Особенности изменчивости количественных признаков и характер формирования урожайности пшеницы в разных географических зонах Сибири. Ценные источники высокой продуктивности и качества зерна, скороспелости, устойчивости к полеганию, вредителям и болезням.
Аннотация к работе
В вопросах его стабилизации основная роль отводится повышению урожайности зерновых культур за счет выведения сортов, хорошо приспособленных к местным условиям. Они снижают посевные и технологические качества зерна изза недостатка суммы эффективных температур и высокой влажности в период их созревания в условиях лесостепной зоны Красноярского края, поражаются болезнями (пыльной и твердой головней, бурой ржавчиной, септориозом и др.) и внутристеблевыми вредителями. Вопросы повышения устойчивости производства зерна, стабилизации его высокого качества должны решаться комплексно и, прежде всего, за счет получения сортов, адаптированных к местным условиям (Стрижова, 2003). Для успешного создания сортов, сочетающих высокую урожайность с устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам, необходимо изучение закономерностей изменчивости основных хозяйственно-ценных признаков под влиянием сортовых особенностей, природно-климатических условий и их взаимодействия в конкретных экологических условиях, которые дадут возможность обосновывать подбор родительских форм для гибридизации и проводить отбор селекционно-ценных рекомбинантов в расщепляющихся поколениях. Для ее выполнения были поставлены следующие задачи: Выяснить особенности изменчивости количественных признаков и характер формирования урожайности пшеницы в разных географических зонах Сибири. зерно урожайность селекция ценныйВедущую роль в формировании урожайности пшеницы в обеих географических зонах (Красноярск, Новосибирск) играет масса зерна с колоса. Существенный вклад в нее вносят в Красноярской лесостепи - озерненность главного колоса и, в зависимости от погодных условий, масса 1000 зерен, число продуктивных стеблей и высота растений, в Новосибирской лесостепи - масса 1000 зерен, которая была определяющей также для сортов разного географического происхождения, за исключением саратовских сортов. В F1 и F2 у ячменя высота растений, длина колоса, число колосков в колосе, масса зерна бокового побега, общая и продуктивная кустистость наследовались преимущественно по типу депрессии и разнонаправленного доминирования, а масса зерна растения и главного колоса - сверхдомирования и депрессии. У пшеницы по массе зерна растения, длине колоса, числу колосков в колосе наблюдали, в основном, сверхдоминирование и депрессию, по озерненности главного колоса, общей и продуктивной кустистости, высоте растений - преимущественно сверхдоминирование и в разной степени доминирование, а по массе зерна главного колоса и бокового побега - сверхдоминирование и промежуточное наследование. Выделены гибридные комбинации, показавшие гетерозис одновременно в F1 и F2, у пшеницы по массе зерна бокового побега, озерненности и длине колоса, продуктивной кустистости: Линия 2/93 х Тулунская 12, длине колоса, озерненности главного колоса: Ветлужанка х Саратовская 29, из которых, отобраны новые формы, представляющие интерес для практической селекции.
Вывод
1. Отмечен более высокий уровень изменчивости по урожайности зерна, массе зерна и озерненности колоса, высоте растений и продуктивной кустистости пшеницы в условиях Красноярской лесостепи, по сравнению с Новосибирской. Показан больший вклад в нее фактора «годы». Выделены группы сортов с более низким (сорта алтайской селекции) и высоким уровнем (новосибирской и иркутской селекции) варьирования урожайности в обеих зонах.
2. Выявлено, что погодные условия северной лесостепи Новосибирской области, по сравнению с Красноярской лесостепью, наиболее благоприятны для формирования зерна с высокими посевными и технологическими качествами. Сорта, созданные Тулунской госселекционной станцией, способны формировать зерно с такими свойствами при пониженных температурах и повышенном количестве осадков в период налива и созревания и давать высокую урожайность.
3. Ведущую роль в формировании урожайности пшеницы в обеих географических зонах (Красноярск, Новосибирск) играет масса зерна с колоса. Существенный вклад в нее вносят в Красноярской лесостепи - озерненность главного колоса и, в зависимости от погодных условий, масса 1000 зерен, число продуктивных стеблей и высота растений, в Новосибирской лесостепи - масса 1000 зерен, которая была определяющей также для сортов разного географического происхождения, за исключением саратовских сортов. В условиях Красноярской лесостепи эти сорта формировали урожайность за счет разного сочетания элементов структуры урожая.
Урожайность двурядных ячменей в большей степени зависит от числа продуктивных растений на единицу площади, озерненности колоса, продуктивной кустистости. Для многорядных ячменей более существенна корреляция урожайности с озерненностью колоса, в засушливые годы возрастает значение массы 1000 зерен.
4. Наследование продолжительности периода всходы - колошение в F1 у пшеницы идет по типу сверхдоминирования и доминирования раннеспелости (83,3 % комбинаций), а у ячменя - позднеспелости (83,2% комбинаций), что связано с направлениями селекции в зоне по данным культурам. В F2 у обеих культур в равной пропорции встречаются скороспелые и позднеспелые гибридные комбинации. Коэффициенты наследуемости как в широком (H2=68,4%), так и узком смысле (h2=55,1%) значительно выше у ячменя, чем у пшеницы (H2=20,7%; h2=12,3%), что подтверждает большую зависимость периода вегетации пшеницы от условий года. Определена высокая доля влияния генотипа на продолжительность периода всходы - колошение ячменя (55,7-69,4%).
5. По основным элементам структуры урожая получен разный вклад факторов «генотип», «годы», «генотип х годы» и «случайных факторов» в общую изменчивость. У пшеницы и ячменя на долю условий вегетации приходилось 16,5-95,5% и 4,9-60,0% от общей фенотипической изменчивости, соответственно. Вклад взаимодействия «генотип х годы» составлял 0-74,4% и 5,6-74,4%, а доля генотипа 0,8-35,2% и 1,5-36,6%.
Для ячменя значительная генотипическая изменчивость выявлена по числу колосков в колосе (22,7-36,6%), высоте растений (19-30,4%), озерненности главного колоса (17,8-28,5%) и общей кустистости (13,5-33,5%).
6. В F1 и F2 у ячменя высота растений, длина колоса, число колосков в колосе, масса зерна бокового побега, общая и продуктивная кустистость наследовались преимущественно по типу депрессии и разнонаправленного доминирования, а масса зерна растения и главного колоса - сверхдомирования и депрессии. У пшеницы по массе зерна растения, длине колоса, числу колосков в колосе наблюдали, в основном, сверхдоминирование и депрессию, по озерненности главного колоса, общей и продуктивной кустистости, высоте растений - преимущественно сверхдоминирование и в разной степени доминирование, а по массе зерна главного колоса и бокового побега - сверхдоминирование и промежуточное наследование.
7. Выделены гибридные комбинации, показавшие гетерозис одновременно в F1 и F2, у пшеницы по массе зерна бокового побега, озерненности и длине колоса, продуктивной кустистости: Линия 2/93 х Тулунская 12, длине колоса, озерненности главного колоса: Ветлужанка х Саратовская 29, из которых, отобраны новые формы, представляющие интерес для практической селекции. Для ячменя такие линии отобраны по массе зерна с растения - КЕДРDСА 220702 и главного колоса - Ранний 1 х Гамбринус.
8. Изучаемые сорта и гибриды пшеницы достоверно различались по числу цветков в колосе и выброшенных пыльников из цветков. Число цветков в колосе в большей степени зависит от условий вегетации (57,0-72,8%), а открыто цветущих цветков и выброшенных пыльников из цветков - от генетических различий (73-91,5% и 38,4-52,8%, соответственно). Данные признаки характеризуются разной внутрисортовой генотипической изменчивостью.
9. Анализ комбинационной способности образцов пшеницы и ячменя показал, что в зависимости от поколения (F1, F2), условий вегетации и родительских форм, участвующих в скрещивании, меняются эффекты ОКС и СКС изучаемых признаков. По общей и продуктивной кустистости, независимо от поколения, наибольшая часть общей изменчивости обусловлена ОКС сортов Тулунская 12, Ветлужанка, Мильтурум 553, высоте растений - ОКС образцов Скала, Саратовская 29, линия 2/93. Высокая доля изменчивости приходится на СКС изучаемых сортов только в F1 по длине колоса, массе зерна с растения и главного колоса. Следовательно, по данным признакам у пшеницы целесообразно проводить отборы, начиная с F2. По числу колосков в колосе, озерненности главного колоса, массе зерна бокового побега, открыто цветущих цветков в колосе отбор следует перенести на более поздние поколения, так как в их наследовании наряду с аддитивными, играют значительную роль и неаддитивные эффекты генов.
У ячменя по высоте растений, числу колосков в колосе, озерненности главного колоса, массе зерна с растения, главного колоса и бокового побега, общей кустистости роль СКС изучаемых сортов в общей изменчивости признаков более высокая в F1 и значительно снижается или недостоверна в F2. Только по длине колоса и продуктивной кустистости в обоих поколениях существенная доля изменчивости приходится и на СКС родительских форм.
10. Параметры стабильности и пластичности по урожайности рекомендуется использовать как один из принципов подбора пар для гибридизации и более объективной оценки гибридного материала.
11. С использованием многомерного анализа выделены три основные группы сортов пшеницы, различающихся по характеру формирования продуктивности. У доминирующей группы она определялась высокой массой зерна с колоса, крупнозерностью, средней озерненностью колоса, изреженным продуктивным стеблестоем и удлинением вегетационного периода. Продуктивность второй группы - высокоурожайных сортов, была связана с продуктивной кустистостью, высокой сохранностью продуктивного стеблестоя и высотой растения. Наиболее интересен для Красноярской лесостепи третий тип формирования урожайности: высокая масса зерна с колоса, повышенная озерненность и масса 1000 зерен, оптимальный стеблестой на единицу площади.
Для ячменя определены два комплекса признаков, связанных с формированием продуктивности: (1) озерненность главного колоса, масса зерна с растения, продолжительность периода всходы-колошение; (2) масса зерна с растения, кустистость и высота растений.
12. Высокими положительными эффектами ОКС по длине колоса, числу колосков в колосе, озерненности главного колоса, массе зерна растения и бокового побега характеризуется линия 2/93; по длине колоса, массе зерна растения и бокового побега - Ветлужанка; озерненности главного колоса - Мильтурум 553; массе зерна растения и бокового побега - Саратовская 29. Положительные эффекты ОКС по продолжительности периода всходы - колошение имели линия 2/93 и сорт Мильтурум 553, отрицательные - Скала и Тулунская 12.
Положительные эффекты ОКС у ячменя показали сорта: по длине колоса, числу колосков, озерненности главного колоса, массе зерна с растения, продуктивной кустистости - Кедр; по длине колоса, числу колосков в колосе, озерненности главного колоса - Ранний 1; числу колосков в колосе и озерненности главного колоса - Гамбринус. Донорами для сокращения периода всходы - колошение могут быть Novosadski 292, Ранний 1, для удлинения его - Гамбринус, Кедр.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ И ПРОИЗВОДСТВА
1. Образцы яровой мягкой пшеницы, выделенные по комплексу хозяйственно-ценных признаков (урожайности и ее стабильности, содержанию белка и клейковины, устойчивости к полеганию, массе 1000 зерен), рекомендованы для использования как исходный материал для селекции в Сибири: Лютесценс 18, Алтайская 81, Грекум 28, Курганская, Лютесценс 19, Лютесценс 12, Мильтурум 1597, Целинная 21, Маяк, Буляк, Равнина, Лютесценс 4, Новосибирская 81, 56/76, Лютесценс 1182.
2. Созданные линии яровой пшеницы среднераннего и среднеспелого типа, 9 (Лютесценс 1436 х отбор из Воли № 1), 1/7 [(410/74 х 376/83) х Красноярская 1103], 6 [(86/76 х 376/83) х Лютесценс 25] и 19 (Лютесценс 19 х 174), рекомендуются для экологического и государственного испытания. Необходимо организовать их производственную проверку и размножение.
3. Выявленные закономерности в изменчивости основных хозяйственно-биологических признаков сортов и гибридов, характер их наследования и результаты оценки комбинационной способности могут быть использованы при составлении селекционных программ и разработке моделей сортов, в учебном процессе по генетике и селекции.
4. При оценке селекционного материала в системе сортоиспытания наряду с показателями среднего урожая учитывать параметры экологической стабильности по программе «Сорт» применительно к конкретным условиям, предшественникам и уровню интенсификации земледелия.
Список литературы
I. В журналах, рекомендованных ВАК РФ
1. Опыт применения многомерной статистики в оценке исходного материала / Южаков А. И., Ведров Н. Г., Никитина В. И. // Селекция и семеноводство. - 1984. - №1. - С. 16-17.
2. Способ оценки пластичности сортов / Южаков А. И., Жуков В. И., Никитина В. И. // Селекция и семеноводство. - 1989. - №1. - С. 12-15.
3. Никитина В.И., Зырянова А.Ф. Экологический фактор в репродуцировании семян сортов яровой пшеницы // Сибирский вестник с. - х. науки. - 1990. - №1. - С. 6-9.
4. Оценка исходного материала яровой пшеницы по экологической стабильности в условиях Сибири / Ведров Н. Г., Никитина В. И. // Сибирский вестник с. - х. науки. - 1991. - №2. - С. 31-37.
5. Изменчивость и наследование продолжительности вегетационного периода у ярового ячменя в лесостепных районах Восточной Сибири / Сурин Н. А., Никитина В. И. // Сибирский вестник с.-х. науки. - 2001. - № 3-4. - С. 22-29.
6. Изменчивость и наследование массы зерна с растения у ярового ячменя в лесостепных районах Восточной Сибири / Сурин Н. А., Никитина В. И. // Сибирский вестник с.-х. науки - 2002. - №1-2. - С. 17-22.
7. Изменчивость и наследование продолжительности вегетационного периода у яровой мягкой пшеницы в лесостепной зоне восточной Сибири / Сурин Н. А., Никитина В. И. // Сибирский вестник с. - х. науки. - 2002. - С. 20-25.
8. Никитина В. И. Изменчивость и наследование озерненности главного колоса ярового ячменя в лесостепных районах Восточной Сибири // Вестник КРАСГАУ. - 2003. - Вып. 3.- С. 96-101.
9. . Никитина В. И. Изменчивость и наследование длины колоса и числа колосков в колосе ярового ячменя в лесостепных районах Восточной Сибири // Вестник КРАСГАУ. - 2004. - Вып. 4. - С. 71-74.
10. Никитина В. И. Наследование озерненности главного колоса у реципрокных гибридов яровой мягкой пшеницы в условиях лесостепи Восточной Сибири // Вестник КРАСГАУ. - 2004. - Вып.5. - С. 57-61.
11. Генетика наследования вегетационного периода ячменя при гибридизации в условиях Восточной Сибири / Сурин Н. А., Никитина В. И., Ляхова Н. Е. // Сибирский вестник с. - х. науки. - 2004. - № 2. - С. 38-42.
12. Никитина В. И. Оценка влияния изучаемых факторов на формирование количественных признаков ярового ячменя в условиях Красноярской лесостепи // Вестник КРАСГАУ. - 2004. - Вып. 6. - С. 73-76.
13. Никитина В. И. Изучение наследования высоты растений ярового ячменя в реципрокных скрещиваниях в условиях Красноярской лесостепи // Вестник КРАСГАУ. - 2005. - Вып. 7. - С. 81-85.
14. Никитина В. И. Изучение наследования кустистости ярового ячменя в реципрокных скрещиваниях в Красноярской лесостепи // Вестник КРАСГАУ. - 2005. - Вып. 8. - С. 109-113.
15. Никитина В. И. Характер цветения разных сортов пшеницы в Красноярской лесостепи // Вестник КРАСГАУ. - 2005. - Вып. 9.- С. 94-99.
16. Никитина В. И. Изменчивость и наследование массы зерна с колоса у мягкой яровой пшеницы в условиях лесостепи Восточной Сибири // Вестник КРАСГАУ. - 2006. - Вып. 11. - С. 53-59.
17. Никитина В. И. Изменчивость и наследование числа цветков в колосе яровой мягкой пшеницы // Вестник КРАСГАУ. - 2006. - Вып. 12. - С. 109-113.
18. Никитина В. И. Изменчивость и наследование числа выброшенных пыльников из цветков в колосе яровой мягкой пшеницы // Вестник КРАСГАУ. - 2006. - Вып. 13. - С. 153-157.
II. Монография и рекомендации
19. Биологические основы возделывания яровой пшеницы при интенсивной технологии в лесостепи Красноярского края (Рекомендации) / Ведров Н. Г., Нестеренко Е. М., Никитина В. И. [и др.]. - Красноярск, 1987. - 38с.
20. Яровая пшеница в Восточной Сибири / Ведров Н. Г., Дмитриев В. Е., Нестеренко Е. М., Никитина В. И. [и др.]. - Красноярск, 1998. - 305c.
III. Другие издания
21. Никитина В. И. Устойчивость сортообразцов яровой пшеницы к биотическим факторам / Научн.-техн. бюл., Новосибирск, 1983. -Вып. 22. - С. 6-7.
22. Результаты оценки исходного материала яровой мягкой пшеницы сибирского генофонда в экологическом сортоиспытании / V съезд Всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н.И. Вавилова // Генетика и селекция растений: тезисы докладов. - Т.1V. - Ч. 2. - М.: 1987. - С. 50.
23. Никитина В. И. Засухоустойчивость сортов яровой пшеницы различного географического происхождения // Экология растений Средней Сибири. - Красноярское кн. изд-во, 1983.- С. 73-75.
24. Оценка исходного материала методом главных компонент / Жуков В.И., Никитина В.И. // Селекция зерновых и кормовых культур для районов недостаточного увлажнения. - Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1985. - С.61-68.
25. Никитина В. И. Селекционная ценность образцов яровой мягкой пшеницы сибирского генофонда по результатам экологического сортоиспытания: автореф. дис. канд. с. - х. наук. - Новосибирск, 1987. - 18с.
26. Никитина В. И. Качественная оценка сортов яровой пшеницы сибирского генофонда по итогам экологического испытания // Совершенствование элементов зональной системы земледелия Красноярского края: сб. науч. тр. - Красноярск, 1995. - С. 8-14.
27. Никитина В. И. Потенциальная продуктивность колоса яровой пшеницы в условиях Красноярской лесостепи // Земледелие и селекция в Приенисейской Сибири: сб. науч. тр./ РАСХН. Сиб. отд-ние Красноярк. НИИСХ. - Красноярск, 1996. - С. 19-23.
28. Никитина В. И. Изменчивость и наследование массы зерна с растения у ярового ячменя в лесостепных районах Восточной Сибири // Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов. - Санкт-Петербург, Пушкин, 2002. - С.94-95.
29. Никитина В. И. Изменчивость и наследование высоты растений у яровой пшеницы в Красноярской лесостепи // Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве (Юбилейная межд. научно - практич. конференция): сб. статей. Часть 1. - Барнаул: изд-во АГАУ, 2003. - С. 55-58.
30. Никитина В. И. Оценка селекционного материала ярового ячменя методом главных компонент // Почвы Сибири: Особенности функционирования и использования: сб. научн. ст. - Красноярск: изд-во КРАСГАУ, 2003. - С. 198-202.
31. Никитина В. И. Оценка селекционного материала яровой мягкой пшеницы методом главных компонентов // Селекция и семеноводство с. - х культур: сб. материалов VII Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза, 2003. - С. 57-59.
32. Никитина В. И. Оценка влияния изучаемых факторов на формирование количественных признаков яровой пшеницы в условиях Красноярской лесостепи // Аграрная наука на рубеже веков: мат - лы Всерос. науч.- практ. конф. / Краснояр. гос. аграрн. ун-т. - Красноярск, 2005. - С. 23-25.
33. Никитина В. И. Изучение наследования длины колоса яровой пшеницы в реципрокных скрещиваниях в Красноярской лесостепи // Адаптивные технологии в современном земледелии Восточной Сибири: Материалы межд. науч. - практ. конференции. - Улан-Удэ, 2005. - С. 116-120.
34. Никитина В. И. Изучение наследования кустистости яровой пшеницы в реципрокных скрещиваниях в Красноярской лесостепи // Аграрная наука на рубеже веков: мат - лы регион. науч. - практ. конф. Ч. 1 (Секц. 1-7) / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2006. - С. 59-61.
35. Никитина В. И. Изменчивость числа колосков в колосе мягкой яровой пшеницы в условиях Красноярской лесостепи // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: сб. матер. Х Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. - С. 22-25.
36. Никитина В. И. Фотопериодическая чувствительность сортов и гибридов ярового ячменя в условиях Красноярской лесостепи // Аграрная наука - сельскому хозяйству: сб. ст. в 3 кн./ Межд. - практ. конференция. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006. - Кн.1. - С. 386-389.
37. Никитина В. И. Изменчивость и наследование признаков, связанных с характером цветения яровой пшеницы в условиях Красноярской лесостепи //Заключительный отчет №15/04 4 от 16.06.2006г. Регистрационный номер 01.2.006 10147. - 39с.
38. Никитина В. И. Фотопериодическая чувствительность сортов и гибридов яровой мягкой пшеницы в условиях Красноярской лесостепи // Аграрная наука - сельскому хозяйству: сб. ст. в 3 кн./ Межд. науч.- практ. конференция. - Барнаул: изд-во АГАУ, 2007. - Кн.1. - С. 458-461.