Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА «ПОПУЛЯЦИЙ-СИНТЕТИКОВ» ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Потоцкая И.В. 1 Шаманин В.П. 1
1 ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»
Проведена селекционная оценка материала, полученного по программе КАСИБ и челночной селекции СИММИТ, созданного путем отдаленной гибридизации с использованием диких форм Ae.squarrosa. Показано, что в рамках данной программы создан ценный исходный материал, который включен в селекционный процесс ОмГАУ им. П.А. Столыпина. В 2010–2014 гг. в питомниках КазРус было изучено 2734 популяции, в том числе 350 «популяций-синтетиков». Сравнительные результаты отбора гибридных популяций в питомниках селекционного процесса показали, что процент отбора «популяций-синтетиков» в целом высок и составил в КазРус – 30%, в СПСЧ – 12%, в КП – 15% и ПСИ – 11% образцов. Представлены результаты конкурсного испытания сортов яровой мягкой пшеницы, полученных с участием диких сородичей. Выделены сорта с комплексной устойчивостью к болезням, хорошим качеством зерна и с высоким потенциалом урожайности в условиях Западной Сибири.
гены устойчивости
стеблевая ржавчина
челночная селекция
исходный материал
гибридные популяции
урожайность
Яровая пшеница
1. Гончаров Н.П., Гончаров П.Л. Методические основы селекции растений. – Новосибирск: Акад. Изд-во «Гео», 2009. – 427 с.
2. Давоян Р.О. Использование генофонда дикорастущих сородичей в улучшении мягкой пшеницы: Triticum aestivum L.: Автореф. дис. … доктора биол. наук. – Краснодар, 2006. – 32 с.
3. Койшыбаев М., Шаманин, В.П., Моргунов А.И. Скрининг пшеницы на устойчивость к основным болезням: методические указания. – Анкара: ФАО-СЕК, 2014. – 58 с.
4. Расширение генетического разнообразия генофонда яровой пшеницы / В.П. Шаманин [и др.] // Вестник Алтайского ГАУ. – 2012. - № 5 (91). – С. 13-16.
5. Ступина Н.В. Интрогрессивные линии в селекции яровой мягкой пшеницы на устойчивость к грибным заболеваниям: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. – Саратов, 2006. – 22 с.
6. Федин М.А. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. – М., 1985. – 263 с.
7. 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.– Электрон. журн. – 2013. - №3.
8. Сhapman C.G.D. 1986. The role of genetic resources in wheat breeding. Plant Genet. Res. Newsl., 65: 2-5.
9. Radgaram S., Borlaug N.E., van Ginkel M. CIMMYT international wheat breeding: FAO corporate document repository, 2011. – 18 p.
10. Race non-specific resistance to rust diseases in CIMMYT spring wheats: Вreeding and advances / R.P. Singh et al. // Euphytica. – 2011. – 179. – P. 175–186.
В последнее время все большее значение для селекции приобретают дикие сородичи культурных растений, как доноры признаков, отсутствующих или слабо выраженных у возделываемых сортов. Для мягкой пшеницы такими источниками являются виды рода Aegilops, Agropyron, Secale, Elymus и др. Гены от них могут быть перенесены прямой гибридизацией, гомологичной рекомбинацией хромосом, обычным бекроссированием и отбором [1].

S. Chapman [8], 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 [10]. В СИММИТ 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].

Создание рекомбинантных синтетиков с уникальным сочетанием геномов диких видов на фоне геномов А и В культурной пшеницы, серий чужеродно-замещенных линий представляет особый интерес. Выявление потенциала таких синтетических форм для расширения генетической изменчивости мягкой пшеницы имеет большое практическое и теоретическое значение [2, 5].

С 2009 г. по договору с Международным Центром улучшения кукурузы и пшеницы СИММИТ на ОмГАУ им. П.А. Столыпина возлагается миссия по координации челночной селекции яровой пшеницы в России. В соответствии с условиями договора селекционеры ОмГАУ проводят комплексную оценку гибридных популяций, созданных в СИММИТ по программе челночной селекции Казахстанско-Сибирской сети (КАСИБ) и рассылают выделенный материала по селекционным учреждениям России. В рамках данной программы создан ценный исходный материал, в том числе выделенный из популяций-синтетиков, который включен в селекционный процесс участников программы КАСИБ и представляет определенную значимость для расширения генотипического разнообразия пшеницы в стране [7].

Цель исследования

Определить селекционную значимость «популяций-синтетиков» яровой мягкой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Материал и методы исследования

В качестве материала использованы популяции и линии яровой мягкой пшеницы, полученные по программе челночной селекции с участием Ae.squarrosa. Популяции питомника КазРус (от англ. KazRus) и СПЧС (Сибирский питомник челночной селекции) высевали на делянках 2 м² без повторности, с повторяющимися блоками стандартов - не менее, чем с 6-кратным повторением. Сорта - стандарты: Памяти Азиева (среднеранний), Дуэт (среднеспелый), Омская 35 (среднепоздний). Срок сева поздний (26-27 мая), для большей вероятности оценки популяций на устойчивость к стеблевой ржавчине, которая чаще поражает пшеницу в поздних сроках сева. Посев сеялкой ССФК-7 на глубину 5-6 см, с нормой высева 500 зёрен/м2 . Наблюдения и учеты в питомнике проводили в соответствии с общепринятой методикой селекционного процесса. Все полевые наблюдения, учёты и оценки в контрольном питомнике (КП), предварительном сортоиспытании (ПСИ) и конкурсном сортоиспытании (КСИ) проводились по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [6]. Площадь делянок в КП - 10 м2 (без повторений), в ПСИ (2-х кратная повторность) и КСИ (4-х кратная) - по 25 м2. Предшественник - чистый пар. Тип устойчивости к стеблевой ржавчине определяли по международной шкале R (Resistance - высокая устойчивость) - поражение 5-10 %; MR (Moderately resistanсе - средняя устойчивость) - 1-2 балла (поражение 10-25 %); МS (Moderately susceptible - средняя восприимчивость) - 3 балла (поражение 40-50 %); S (Susceptible - восприимчивость) - 4 балла (поражение более 60 %) по шкале Cobb, используемой участниками программы КАСИБ [3].

Результаты исследования и их обсуждение

Как правило, при создании гибридных популяций в качестве материнских форм в скрещиваниях использованы высокопродуктивные и адаптивные сорта Западной Сибири и Казахстана, выделившиеся по результатам испытаний в питомнике КАСИБ. В сложные многоступенчатые скрещивания вовлечены сорта из Мексики и США в качестве источников устойчивости к болезням и из Канады как источники качества зерна. В результате был создан богатый гибридный материал, несущий в себе всевозможные комбинации ценных селекционных признаков и свойств [4]. Процент отбора популяций с Ae.squarrosa представлен в табл. 1, что в определенной мере свидетельствует об их селекционной ценности.

В 2010-2014 гг. в питомниках КазРус было изучено 2734 популяции, в том числе 350 популяций-синтетиков. По признакам продуктивности растений и устойчивости к болезням было выделено 1018 популяций, которые были включены в СПЧС для дальнейшей селекционной оценки.

Процент отбора популяций из КазРус для СПЧС варьировал от 28 до 45, в том числе 16,1% (148 шт.) - это популяции-синтетики.

Таблица 1

Процент отбора популяций с Ae.squarrosa в питомниках КАЗРУС, 2010-2014 гг.

 

Питомник

 

Общее количество гибридных популяций, полученных из СИММИТ, шт.

 

в том числе количество популяций с Ae. squarrosa, шт.

Отобранные гибридные популяции для СПЧС

всего

в том числе с Ae.squarrosa

шт.

%

отбора

шт.

%

отбора

КазРус-10

461

111

206

44,7

62

30,1

КазРус-11

948

87

303

31,9

32

10,6

КазРус-12

810

65

322

39,8

30

9,3

КазРус-13

277

27

120

43,3

8

6,7

КазРус-14

238

60

67

28,1

16

23,9

В среднем

37,6 16,1

В таблице 2 приведены данные по количеству образцов челночной селекции с использованием Ae.squarrosa, включенных в селекционный процесс ОмГАУ им. П.А. Столыпина в 2010-2014 гг.

Таблица 2

Количество изученных в питомниках популяций с Ae.squarrosa и их средняя урожайность, 2010-2014 гг.

 

Количество популяций, линий, сортов с Ae.squarrosa, шт.

Отобрано для дальнейшего испытания

шт.

% от общего количества образцов в питомнике

Средняя урожайность синтетиков, г/м² / т/га

КазРус-10

Гибридные

популяции

111

62

30,1

451

St

-

-

-

393

 

СПЧС-11

Гибридные

популяции

39

17

12,1

177

Продолжение таблицы 2

 

 

 

 

 

St

-

-

-

153

КП-12

Линии

7

5

14,7

/ 1,4

St

-

-

-

/ 1,2

ПСИ-13

Сорта

5

4

10,5

/ 2,7

St

-

-

-

/ 2,5

КСИ-14

Сорта

4

-

-

/ 2,5

St

-

-

-

/ 2,5

Сравнительные результаты отбора гибридных популяций в питомниках селекционного процесса показали, что процент отбора таких популяций в целом высок и составил в КазРус - 30%, в СПСЧ - 12%, в КП - 15% и ПСИ - 11% образцов. Из 62 гибридных популяций были выделены линии для оценки в селекционных питомниках, из которых 7 доведены до КП, 5 до ПСИ и ­­4 до КСИ. Средняя урожайность выделенного селекционного материала с Ae.squarrosa была выше или на уровне стандартов в соответствующей группе спелости.

В табл. 3 представлена характеристика лучших линий с Ae.squarrosa, выделенных из популяций питомников челночной селекции СИММИТ.

Таблица 3

Характеристика линий с Ae.squarrosa, ОмГАУ 2012-2013 гг.

Сорт,

линия

Происхождение

КП- 2012

ПСИ-2013

Ген устойчивости

 

Урожайность, т/га

Урожай-ность, т/га

Белок, %

Клейковина, %

Памяти Азиева

Среднеранний стандарт

1,1

2,3

17,3

31,0

Лютесценс 24-12

SONATA*2 /5/ CHEN/AE.SQ // 2*WEAVER /3/ BAV92 /4/JARU

1,5*

2,5

18,0

38,4

Lr34

Лютесценс 27-12

LUTESCENS 30-94*2 /3/ T.DICOCCON PI94625 / AE. SQUARROSA (372) // 3*PASTOR

1,6*

3,0*

16,7

30,2

Sr35

Лютесценс 34-12

BVXIAOBINGMAI (T.AT) / CHOIX // KEHAN 10 /4/ MILAN/SHA7 /3/ CROC_1 / AE.SQUARROSA (224) // OPATA /5/ GLE

1,6*

2,8*

17,2

32,2

Lr9 Lr26/

Sr21

Лютесценс

106-11

LUT32 / 2*PASTOR*2 /6/ CNDO / R143 // ENTE / MEXI_2 /3/ AE. SQUARROSA

1,6*

2,5

-

-

-

НСР05 0,24 0,18

Примечание: * - достоверная прибавка урожайности по сравнению со стандартом

В условиях жесточайшей засухи 2012 г. лучшие линии челночной селекции по урожайности достоверно превосходили стандартные сорта в соответствующей группе спелости. В благоприятном по влагообеспеченности 2013 году, выделенные линии также существенно превосходили стандарт. С помощью метода молекулярных маркеров идентифицированы гены устойчивости к стеблевой и бурой ржавчине: у Лютесценс 24-12 - Lr34, Лютесценс 27-12 - Sr35, Лютесценс - 34-12 Lr9 Lr26/Sr21.

Доведенные до ПСИ, лучшие линии были включены в гибридизацию с реестровыми сортами Западно-Сибирского региона в качестве источников эффективных генов устойчивости к болезням. Для ускорения селекционного процесса, полученные в ОмГАУ гибриды в зимний период были размножены в Турции (г. Измир).

В 2013 году эпифитотии стеблевой ржавчины не было, в этих условиях сорта Лютесценс 24-12, Лютесценс 27-12, Лютесценс 34-12 и Лютесценс 106-11, по урожайности были на уровне стандартного сорта Дуэт. Результаты оценки выделенных в КСИ сортов, полученных с участием диких сородичей, представлены в табл. 4.

Таблица 4

Результаты конкурсного сортоиспытания яровой мягкой пшеницы по пару в 2014 г., опытное поле ОмГАУ

№ п/п

Сорт

 

 

Вегетационный  период, сут.

 

Идентифицированный ген устойчивости к бурой (Lr) и стеблевой(Sr) ржавчине

Степень поражения

стеблевой ржавчиной, %

 

Урожайность зерна, т/га

Белок, %

Клейковина, %

1

Дуэт, st.

81

нет

80 S

2,1

15,3

26,6

2

Лютесценс 24-12

82

Lr34

30 MS

2,1

17,8*

33,6*

3

Лютесценс 27-12

85

Sr35

20 M

2,9*

15,8*

27,9

4

Лютесценс 34-12

82

Lr9/ Lr26/

Sr21

50 S

2,3

15,3

26,2

5

Лютесценс 106-11

85

-

20 MS

2,7*

16,2*

29,3*

НСР05 0,24 0,4 1,4

Примечание: * - достоверная прибавка урожайности по сравнению со стандартом

В конкурсном сортоиспытании 2014 года, на фоне эпифитотии стеблевой ржавчины, стандартный сорт Дуэт поразился на 80 процентов и достоверно уступил по урожайности зерна селекционным сортам челночной селекции Лютесценс 27-12 и Лютесценс 106-11. По показателям качества зерна устойчивые к стеблевой ржавчине Лютесценс 24-12 и Лютесценс 106-11 существенно превосходили стандарт по содержанию белка и клейковины. Расчет коэффициентов корреляции между степенью поражения стеблевой ржавчиной содержанием белка и клейковины показал наличие отрицательной сопряженности между данными признаками, что свидетельствует о негативном влиянии стеблевой ржавчины на показатели качества зерна. В этой связи создание устойчивых к стеблевой ржавчине сортов яровой пшеницы на современном этапе селекции очень актуальная проблема.

Заключение

Результаты изучения в селекционных питомниках синтетических линий, полученных от скрещивания мягкой пшеницы с дикими злаками T.dicoccon и Ae.squarrosa , свидетельствуют о перспективности использования геномов диких сородичей для повышения устойчивости к болезням и качества зерна в условиях Западной Сибири. В конкурсном испытании выделены сорта-синтетики яровой мягкой пшеницы, которые имеют комплексную устойчивость к болезням и высокий потенциал урожайности.

Рецензенты:

Барайщук Г.В., д.б.н., профессор кафедры садоводства, лесного хозяйства и защиты растений, ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина», г. Омск;

Колмаков Ю.В., д.с.-х.н., зав. лабораторией качества зерна, ФГБНУ «Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»; г. Омск.


Библиографическая ссылка

Потоцкая И.В., Шаманин В.П. СЕЛЕКЦИОННАЯ ОЦЕНКА «ПОПУЛЯЦИЙ-СИНТЕТИКОВ» ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=18515 (дата обращения: 19.09.2021).

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