The aim of the research is to give an overall assessment of the value of the "protein content in grain"of winter rye samples. Collection samples of winter rye from VIR served as the material for the study. The research was carried out in a field trial from 2012 to 2017. The amount of protein was calculated in the biochemical department of the VIR. The study included 9 collection samples of winter rye. All samples belong to winter diploid rye (Secalecereal L. var. Vulgare Koern). For a reliable assessment of the samples in terms of plasticity, stability and homeostaticity parameters, the following were calculated: the range of protein content in grain (d) (determined according to V.A.Zykin, 1984), realization of the productivity potential, ecological plasticity index (Jps) (estimated according to SA Eberhart, WA Rassell, 1966), the stability factor (SF) (according to D. Lewis (1954), the breeding value of the variety (Sc) and the index of homeostaticity (Hom) (calculated according to V.V. Khangildin), the indicator of the relative stability of the variety (St2) and stability criterion (A) (calculated according to N.A. Sobolev, 1980), coefficient of variation (V) (calculated according to B.A.Dospekhov). Statistical data processing was performed using the analysis of variance method. The average protein content in grain was reported to be 10.3%. It varied from 7.6 % for the Bereginya sample to 13.4 % for the Vavilovskaya sample in 2013. By the method of ranking the samples according to all the indicators used, it was found that the most suitable samples for growing in order to obtain a high and stable protein content in grain under the conditions of the Leningrad region are the samples Ilmen, Era, Krasnoyarskaya universalnaya, Yantarnaya, Rushnik 2. These samples are characterized by a smaller sum of ranks and are the most adapted to the cultivation conditions for obtaining highquality grain.
stability, plasticity, adaptability, ecological conditions, rank, homeostatic coefficient, stability factor, breeding value of a variety, coefficient of variation, indicator of relative stability, stability criterion, intensity indicator.
Введение. Рожь – важнейшая сельскохозяй- ственная культура в Российской Федерации, в том числе и в Северо-Западном регионе. Спо- собность устойчиво создавать высокую продук- тивность в разнообразных агроклиматических условиях делает ее культурой низкого эконо- мического риска. В данное время производство все еще остро нуждается в растительном белке. В решении этой задачи озимая рожь представ- ляет из себя огромный интерес как высоко бел- ковая культура [1]. В последние годы происходит резкое сокращение площади посева как в мире, так и Российской Федерации. Ведущим резер- вом повышенного спроса на зерно ржи является увеличение его части для кормления. Зерно ржи обладает повышенным содержанием незамени- мой аминокислоты – лизина [2]. Большие сборы зерна ржи в условиях производства могут быть получены за счет выведения сортов, пригодных к различным факторам конкретного региона. При выведении сорта появляется большая степень вероятности в полном объеме использовать по- тенциал урожайности. Этот сорт позволит обе- спечить устойчивость к стрессовым факторам среды [3]. Вопросы определения пластичности сортов ржи озимой в условиях Северо-Западного региона изучены мало, поэтому они актуальны.
Цель исследования: дать общую оценку по величине «содержание белка в зерне» образцов озимой ржи.
Объекты и методы исследования. Из- учение образцов озимой ржи проводилось в полевом испытании с 2012 по 2017 г. Количе- ство белка вычисляли в биохимическом отделе ВИР. В изучении находилось 9 коллекционных образцов озимой ржи. Все образцы относятся к ржи диплоидной, озимой (Secale cereal L. var. Vulgare Koern) [4]. Статистическую обработку данных выполняли с использованием метода дисперсионного анализа [5]. Размах содержания белка (d) определяли по В.А. Зыкину (1984) [6]. Индекс экологической пластичности (Jsp) оце- нивали по S.A. Eberhart, W.A. Rassell (1966) [7]. Фактор стабильности (S.F.) – по D. Lewis (1954) [8]. Селекционную ценность образцов (Sc) и па- раметр гомеостатичности (Hom) рассчитывали по В.В. Хангильдину [9]. Критерий стабильности (А) и показатель стабильности (St²) подсчитыва- ли по Н.А. Соболеву (1980) [10], коэффициент вариации (V) рассчитывали по Б.А. Доспехову (1985) [5].
Во время полевого изучения с 2012 по 2017 г., по данным гидрометеорологического центра, наблюдалось варьирование погодных условий (рис. 1). Неблагоприятные условия отмечались в 2014, 2015, 2017 гг. Теплая погода и достаточ-
ное количество влаги способствовали хорошему развитию растений и получению хорошего каче- ства зерна в 2012, 2013 и 2016 гг. Значительные различия метеорологических условий по годам способствовали проявлению признака «содержа-
ние белка в зерне», что позволило исследовать пластичность, стабильность и отзывчивость и выделить наиболее ценные сорта для селекции и производства.
Рис. 1. Средняя температура и количество осадков в период изучения образцов ржи
Результаты исследования и их обсужде- ние. Анализ качества зерна показал, что в услови- ях Ленинградской области наблюдается неустой-
чивость содержания белка в образцах ржи и зависимость от года выращивания (табл. 1).
Количество белка в образцах ржи
Таблица 1
|
Год испытаний |
Образцы озимой ржи |
Среднее |
НСР0,5 |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|||
|
2012 |
12,4 |
11,8 |
10,8 |
9,5 |
11,6 |
9,1 |
11,1 |
9,9 |
10,1 |
10,7 |
0,51 |
|
2013 |
10,9 |
10,7 |
9,9 |
10,2 |
10,6 |
10,1 |
10,8 |
10,0 |
9,9 |
10,3 |
0,55 |
|
2014 |
10,4 |
9,9 |
9,9 |
9,7 |
9,2 |
10,2 |
10,2 |
9,6 |
9,2 |
9,8 |
0,40 |
|
2015 |
9,5 |
8,6 |
7,6 |
8,0 |
8,3 |
9,8 |
8,9 |
8,9 |
8,9 |
8,7 |
0,38 |
|
2016 |
11,6 |
12,7 |
11,0 |
13,5 |
13,2 |
12,3 |
13,2 |
11,3 |
11,3 |
12,2 |
0,51 |
|
2017 |
9,4 |
8,8 |
8,1 |
8,2 |
9,5 |
8,2 |
8,1 |
8,4 |
8,6 |
8,6 |
0,40 |
|
Среднее |
10,9 |
10,7 |
9,9 |
10,2 |
10,6 |
10,1 |
10,8 |
10,0 |
9,9 |
10,3 |
– |
|
% к стандарту |
110 |
108 |
100 |
103 |
107 |
102 |
109 |
101 |
100 |
– |
– |
|
Ранг |
1 |
3 |
8 |
5 |
4 |
6 |
2 |
7 |
9 |
– |
– |
Примечание: 1 – Ильмень; 2 – Красноярская универсальная; 3 – Берегиня; 4 – Ника 3; 5 – Новая Эра;
6 – Рушник 2; 7 – Вавиловская; 8 – Янтарная; 9 – Эра (стандарт).
По показателям биохимического анализа, в неблагоприятные по погодным условиям для формирования содержания белка 2015, 2017 гг. наблюдалось его снижение до 7,6 % у образцов ржи Берегиня и, напротив, его увеличение до 13,50 % в благоприятных 2013, 2016 гг. у образца
ржи Ника 3. Количество белка в среднем за годы изучения показало, что образцы Янтарная (1,0 %), Рушник 2 (2,0 %), Красноярская универсальная
(8,0 %), Вавиловская (9,0 %), Ильмень (10,0 %), превысили стандарт.
С точки зрения В.А. Зыкина (1984), при про- ведении экологического исследования немало- важен такой параметр, как размах содержания белка (d). Он представляет возможность рас- считать уровень стабильности сортов. Чем ниже этот показатель, тем стабильнее варьирование белковой продуктивности. Мы выявили большой
размах содержания белка у следующих образцов ржи: Берегиня, Новая Эра, Вавиловская, Ника 3. Относительно небольшая вариация данного по- казателя зафиксирована у образцов Эра, Иль- мень, Янтарная, Красноярская универсальная, Рушник (табл. 2).
Таблица 2
Содержание белка и реализация его потенциала образцов ржи
|
Показатель |
Образец озимой ржи |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
х |
10,9 |
10,7 |
9,9 |
10,2 |
10,6 |
10,1 |
10,8 |
10,0 |
9,9 |
|
min |
9,4 |
8,6 |
7,6 |
8,0 |
8,3 |
8,2 |
8,1 |
8,4 |
8,6 |
|
max |
12,4 |
12,7 |
12,0 |
13,5 |
13,2 |
12,3 |
13,4 |
11,8 |
11,3 |
|
Размах содержания белка в зерне (d) (max – min) |
3,0 |
4,1 |
4,4 |
5,5 |
4,9 |
4,1 |
5,4 |
3,4 |
2,7 |
|
% |
24,4 |
32,3 |
36,7 |
40,7 |
37,1 |
33,3 |
40,3 |
28,8 |
23,9 |
|
Реализация потенциала содержания белка в зерне, % |
79,2 |
84,3 |
82,5 |
75,6 |
80,3 |
82,1 |
80,6 |
93,2 |
87,6 |
Примечание: 1 – Ильмень; 2 – Красноярская универсальная; 3 – Берегиня; 4 – Ника 3; 5 – Новая Эра;
6 – Рушник 2; 7 – Вавиловская; 8 – Янтарная; 9 – Эра (стандарт).
Восполняет показатель адаптивности сорта по мнению В.А. Зыкина – степень реализации потенциала содержания белка. По результатам оценки наших исследований она изменялась 75,6 % у образца Ника 3 до 93,2 % у образца Ян- тарная.
При определении области распространения часто применяют показатель экологической пла- стичности (Jsp). Исследуемые образцы ржи раз- делились на 4 типа:
а) популяции очень узкого ареала выше сред- ней в течение 1 года (Янтарная, Эра (стандарт)); б) популяции узкого ареала выше средней в
течение 2 лет (Ника 3);
в) популяции среднего ареала – в течение 3 лет (Берегиня, Новая Эра, Рушник 2);
г) популяции широкого ареала – содержание белка в течение 5 лет выше средней (Ильмень, Вавиловская, Красноярская универсальная) (табл. 3).
Индекс экологической пластичности образцов ржи
Таблица 3
|
Индекс экологической пластичности (Jsp) |
Образец ржи |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
2012 |
1,16 |
1,1 |
1,01 |
0,89 |
1,1 |
0,85 |
1,04 |
0,92 |
0,94 |
|
2013 |
1,01 |
1,06 |
1,01 |
1,01 |
0,97 |
0,92 |
1,13 |
0,99 |
0,77 |
|
2014 |
1,06 |
1,01 |
1,01 |
0,99 |
0,94 |
1,04 |
1,04 |
0,98 |
0,94 |
|
2015 |
1,09 |
0,99 |
0,87 |
0,92 |
0,95 |
1,13 |
1,02 |
1,02 |
1,02 |
|
2016 |
0,95 |
1,04 |
0,90 |
1,11 |
1,08 |
1,01 |
1,08 |
0,93 |
0,93 |
|
2017 |
1,09 |
1,02 |
0,94 |
0,95 |
1,10 |
0,95 |
0,94 |
0,98 |
1,07 |
|
Среднее |
1,06 |
1,04 |
0,96 |
0,99 |
1,03 |
0,98 |
1,05 |
0,97 |
0,96 |
-
Lewis (1954) советовал расчет адаптивной реакции сорта на воздействие окружающей сре- ды вести на основе сравнения величин его при-
знаков в контрастных условиях. Он замечал, что чем выше значение этого показателя, тем сорт менее стабилен. В данном исследовании низкая
устойчивость присуща образцам: Ника 3, Бере- гиня, Новая Эра, Вавиловская. Более высокий фактор стабильности отмечены у образцов: Иль-
мень, Эра, Янтарная, Красноярская универсаль- ная, Рушник 2 (табл. 4).
Таблица 4
Показатели стабильности, пластичности и гомеостатичности образцов ржи
Параметр адаптивности
Образец ржи
1
2
3
4
5
6
7
8
9
S.F.
1,3
1,5
1,6
1,7
1,6
1,5
1,6
1,4
1,3
Sc
90,1
77,5
62,1
61,6
70,6
68,0
70,5
71,1
74,6
Hom
30,5
14,9
14,4
8,4
10,2
17,5
10,1
22,1
32,1
St²
0,99
0,97
0,98
0,96
0,95
0,98
0,96
0,98
0,99
А
9,9
10,5
9,8
9,9
10,3
10,0
9,7
9,9
9,8
V
11,9
17,5
15,6
9,8
21,2
13,2
20,2
13,3
11,4
Примечание: S.F. – фактор стабильности; Sc – селекционная ценность сорта; Hom – показатель
гомеостатичности; St2 – показатель относительной стабильности сорта; А – критерий стабильности; V – коэффициент вариации.
Определение селекционной ценности сорта (Sc), предложенная В.В. Хангильдиным (1981), основана на сравнении уровня белка в лимити- рованной и оптимальной почвенно-климатиче- ской среде. При этом же учитывается уровень среднего содержания белка. Популяциями- лидерами по этому показателю являются Иль- мень, Красноярская универсальная, Эра, Янтар- ная. Более низкие значения отмечены у образцов Новая Эра, Вавиловская, Рушник 2, Берегиня, Ника 3. По суждению этого же автора, лимити- рующими фактором, ограничивающим содержа- ние белка в зерне, является не потенциальное содержание, а именно устойчивость этого при- знака к неблагоприятным факторам внешней среды, т. е. гомеостатичность. В нашем иссле- довании образцы ржи Эра, Ильмень, Янтарная отнесены к категории высоко гомеостатичным (Hom = 32,1; 30,5; 22,1 соответственно). Линии Рушник 2, Красноярская универсальная, Бере- гиня имели средний уровень гомеостатичности (Hom = 17,5; 14,9; 14,4 соответственно), а об- разцы Новая Эра, Вавиловская, Ника 3 – низкий (Hom = 10,2; 10,1; 8,4 соответственно).
Н.А. Соболев (1980) при выявлении экологи- ческой стабильности использует два параметра:
-
Показатель относительная стабильность (St²) – позволяет определить значение призна- ка и изменяется в рамках от нуля до единицы.
Стабильно высокий уровень содержания белка образуют образцы: Ильмень, Берегиня, Рушник 2, Янтарная.
-
По критерию отбора на стабильное содер- жание белка в зерне (А). Этот показатель исполь- зуется на высокое качество и стабильность, его необходимо учитывать с показателем St². Чем он выше, тем более успешно у образца сочетается высокое качество и экологическая стабильность. Это характерно для образцов: Красноярская уни- версальная, Новая Эра, Рушник 2, Янтарная, Ильмень, Ника 3.
-
С точки зрения Б.А. Доспехова (1985), для выявления степени стабильности можно исполь- зовать коэффициент вариации (V). Наибольшее варьирование отмечено у образцов Новая Эра, Вавиловская, Красноярская универсальная, Бе- региня. Наименьшее – у образцов Ника 3, Эра, Ильмень, Янтарная, Рушник 2.
На данном этапе рекомендовано и исполь- зуется много разных приемов определения адаптивности, пластичности, стабильности. Но следует принимать во внимание, что большая часть из них имеет свои характерные особен- ности, не позволяющие оценить адаптивность сорта с помощью одного показателя. Только ис- пользуя серию показателей можно получить до- стоверную оценку, причем первый ранг – самый высокий (рис. 2).
Рис. 2. Распределение образцов ржи по сумме рангов
Выводы
-
Для получения достоверной оценки сортов из использованных 9 методов необходимо при- менять индекс экологической пластичности (Jps), фактор стабильности (S.F.), селекционную цен- ность сорта (Sc), показатель относительной ста- бильности сорта (St2).
-
Наиболее приспособленными к возделы- ванию озимой ржи на зерно в Северо-Запад- ном регионе являются образцы: Ильмень, Эра, Красноярская универсальная, Рушник 2, Янтар- ная, – способные давать относительно высокое и стабильное качество зерна не только в опти- мальных, но и в неблагоприятных условиях.
1. Kedrova L.I. Ozimaya rozh' v Severo-Vostoch- nom regione Rossii. Kirov: Izd-vo NIISH Severo-Vostoka, 2000. 158 s.
2. Konstantinova O.B., Kondratenko E.P. Ocenka urozhaynosti i stabil'nosti novyh sortov ozimoy rzhi v usloviyah lesostepnoy zony Kemerovskoy oblasti // Dostizheniya na- uki i tehniki APK. 2015. T. 29, № 3. S. 7–9.
3. Shakirzyanov A.H., Leschenko V.A., Myzgae- va N.V., Kolesnikova N.V. Adaptivnost' sortov ozimoy rzhi selekcii Bashkirskogo NIISH // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2010. № 1. S. 11–12.
4. Kobylyanskiy V.D., Safonova I.V., Solodu- hina O.V., Anis'kov N.I. Izuchenie i sohra- nenie mirovoy kollekcii rzhi: metod. ukaza- niya. SPb.: Izd-vo VIR, 2015. 44 s.
5. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta. M.: Agropromizdat, 1985. 352 s.
6. Zykin V.A., Meshkov V.V., Sapega V.A. Para- metry ekologicheskoy plastichnosti sel'sko- hozyaystvennyh rasteniy, ih raschet i analiz: metod. rekomendacii / Sib. otd-nie VASH- NIL. Novosibirsk, 1984. 24 s.
7. Eberhart S.A., Russell W.A. Stability parameters for comparing varieties // Ctop. Sci. 1966. Vol. 6, № 1. P. 36–40.
8. Lewis D. Gene-environment interaction: A re- lationship between dominance, heterosis, phe- notypic stability and variability // Heredity. 1954. V. 8. P. 333–356.
9. Hangil'din V.V., Litvinenko N.A. Gomeo- statichnost' i adaptivnost' sortov ozimoy pshenicy // Nauchno-tehnicheskiy byulleten' Vsesoyuznogo selekcionno-geneticheskogo in- stituta. 1981. Vyp. 1 (39). S. 8–14.
10. Sobolev N.A. Problema otbora i ocenki selek- cionnogo materiala. Kiev, 1980. S. 100–106.
