологии : автореф. дис. ... канд. биол. наук. Новосибирск, 2006. 35 с.
Паршуткина Екатерина Викторовна, аспирант, Омский ГАУ, [email protected]; Поползухина Нина Алексеевна, доктор с.-х. наук, профессор, Омский ГАУ, [email protected]; Озякова Екатерина Николаевна, канд. с.-х. наук, доцент кафедры экологии, природопользования и биологии, Омский ГАУ, [email protected].
References
1. Ozyakova E.N., Popolzukhin N.A. Urozhaynost and quality of grain of soy depending on action of abiotic factors and the genotipicheskikh of features (article) // Omsk scientific bulletin. 2014. No. 2 (134). P. 213-217
2. Kashevarov N.I. Soya in Western Siberia. Russian Academy of Agrarian Sciences. Sib. otd-е. СибНИИ forages. Novosibirsk : Floodlight, 2004. P. 256.
3. Zelenov A.N., Lakhanov L.N., Dolgopolova A.P. Selection of leguminous cultures on resistance to adverse factors of Wednesday // The Bulletin of the village sciences. 1984. No. 2. P. 111-115.
4. Dospekhov B. A. Metodik's armor of a field experiment. М. : Ear, 1985. 315 p.
5. Photosynthesis and symbiotic azotfiksation of peas and soy : monograph / N.A. Popolzukhina, E.N. Ozya-kov, I.G. Kadermas : palmarium of Academic Publishing. Saarbrucken, Deutschland, 2014. 119 s.
6. Enken V.B. Soya. M. : Selkhozgiz, 1959. 622 p.
7. Rozhanskaya O.A. Creation of initial material for selection of forage crops in the conditions of Siberia by means of biotechnology methods : avtoref. dis. ... Cand. Biol. Sci. Novosibirsk, 2006. 35 p.
Parshutkina Ekaterina Viktorovna, Graduate Student, Omsk SAU, [email protected]; Popol-zukhina Nina Alexeevna, Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Omsk SAU, [email protected]; Ozyakova Ekaterina Nikolayevna, Candidate оf Agricultural Sciences, Associate Professor, Omsk SAU, en .ozy akova@omgau. org.
Статья поступила в редакцию 28 марта 2016 г.
