CC BY
53
ISSN 2412-608Х. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 3 (171), 2017
Селекционные достижения
УДК 633.853.52:631.52
ВЫСОКОБЕЛКОВЫЙ ХОЛОДОУСТОЙЧИВЫЙ СОРТ СОИ ИРБИС
С.В. Зеленцов,
доктор сельскохозяйственных наук
Е.В. Мошненко,
кандидат биологических наук
A.А. Ткачёва,
кандидат сельскохозяйственных наук
С.А. Рамазанова,
кандидат биологических наук
М.В. Трунова,
кандидат биологических наук Е.Н. Будников,
старший научный сотрудник
Л.А. Бубнова,
младший научный сотрудник
B.И. Олейник,
ведущий агроном
ФГБНУ ВНИИМК
Россия, 350038, г. Краснодар, ул. им. Филатова, д. 17 Тел.: (861) 275-78-45 E-mail: [email protected]
Для цитирования: Зеленцов С.В., Мошненко Е.В., Ткачёва А.А., Рамазанова С.А., Трунова М.В., Будников Е.Н., Бубнова Л.А., Олейник В.И. Высокобелковый холодоустойчивый сорт сои Ирбис // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. - 2017. - Вып. 3 (171). - С. 115-119.
Ключевые слова: соя, повышенная урожайность, холодоустойчивость, повышенное содержание белка, молекулярный паспорт.
Высокобелковый холодоустойчивый сорт сои Ирбис выведен методом индивидуального отбора из гибридной популяции F4 Л-2577 х Aldana. По результатам сортоиспытания 2013-2016 гг. сорт Ирбис при равной со среднебелковым сортом-стандартом Славия урожайности превысил этот сорт по содержанию белка - на 3,7 абс. %. В отдельные годы испытаний содержание белка в семенах этого сорта достигало 45,8 %. Растения нового сорта устойчивы к полеганию и растрескиванию бобов. Высота растений на широте Краснодара (45°) 93-112 см. Сорт отличается повышенной холодо- и засухоустойчивостью. Это позволяет его возделывать на зерно в основных
посевах практически во всех соепроизводящих хозяйствах Южного и Приволжского федеральных округов на широтах 43-48°.
UDC 633.853.52:631.52
High-protein cold-resistant soybean cultivar Irbis.
Zelentsov S.V., doctor of agriculture
Moshnenko E.V., PhD in biology
Tkachyova A.A., PhD in agriculture
Ramazanova S.A., PhD in biology
Trunova M.V., PhD in biology
Budnikov E.N., senior researcher
Bubnova L.A., junior researcher
Oleinik V.I., leading argonomist
All-Russia Research Institute of Oil Crops 17, Filatova str., Krasnodar, 350038, Russia Те!.: (861) 275-78-45 E-mail: [email protected]
Key words: soybean, increased yield, cold resistance, high protein, molecular passport.
High-protein cold-resistant soybean cultivar Irbis is derived by individual selection from the hybrid population F4 L-2577 x Aldana. As a result of the 2013-2016 variety trials, the cultivar Irbis exceeded the average protein standard cultivar Slavia on protein content by 3.7 abs. %, but having the same yield level. In some years of testing, the protein content in the seeds of the cultivar Irbis reached 45.8%. Plants of the new cultivar are resistant to lodging and pod shattering. Plant height under Krasnodar latitude (45°) is 93-112 cm. This variety is characterized by increased cold and drought resistance. This allows cultivating it for grain in almost all soybean producing farms of the Southern and Volga federal districts at latitudes of 43-48°.
Стабильно высокие потребности перерабатывающей и комбикормовой промышленности в высокобелковом соевом сырье являются экономической основой возникновения многочисленных селекционных программ по выведению высокобелковых сортов сои. Однако большинство известных высокобелковых сортов сои формируют пониженные урожаи семян [5]. Тем не менее в различных странах периодически выводятся достаточно урожайные сорта сои с повышенным содержанием белка в семенах [2; 5].
Наши исследования по изучению механизмов дополнительного накопления белка в семенах сои позволили сформулировать несколько динамических моделей: экологическую, кумулятивно-
протеиновую, липидно-деградационную и углеводно-деградационную. Из них кумулятивно-протеиновая модель накопления белка в семенах оказалась наиболее перспективной для селекционного преодоления отрицательной корреляции между урожайностью сорта и содержанием белка в семенах [6].
Примером создания высокобелкового, и в то же время урожайного, сорта на основе кумулятивно-протеиновой модели явилась линия Л-2723 селекции ФГБНУ ВНИИМК, под коммерческим названием Ирбис переданная на Государственное сортоиспытание в 2016 г. Основой высокобелковой линии Л-2723 послужило элитное растение, выделенное в 2010 г. в расщепляющейся гибридной популяции F4 Л-2577 х Aldana.
Традиционно, основными зонами промышленного выращивания сортов сои селекции ФГБНУ ВНИИМК являются южные регионы России, в том числе с дефицитом летних осадков. Поэтому все сорта сои этого учреждения отличаются повышенной приспособленностью к произрастанию в засушливых условиях. Одним из наиболее перспективных и экономически рентабельных способов ухода от засух является сдвиг сроков посева сои на более ранний период - конец марта - начало апреля. Этот приём позволяет растениям более эффективно использовать осенне-зимние запасы влаги в почве, а также обеспечивает завершение налива семян и их созревание до наступления августовских пиков позднелетних засух. Однако для сверхранних посевов пригодны только холодоустойчивые сорта сои [8]. Поэтому в процессе селекции все перспективные для засушливых регионов линии сои обязательно проходят лабораторную и полевую оценку на холо-до- и заморозкоустойчивость.
При лабораторной оценке в криокамере выживаемость растений линии Л-2723 при температуре -4 °С составляла более 60 %. Трёхлетняя (2013-2015 гг.) полевая оценка этой линии при сверхранних сро-
ках посева (Ш-я декада марта) показала более быстрое, по сравнению с контролем, появление всходов, повышенную интенсивность роста растений при пониженных положительных температурах, а также пониженную реакцию на укороченную длину дня (13,0-13,5 ч).
Урожайность холодоустойчивого и высокобелкового сорта сои Ирбис в предварительном и конкурсном сортоиспытании несущественно отличалась от высокоурожайного зернового сорта-стандарта Славия как во влажные, так и в засушливые годы (табл. 1).
Вегетационный период нового сорта на широте Краснодара (45°) в зависимости от метеоусловий года варьировал от 100 до 112 суток и в среднем за период 20132016 гг. составил 105 суток. Раннее созревание сорта Ирбис позволяет его возделывать на зерно в основных посевах практически во всех соепроизводящих хозяйствах Южного федерального округа на широтах 43-48°.
Таблица 1
Характеристика высокобелкового сорта Ирбис
г. Краснодар, ВНИИМК, ПСИ, КСИ,
2013-2016 гг.
Сорт Вегета цион-ный период, сут. Урожайность, т/га Среднее
2013 г. 2014 г. 2015 г. 2016 г.
Ирбис 105 2,31 2,33 1,55 1,75 1,99
Славия (зерновой стандарт) 106 2,36 2,37 1,65 1,80 2,05
Опус (высокобелковый стандарт) 106 - - 1,33 1,33 1,33
Отклонение от зернового стандарта -1 -0,05 -0,04 -0,1 -0,05 -0,06
Отклонение от высокобелкового стандарта -1 - - +0,22 +0,42 +0,32
НСР05 - 0,32 0,24 0,14 0,15 -
Высота растений сорта Ирбис от 93 до 112 см, нижние бобы при оптимальной густоте стояния растений (300350 тыс. раст./га) располагаются на высоте 15-16 см от поверхности почвы. Во
влажные годы и на более высоких географических широтах (48-50°) высота растений может увеличиться до 120-130 см.
Рисунок 1 - Растение сорта Ирбис
Тип развития куста по международному классификатору UPOV - от по-лудетерминантного до индетерминантно-го [7]. По усовершенствованному сотрудниками ВНИИМК классификатору типов роста сои [4] сорт Ирбис отличается полудетерминантным (полуограниченным) типом роста (код типа роста - SD3), завершающимся в период начала формирования семян.
По внутривидовой классификации сои ВНИИМК сорт Ирбис относится к сред-нестебельному сортотипу - cc. medicaulis Zel. et Koch. северокавказской эколого-географической группы маньчжурского подвида сои ssp. manshurica (Enken) Zel. et Koch. [3]. Растения сорта Ирбис устойчивы к полеганию и преждевременному вскрытию (растрескиванию) бобов при длительном перестое на корню. Повышенная устойчивость сорта к преждевременному вскрытию бобов определяется увеличенным до 50-55° углом отхожде-ния склеренхимных волокон в створках бобов и повышенной прочностью соединения семян через семяножки и рубчики с сосудистыми пучками брюшных швов бобов.
Опушение растений серое. Окраска бобов светло-коричневая. Окраска венчи-
ка цветка фиолетовая. Семенная оболочка жёлтая, в оптимальных условиях созревания без пигментации. В острозасушливые годы и на фоне пониженных температур на оболочке семян из верхних узлов растений может формироваться коричневая пигментация. Рубчик семени светло-коричневый, с варьированием от почти бесцветного до тёмно-коричневого в зависимости от погодных условий в период налива и созревания семян (рис. 2).
у
Г ||||||||| ч cm- 2 ' 3 ' ^
. fj и
Рисунок 2 - Размеры, форма и окраска семян сорта Ирбис
При выращивании сорта Ирбис на богаре, особенно в условиях позднелетних засух, масса 1000 семян составляет 128144 г. В годы с достаточным количеством осадков в фазы формирования и налива семян и на орошении масса семян этого сорта может увеличиться до 170-200 г. Сорт устойчив к недостаточному влаго-обеспечению, фузариозу и пепельной гнили.
При наличии в почве достаточного количества минерального азота, резидентных клубеньковых бактерий родов Rhizobium и ВгайугЫ2оЫит или при предпосевной инокуляции семян коммерческими штаммами азотфиксирующих бактерий, в семенах накапливается 43,245,8 % белка. Низкое содержание азота или полное отсутствие в почве азотфикси-рующих бактерий приводят к снижению содержания белка в семенах этого сорта до
38-39 % (табл. 2). Содержание масла в семенах варьирует от 18,5 до 20,5 %.
Для обеспечения высокого (43-45 %) содержания белка в семенах сорта Ирбис необходимо использование полей с наличием в почве резидентных азотфикси-рующих бактерий или инокулирование семенного материала штаммами азотфик-сирующих клубеньковых бактерий, или предполагается предпосевное внесение в почву азотных удобрений в дозе не менее 30 кг азота по действующему веществу.
Для сорта Ирбис создан молекулярный паспорт на основе анализа ДНК методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием восьми микросателлит-ных локусов ДНК (SSR - simple sequence repeats). Методика выделения ДНК и проведения ПЦР подробно описана в ранее опубликованных статьях и защищена патентом [1; 9; 10]. Результаты ПЦР-анали-за сорта сои Ирбис приведены в таблице 3.
Нумерацию микросателлитных аллелей по каждому локусу проводили следующим образом: фрагмент ДНК с максимальным значением молекулярного веса обозначали цифрой 1 и далее, по мере уменьшения молекулярного веса, цифрами 2 и 3. Молекулярный вес
амплифицированных аллелей расположен в определённом интервале, характерном для каждой праймерной пары (табл. 3).
Таблица 3
Молекулярный паспорт сорта сои Ирбис
Локус Аллели Молекулярный вес (п.н.)
Satt 1 2 141-150
Satt 2 1 140-152
Satt 5 1 157-177
Satt 9 3 142-221
Soypr1 2 163-188
Sat 1 3 188-235
Sat 36 2 115-185
Soyhsp 176 3 118-135
В целом, ранний сорт сои Ирбис отличается повышенным содержанием белка и холодоустойчивостью, что в сочетании с высоким урожаем определяет его потенциальную коммерческую привлекательность для сельхозтоваропроизводителей и переработчиков сои. В этой связи после молекулярной ДНК-паспортизации сорт Ирбис был передан в 2016 г. на Государственное сортоиспытание по ЦентральноЧернозёмному, Северо-Кавказскому и Нижневолжскому регионам (5, 6 и 8 зоны).
Список литературы
1. Антонова Т.С., Рамазанова С.А., Гучетль С.З., Челюстникова Т.А. Способ идентификации сортов сои на основе микросателлитных (SSR) маркеров. // Патент на изобретение RUS2388828 28.10.2008. - opubl. 10.05.10; Byul. № 13.
2. Зеленцов С.В. Селекционно-генетическое улучшение сои: основы, современные концепции и методы. Saarbrücken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co., KG, 2011. - С. 165-208.
3. Зеленцов С.В., Кочегура А.В. Современное состояние систематики культурной сои Glycine max (L.) Merrill // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 2006. - Вып. 1 (134). - С. 34-48.
4. Зеленцов С.В., Лучинский А.С. Усовершенствованная классификация типов роста сои // Мас-
Таблица 2
Биохимическая характеристика семян сорта Ирбис
Сорт Содержание белка в семенах, % Среднее
2013 г. 2014 г. 2015 г. 2016 г.*
Ирбис 43,4 43,2 45,8 38,8 42,8
Славия (зерновой стандарт) 38,1 39,0 43,0 36,4 39,1
Опус (высокобелковый стандарт) - - 45,5 37,7 41,6
Отклонение от зернового стандарта, ± +5,3 +4,2 +2,8 +2,4 +3,7
Отклонение от высокобелкового стандарта, ± - - +0,3 +1,1 +0,7
* - на почвенном фоне, свободном от азот-
фиксирующих бактерий
личные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. -20ii. - Вып. 2 (Ш-Ш). - С. 88-94.
5. Зеленцов С.В., Мошненко Е.В. Перспективы селекции высокобелковых сортов сои: моделирование механизмов увеличения белка в семенах (Сообщение I) // Масличные культуры. Науч.-тех бюл. ВНИИМК. - 20i6. - Вып. 2 (i66). - С. 34-4i.
6. Зеленцов С.В., Мошненко Е.В., Вайлова А.В., Реутина А.В. Перспективы селекции высокобелковых сортов сои: выделение линий сои с разными механизмами увеличения белка в семенах (Сообщение II) // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 20i6. - Вып. 2 (i66). - С. 42-49.
7. Методика проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность. Соя Glycine max (L.) Merrill) / Утв. Председателем ФГУ «Государственная комиссия Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений» В.В. Шмаль, № i2-06/21 от 30.10.2006 г. - [Электронный ресурс]. - URL: http://gossort.com/metodic/R0080.zip (дата обращения: 18.06.2017).
S. Мошненко Е.В., Бубнова Л.А., Будников, Е.Н., Зеленцов С.В. Выделение холодоустойчивых линий сои со стабильной урожайностью при сверхранних и оптимальных сроках посева // В сб. трудов XX Международной научно-практ. конф. «Современные тенденции развития науки и технологий», г. Белгород, 30 ноября 2016 г. - № 11. - Ч. 4. - С. 20-24.
9. Рамазанова С.А. Идентификация генотипов сои разного происхождения с использованием полиморфизма девяти микросателлитных локусов ДНК // Современные проблемы селекции и технологии возделывания сои. Сб. статей 2-й международной конференции по сое, г. Краснодар, 9-10 сентября 2008 г. - С. 129-i36.
10. Рамазанова С.А., Гучетль С.З., Челюст-никова Т.А., Антонова Т.С. Идентификация сортов сои российской селекции на основе анализа микросателлитных локусов ДНК // Масличные культуры. Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. -200S. - Вып. 2 (139). - С. 56-5S.
References
i. Sposob identifikatsii sortov soi na osnove mikrosatellitnykh (SSR) markerov: pat. 2388828 RF: MPK A0iN i/04 / T.S. Antonova, S.A. Ramazanova, S.Z. Guchetl', T.A. Chelyustnikova. - Zayavitel' i patentoobladatel' - GNU VNIIMK Rossel'khozakademii. - № 2008142788; zayavl. 28.10.2008; opubl. 10.05.10; Byul. № 13.
2. Zelentsov S.V. Selekcionno-geneticheskoe uluchshenie soi: osnovy, sovremennye koncepcii i metody. - Saarbrücken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co., KG, 2011. - S. 165-208.
3. Zelentsov S.V., Kochegura A.V. Sovremennoe sostoyanie sistematiki kul'turnoj soi Glycine max (L.) Merrill // Maslichnye Kul'tury. Nauch.-tekhn. byulleten' VNIIMK, 2006. - Vyp. 1 (134). - S. 34-48.
4. Zelentsov S.V., Luchinskij A.S. Usovershenstvovannaya klassifikaciya tipov rosta soi // Maslichnye Kul'tury, Nauch.-tekh. byul. VNIIMK, 2011. - Vyp. 2 (148-149). - S. 88-94.
5. Zelentsov S.V., Moshnenko E.V. Perspektivy selekcii vysokobelkovyh sortov soi: Modelirovanie mekhanizmov uvelicheniya belka v semenah (Soobshchenie I) // Maslichnye Kul'tury, 2016. -Vyp. 2 (166). - S. 34-41.
6. Zelentsov S.V., Moshnenko E.V., Vajlova A.V., Reutina A.V. Perspektivy selekcii vysokobelkovyh sortov soi: Vydelenie linij soi s raznymi mekhanizmami uvelicheniya belka v semenah (Soobshchenie II) // Maslichnye Kul'tury, 2016. - Vyp. 2 (166). - S. 42-49.
7. Metodika provedeniya ispytanij na otlichimost', odnorodnost' i stabil'nost'. Soya Glycine max (L.) Merrill) / Utv. Predsedatelem FGU «Gosu-darstvennaya komissiya Rossijskoj Federacii po ispytaniyu i ohrane selekcionnyh dostizhenij» V.V. SHmal', № 12-06/21 ot 30.10.2006 g. - [Elektronnyj resurs]. - URL: http://gossort.com/metodic/R0080.zip (data obrashcheniya: 18.06.2017).
8. Moshnenko E.V., Bubnova L.A., Budnikov E.N., Zelentsov S.V. Vydelenie holodoustojchivyh linij soi so stabil'noj urozhajnost'yu pri sverhrannih i optimal'nyh srokah poseva // V sb. trudov XX Mezhdunarodnoj nauchno-prakt. konf. «Sovremennye tendencii razvitiya nauki i tekhnologij», g. Belgorod, 30 noyabrya 2016 g. -№ 11. - CHast' 4. - S. 20-24.
9. Ramazanova S.A. Identifikaciya genotipov soi raznogo proiskhozhdeniya s ispolzovaniem polimorfizma devyati mikrosatellitnyh lokusov DNK Sovremennye problemy selekcii i tekhnologii vozdelyvaniya soi Sb statej 2-j mezhdunarodnoj konferencii po soe - Krasnodar, 9-10 sentyabrya 2008 g. - S.129-136.
10. Ramazanova S.A., Guchetl S.Z., Chelyustnikova T.A., Antonova T.S., Identifikaciya sortov soi Rossijskoj selekcii na osnove analiza mikrosatellitnyh lokusov DNK Maslichnye kultury // Nauch-tekh byul. VNIIMK. - 2008. - Vyp. 2 (139) - S. 56-58.
ii9
