Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ОЦЕНКА ГЕНОТИПИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПО ПРОГРАММЕ ЧЕЛНОЧНОЙ СЕЛЕКЦИИ СИММИТ

Шаманин В.П. 1 Потоцкая И.В. 1 Петуховский С.Л. 1
1 ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»
Челночная селекция является эффективным методом оценки генотипического разнообразия исходного материала яровой пшеницы, полученного гибридизацией большого количества источников хозяй-ственно-ценных признаков из мирового генофонда. Ежегодно в Сибирском питомнике челночной селек-ции (СПЧС) изучается до 1000 линий и гибридных популяций яровой мягкой пшеницы, созданных по программе челночной селекции между научными учреждениями Западной Сибири, Казахстана и Меж-дународного центра по улучшению пшеницы и кукурузы CИММИТ. Выделен исходный материал, устойчивый к бурой и стеблевой ржавчине, для селекции в условиях Западной Сибири. Показана селек-ционная ценность гибридных популяций, представляющих интерес при создании сортов яровой пшени-цы с высоким потенциалом продуктивности, которые будут вовлечены в селекционный процесс лабора-тории селекции пшеницы ОмГАУ.
селекционная оценка
бурая и стеблевая ржавчина
челночная селекция
исходный материал
гибридные популяции
Яровая пшеница
1. Белан И.А., Россеева Л.П., Зеленский Ю.И. Результативность работы Казахстанско-Сибирской сети по изучению яровой мягкой пшеницы // Вестник Алтайского ГАУ. - 2011. – № 5 (79). – С. 5-9.
2. Гончаров Н.П., Гончаров П.Л. Методические основы селекции растений. - Изд. 2-е, пе-рераб. и доп. - Новоси¬бирск : Акад. изд-во «Гео», 2009. – 427 с.
3. Добротворская Т.В., Мартынов С.П., Пухальский В.А. Тенденции изменения генетиче-ского разнообразия сортов яровой мягкой пшеницы, реализованных на территории России в 1929–2003 гг. // Генетика. - 2004. – Т. 40. – № 11. – С. 1509-1522.
4. Мартынов С.П., Добротворская Т.В., Пухальский В.А. Динамика генетического разнообразия сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.), районированных на территории России в 1929–2005 гг. // Генетика. - 2006. – Т. 42, № 10. – С. 1359-1370.
5. Плотникова Л.Я. Иммунитет растений и селекция на устойчивость к болезням и вреди-телям. – М., 2007. – 359 с.
6. Пшеницы мира. – Л. : Колос, 1976. – 486 с.
7. Сhapman C.G.D. 1986. The role of genetic resources in wheat breeding. Plant Genet. Res. Newsl., 65: 2-5.
8. Genetic protection of wheat from rusts and development of resistant varieties in Russia and Ukraine / A. Morgounov et al. // Euphytica. – 2011. - 179. - P. 297–311.
9. Radgaram S., Borlaug N.E., van Ginkel M. CIMMYT international wheat breeding: FAO cor-porate document repository, 2011. - 18 p.
10. Shamanin V., Morgounov A. Spring wheat breeding in Western Siberia for resistance to leaf and stem rust // 12th International cereal rusts and powdery mildews conference, Antalya, Turkey, October 13-16, 2009. – P. 82.

Введение

Расширение генотипического разнообразия пшеницы является основой для продовольственной безопасности в мире, снижения стоимости продовольствия и дальнейшего роста продуктивности. Практика мировой селекции пшеницы показывает, что наиболее крупные успехи в селекции были достигнуты, когда в скрещивания вовлекались эколого- и географически отдаленные формы [6]. Так, в 1970–1980-х гг. генетическое разнообразие генофонда пшеницы было расширено за счет широкого использования в селекционных программах короткостебельных сортов зарубежной селекции, несущих гены высокой продуктивности, устойчивости к грибным заболеваниям и полеганию [8].

S. Chapman [7], изучая роль генетических ресурсов (в частности, диких сородичей и стародавних сортов) в селекции пшеницы, пришел к выводу, что существующие генетические ресурсы используются в селекции только на десять процентов и относятся к источникам, уже включенным в родословные возделываемых сортов. В настоящее время состав возделываемых сортов пшеницы как в нашей стране, так и за рубежом отличается низким генетическим разнообразием, что создает угрозу для снижения их адаптивности к абиотическим и биотическим факторам [3; 4].

Программа челночной селекции, координируемая Центром по улучшению пшеницы и кукурузы CIMMYT, действует уже более 60 лет. Начиная с 1950 г., в рамках данной программы было проведено более чем 200 000 скрещиваний, получено 10 000 гибридных популяций, из которых отобрано более 1500 перспективных линий, возделываемых на площади 40 млн га в основных зернопроизводящих регионах развивающихся стран.

В CIMMYT ведется постоянный процесс по созданию разнообразного генетического материала с использованием всех доступных генетических ресурсов пшеницы, проводятся ступенчатые, возвратные скрещивания, в которые вовлекаются сорта яровой и озимой мягкой пшеницы, сорта твердой пшеницы, виды рода Aegilops, Agropyron, Secale и др. [9].

Объединение в одном генотипе разных генетических источников позволяет увеличить генотипическое разнообразие исходного материала для выведения устойчивых к засухе и болезням сортов яровой пшеницы для условий Западной Сибири [1].

С 2009 г. при ОмГАУ создан Сибир­ский центр СИММИТ по координации челночной селекции яровой пшеницы в России. Задача Центра заключается в комплексной оценке гибридных популяций, созданных в СИММИТ по программе челночной селекции Казахстанско-Сибирской сети (КАСИБ), отбор наиболее перспективных по комплексу хозяйственно-ценных признаков и рассылка их селекционным учреждениям Западной Сибири и Южного Урала [10].

Цель исследования

Создание и оценка генетического разнообразия создаваемых для Западной Сибири сортов яровой пшеницы на основе метода челночной селекции CIMMYT.

Материал и методы исследования

Сибирский питомник челночной селекции (СПЧС) формируется из популяций, отобранных в питомниках КазРус (сокр. Казахстан-Россия). При испытании популяций в питомниках КазРус и СПЧС повторность однократная, стандартов – не менее чем шестикратная. Сорта – стандарты: Памяти Азиева (среднеранний), Дуэт (среднеспелый), Омская 35 (среднепоздний). Срок сева поздний 24–27 мая, для большей вероятности заражения посевов стеблевой ржавчиной, которая чаще поражает пшеницу в поздних сроках сева. Посев сеялкой ССФК-7 на глубину 5 см. Способ посева - рядовой. Норма высева 500 зёрен/м2. Наблюдения и учеты в питомнике проводили в соответствии с общепринятой методикой селекционного процесса [2]. Тип устойчивости к бурой ржавчине определяли по шкале Е.Б. Майнса и Г.С. Джексона (Е.В. Mains, H.S. Jackson, 1926), степень поражения – по шкале Р.Ф. Петерсона, к мучнистой росе – по Е.Е. Саари и Дж. М. Прескотту (E.E. Saari and J.M. Prescott, 1988), стеблевой ржавчине – по шкале Стекмана и Левина [5].

Результаты исследования и их обсуждение

В питомниках КазРус были выделены лучшие популяции, сочетающие в себе наибольшую урожайность и устойчивость к болезням (табл. 1). В условиях вегетации 2011 г. (КазРус-11) сортообразцы № 103, 296, 310, 372, 407, 637, 709, 717, 796 достоверно превысили стандарты в соответствующей группе спелости по урожайности. В жестких засушливых условиях вегетации, сложившихся в 2012 г. (КазРус-12), популяции № 22, 50, 58, 79, 365, 357, 423 сформировали урожайность, близкую к стандартам. Кроме этого, выделенные образцы характеризуются средней степенью устойчивости к мучнистой росе и могут быть рекомендованы как наиболее пластичные формы в нашем регионе.

Таблица 1

Характеристика лучших гибридных популяций

в питомнике КазРус (2011–2012 гг.)

Образец

Оценка устойчивости к:

Урожайность, г/м2

мучнистой росе, балл

бурой ржавчине, балл/ %

стеблевой ржавчине, балл/ %

КазРус-11

 

Среднеранние

St

Памяти Азиева

3

4/40

4/45

204,8

103

LUTESCENS210.99.10/4/YANG87-142//SHA4/CHIL/3/TNMU/5/LUTESCENS 30-94

6

0

0

292,9*

296

LUTESCENS307-97-23/11/CROC_1/AE.SQUARROSA (213)//PGO/10/ATTILA*2/9/KT/BAGE//FN/U/3/BZA/ 4/TRM/5/ALDAN/6/SERI/7/VEE#10/8/ OPATA/12/OMSKAYA 36

 

5

 

0

 

0

 

368,5*

372

ARIA/3/EMB16/CBRD//CBRD/4/LUTESCENS 210.99.10

5

0

0

255,4*

637

CHELYABA YUBILEINAYA//TAM200/TURACO/3/OMSKAYA 35

6

0

0

295,7*

Среднеспелые

St

Дуэт

4

3/40

2/40

294,1

407

LUTESCENS-13,KAZ*2/3/EMB16/CBRD//CBRD

5

0

0

341,1*

449

LUTESCENS 30-94*2/KISKADEE #1

6

0

0

263,9

630

CHELYABA YUBILEINAYA//TAM200/TURACO/3/OMSKAYA 35

4

0

0

320,1

752

STEPNAYA 15*2/KINGBIRD #1

4

0

0

329,9

796

LUTESCENS 196.94.6/KBIRD//LUTESCENS 1350

4

0

0

366*

Среднепоздние

St

Омская 35

4

4/25

4/40

293,8

310

CHELYABA YUBILEINAYA/4/BETTY/3/CHEN/AE.SQ//2*OPATA/5/LUTESCENS 210.99.10

5

0

0

469,5*

351

ARIA/3/EMB16/CBRD//CBRD/4/LUTESCENS 30-94

6

0

0

311

709

UDACHA/3/KA/NAC//TRCH/4/LUTESCENS 1350

6

0

0

372,5*

717

UDАСHA/3/KA/NAC//TRCH/4/LUTESCENS 1350

6

0

0

383,5*

НСР05 40,1

КазРус-12

Среднеранние

St

Памяти Азиева

2

-

-

141

4

OMSKAYA 35*2/EMB16

5

-

-

102

22

LUTESCENS-13,KAZ*2/3/WHEAR//2*PRL/2*PASTOR

6

-

-

126

515

SONATA/HARIL #1//TERTSIYA

5

-

-

98

Среднеспелые

St

Дуэт

6

-

-

157

50

LUTESCENS 54*2/EMB16

7

-

-

156

 

58

ALTAYSKAYA 530*2//TAM200/TURACO

7

-

-

166

79

STEPNAYA 62/BAVIS//TERTSIYA

4

-

-

196*

Среднепоздние

St

Омская 35

6

-

-

116

365

SONATA*2//TAM200/TURACO

6

-

-

118

357

OMSKAYA 35*2/3/SUNCO.6/FRAME//PASTOR

6

-

-

137

423

ALTAYSKAYA 530*2/HARIL #1

4

-

-

125

НСР05 38,1

Примечание: * - достоверная прибавка урожайности по сравнению со стандартом

Гибридные популяции, отобранные по комплексу хозяйственно-ценных признаков в питомнике КазРус, формируют питомник СПЧС. Одновременно эти популяции изучаются в разных экологических точках сети челночной селекции – селекционных учреждениях Западной Сибири и Южного Урала, что позволяет выявить адаптивный потенциал селекционного материала (табл. 2).

Таблица 2

Урожайность лучших образцов СПЧС в научных учреждениях России, г/м2 (2012 г.)

 

Сорт, гибридная популяция

Омск

Безенчук

Новосибирск

Тюмень

Курган

Местный селекционный сорт

129

125

166

276

293

LUTESCENS 210.99.10/4/YANG87-142//SHA4/CHIL/3/TNMU/5/OMSKAYA 36

155

76

195*

246

460*

ARIA/3/EMB16/CBRD//CBRD/4/OMSKAYA 36

127

168*

190

224

370*

TERTSIYA*2/3/EMB16/CBRD//CBRD

172*

152

180

197

285

LUTESCENS-13,KAZ*2/3/EMB16/CBRD//CBRD

192*

198*

205*

242

330*

LUTESCENS-13,KAZ*2/3/EMB16/CBRD//CBRD

186*

175*

165

247

235

LUTESCENS 30-94/KISKADEE #1//GVK 1369.2

194*

117

140

369*

180

ALTAYSKAYA 530*2/3/EMB16/CBRD//CBRD

202*

217*

150

216

120

ALTAYSKAYA 530/3/EMB16/CBRD//CBRD/4/LUTESCENS 210.99.10

132

165*

200*

247

250

ALTAYSKAYA 530/KISKADEE #1//OMSKAYA 36

169*

142

155

193

180

ALTAYSKAYA 530/KISKADEE #1//LUTESCENS 210.99.10

198*

142

180

252

400*

OMSKAYA 35*2/3/SUNCO.6/FRAME//PASTOR

124

157*

125

305*

180

LUTESCENS 517*2/MUU

163*

164*

230*

295*

210

НСР05 32,1 29,8 28,0 17,4 24,6

* Достоверная прибавка урожайности по сравнению со стандартом

В условиях жесткой засухи 2012 г. в разных географических пунктах у генотипов продолжительность вегетационного периода популяций среднеранней группы спелости варьировала от 65 до 72, среднеспелой – от 71 до 76 и среднепоздней – от 77 до 80 суток. Изучаемые генотипы в основном были представлены среднеспелой группой – 57,5%, доля среднеранних популяций в среднем составила 23,3% и среднепоздних – 19,2%.

Урожайность в 2012 г. варьировала в изучаемых пунктах в значительных пределах. Урожай зерна изменялся от 23 до 226 г/м2 в Омске (ОмГАУ), от 38 до 218 г/м2 в Безенчуке (Самарский НИИСХ), от 105 до 230 г/м2 в Новосибирске (СибНИИРС), от 133 до 369 г/м2 в Тюмени (ТГАУ) и от 10 до 460 г/м2 в Кургане (КНИИСХ). Практический интерес для селекции представляют генотипы, формирующие повышенную урожайность в большинстве пунктах изучения. Например, урожайность популяций № 37, 47, 48, 69, 74, 115 варьировала от 127 до 400 г/м2, в зависимости от города, в котором проходили исследования.

Оценка на устойчивость к бурой ржавчине в Безенчуке (Самарский НИИСХ) показала, что 21,7% популяций были иммунными к бурой ржавчине; восприимчивыми – 54,2% и расщепляющимися – 23,1% популяций яровой пшеницы.

Гибридные популяции и линии, выделенные в питомниках челночной селекции как источники хозяйственно-ценных признаков, включены в селекционный процесс лаборатории селекции пшеницы ОмГАУ и представляют селекционную ценность в качестве исходного материала для выведения устойчивых к засухе и болезням сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Западной Сибири (табл. 3).

Таблица 3

Количество линий и популяций из питомников челночной селекции,

включенных в селекционный процесс ОмГАУ (2011–2012 гг.)

Питомник

Количество популяций, шт.

2011 г.

2012 г.

КАЗРУС

948

810

Селекционный питомник первого года

4312

4000

Селекционный питомник второго года

194

264

Контрольный питомник

32

66

СПЧС

175

120

Итого

5661

5260

Селекционеры ОмГАУ при оценке челночного материала в качестве главного критерия для отбора на первых этапах принимают показатель устойчивости к болезням. Популяции, созданные по программе челночной селекции, в основном отличаются комплексной устойчивостью к болезням и представляют значительный интерес для селекции в Западной Сибири, о чем свидетельствует оценка исходного материала по программе челночной селекции в условиях 2009–2012 гг. (рис. 1).

Рис. 1 – Результаты оценки популяций яровой пшеницы, созданных по программе челночной селекции на устойчивость к болезням

В питомнике КазРус-9 устойчивость к мучнистой росе имели 80 популяций, бурой ржавчине – 112 гибридных популяций и к стеблевой ржавчине – 136 популяций, в КазРус-11 соответственно 35, 247 и 246 популяций. В засушливых 2010 и 2012 гг. инфекции бурой и стеблевой ржавчиной не было, поэтому оценка на устойчивость к данным болезням не проводилась.

Заключение

Таким образом, уменьшение генетического разнообразия сортов пшеницы в процессе селекции может привести к генетической эрозии в генофонде российских пшениц и потере значительного числа генов или аллелей продуктивности и устойчивости к биотическим стрессам. Обмен материалом между СIMMYT (Мексика), научными учреждениями Казахстана и Западной Сибири позволяет вовлекать в гибридизацию новые генетические ресурсы устойчивости к грибным заболеваниям, высокой продуктивности и выделять исходный материал для селекции устойчивых сортов яровой пшеницы с высоким потенциалом продуктивности в условиях Западной Сибири и в других регионах России. Программа челночной селекции позволяет объективно оценить исходный материал в различных регионах России и повысить эффективность селекции яровой пшеницы в сложных экологических условиях Урала и Западной Сибири.

Авторы выражают благодарность коллективу лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы и озимого тритикале ФГБОУ ВПО «ОмГАУ им. П.А. Столыпина», коллективам участников программы челночной селекции Казахстанско-Сибирской сети (КАСИБ) за оказанное содействие в проведении исследований.

Рецензенты:

Рутц Рейнгольд Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, руководитель селекционного центра ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук», г. Омск.

Ильин Владимир Семенович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ведущий научный сотрудник Сибирского филиала ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт кукурузы», г. Омск.


Библиографическая ссылка

Шаманин В.П., Потоцкая И.В., Петуховский С.Л. ОЦЕНКА ГЕНОТИПИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПО ПРОГРАММЕ ЧЕЛНОЧНОЙ СЕЛЕКЦИИ СИММИТ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=9411 (дата обращения: 10.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074