Введение. Современная селекция тесно связана с генетикой, цитологией, физиологией, биохимией, математикой и другими науками и приобрела вид биологической селекционно-технологической науки, где значительная роль принадлежит искусству селекционера. Получили распространение новые методы – эмбриокультура, культура гаплоидов, суспензионная культура, генетическая трансформация и другие, хотя многие вопросы селекционного направления, изучаемые генетикой, цитологией, физиологией и другими смежными науками, представлены в мире недостаточно [1, 2].
Постоянное повышение урожайности зерна и других основных хозяйственно ценных признаков и свойств у пшеницы, снижение затрат на ее возделывание всегда были и остаются основой производства зерна в нашей стране. Для решения этой задачи ведущее место отводится прежде всего модернизации и ускорению научно-технического прогресса, прорывной работе в области генетико-селекционной науки, созданию и внедрению в производство новых урожайных, конкурентных, адаптивных к стресс-факторам сортов пшеницы [3–7].
Урожай зерна – это сложный признак, обусловленный тесным взаимодействием генотипа сорта с почвенно-климатическими и агроэкологическими условиями [8].
У пшеницы урожайность зерна определяется уровнем развития и оптимального сочетания важнейших структурных элементов. Для разработки сортовой агротехники и управления процессом роста, развития и формирования высокой урожайности зерна необходимы глубокие знания закономерностей образования, развития и изменчивости основных структурных компонентов урожайности в условиях зон возделывания [9].
По мнению М.С. Савицкого [10], у зерновых культур продуктивность тесно связана с количеством продуктивных растений на единице площади, количеством колосков в колосе и массой 1000 зерен.
А.И. Носатовский [11] к важнейшим элементам структуры урожайности зерна относит прежде всего количество зерен в колосе, массу 1000 зерен и количество продуктивных стеблей.
П.П. Лукьяненко [12] главным элементом урожайности считал массу зерна колоса. Ему удалось создать много выдающихся сортов озимой пшеницы, в том числе сорт-шедевр мировой селекции Безостая 1.
Цель исследований. Изучение и выделение новых генетических источников высокой урожайности зерна, использование полученных генетических источников в создании конкурентных сортов пшеницы мягкой озимой для условий Северо-Кавказского, Нижневолжского, Средневолжского и Центрально-Черноземного регионов.
Методика исследований. Изучение генетических источников проводилось по предшественнику пар, перед посевом под культивацию вносились минеральные удобрения. Доза внесения удобрений в действующем веществе составляла: 40 кг азота, 60 кг фосфора и 40 кг калия. В весенне-летний период с помощью неглубоких культиваций создавалось плотное ложе для защиты растений озимой пшеницы от выпирания. Глубина заделки семян составляла от 5 до 6 см. При хорошем увлажнении в осенний период и достаточном количестве влаги в посевном слое почвы генотипы сеяли в оптимальные сроки, при недостаточном увлажнении посев осуществляли в конце оптимальных сроков сева. Норма высева определялась из расчета пять миллионов всхожих семян на один гектар.
Опыты закладывались систематическим методом в 4-кратной повторности, учетная площадь делянки – 10 м2.
Все оценки, фенологические наблюдения, учет урожайности проводились согласно «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» [13].
Математическая обработка результатов исследований проводилась по Б.А. Доспехову [14].
Результаты исследований и их обсуждение. Около 40 лет мы интенсивно ведем селекцию сортов пшеницы мягкой озимой, начинали в г. Зернограде Ростовской области (Донской селекционный центр), в настоящее время работы продолжаются в г. Михайловске Ставропольского края (Северо-Кавказский ФНАЦ). На протяжении многих лет в качестве исходного селекционного материала нами широко используются мировая коллекция пшеницы из ВИР (г. Санкт-Петербург), украинская коллекция из УИР (г. Харьков), коллекция СИММИТ (Турция).
Основным источником исходного материала в настоящее время являются линии и сорта нашей селекции с четко выраженными маркерами основных хозяйственно ценных признаков и свойств контрольного питомника и конкурсных испытаний. Эти образцы отправляются в рабочую коллекцию, где привлекаются в гибридизацию с лучшими новыми сортами отечественной или зарубежной селекции или между собой. При синтезе новых генотипов используется прежде всего классическая селекция, а также широко применяется гаплоидная и маркерная селекция. В основе лежит индивидуальный, целенаправленный, непрерывный, жесткий отбор моделей урожайных, конкурентных генотипов пшеницы универсального типа, разработанных в лаборатории селекции и семеноводства озимой пшеницы Северо-Кавказского ФНАЦ.
За годы работы нами было создано и выделено более тысячи генетических источников высокой урожайности зерна, многие из них в разные годы были переданы в мировую коллекцию ВИР или используются для создания новых сортов. Только за последние два года (2019, 2020) были синтезированы 64 новых генетических источника высокой урожайности, отдельные из них представлены в данной статье.
Краткое описание новых генетических источников
Армада – синоним 1078/14. Создан методом внутривидовой гибридизации краснодарского сорта Мулан и зерноградского сорта Танаис. Скрещивание родительских сортов проведено в 2009 г. Начало отбора – в F3 с 2012 г., в контрольном питомнике изучался в 2014 г. Сорт полукарлик, выколашивается и созревает на 3 дня раньше среднеспелого стандартного сорта Гром, разновидность – эритроспермум. С 2020 г. внесен в Госреестр селекционных достижений Российской Федерации по пятому Центрально-Черноземному и шестому Северо-Кавказскому регионам.
Статус – синоним 1104/14. Под этим номером он изучался в контрольном и конкурсном сортоиспытаниях. Создан методом сложной, ступенчатой гибридизации, где на первом этапе скрещиваний в качестве материнских растений использовался константный гибрид двух зерноградских сортов Зерноградка 10 и Подарок Дону, а в качестве отцовских – сорт краснодарской селекции Тристан. Скрещивание родительских сортов проведено в 2009 г. Начало отбора – в F3 с 2012 г., в контрольном питомнике изучался в 2014 г. Это низкостебельный генотип, созревает и выколашивается на один день раньше стандарта Гром, разновидность – лютесценс. Сорт внесен с 2021 г. в Госреестр селекционных достижений Российской Федерации по шестому Северо-Кавказскому региону.
Люда – синоним 2297/15. Создан методом сложной ступенчатой гибридизации от скрещивания на первом этапе двух зерноградских сортов – 123/09 (Донской простор х Конкурент). Полученный гибрид на втором этапе скрещиваний использовался в качестве материнских растений, а отцовским растением был сорт зерноградской селекции Ермак. Скрещивание родительских сортов проведено в 2010 г. Начало отбора – в F3 с 2013 г., в контрольном питомнике изучался в 2014 г. Люда – низкостебельный сорт, период вегетации у него на два дня короче по сравнению со стандартом, относится к разновидности лютесценс. В настоящее время изучается на государственном испытании Российской Федерации.
Приз – синоним 45/15. Создан методом внутривидовой гибридизации от скрещивания зерноградского сорта Ростовчанка 7 и краснодарского сорта Калым. Скрещивание родительских сортов проведено в 2010 г. Начало отбора – в F3 с 2013 г., в контрольном питомнике изучался в 2015 г. По высоте растений Приз относится к полукарликам, по вегетационному периоду является среднеспелым сортом, разновидность – лютесценс. В настоящее время изучается на сортоучастках Российской Федерации.
2084/15 – новый генетический источник. Создан методом внутривидовой гибридизации от скрещивания краснодарского сорта Иришка и украинского сорта Украинка одесская. Скрещивание родительских сортов проведено в 2010 г. Начало отбора – в F3 с 2013 г., в контрольном питомнике изучался в 2015 г. Это низкорослый генотип, среднеспелый, разновидность – лютесценс. Изучается в конкурсном и межстанционном испытании Северо-Кавказского ФНАЦ.
1495/16 – новый генетический источник. Создан методом внутривидовой гибридизации от скрещивания зерноградского сорта Донская юбилейная и белорусского сорта Хасогор. Скрещивание родительских сортов проведено в 2011 г. Начало отбора – в F3 с 2014 г., в контрольном питомнике изучался в 2016 г Низкостебельный генотип, разновидность – лютесценс. По длине вегетационного периода его следует отнести к среднеспелым сортам. Изучается в конкурсном и межстанционном испытании Северо-Кавказского ФНАЦ.
1181/17 – получен этот генетический источник м етодом внутривидовой гибридизации от скрещивания сорта краснодарской селекции Адель и сорта северо-донецкой селекции Тарасовская 70. Скрещивание родительских сортов проведено в 2012 г. Начало отбора – в F3 с 2015 г., в контрольном питомнике изучался в 2017 г. Это низкостебельный генотип, выколашивается и созревает на три дня раньше стандарта Гром, относится к скороспелым сортам, разновидность – лютесценс. Изучается в конкурсном и межстанционном испытаниях Северо-Кавказского ФНАЦ.
1585/17 – новый генетический источник. Создан методом внутривидовой гибридизации от скрещивания зерноградского сорта Регата и краснодарского сорта Батько. Скрещивание родительских сортов проведено в 2012 г. Начало отбора – в F3 с 2015 г., в контрольном питомнике изучался в 2017 г. Низкостебельный генотип, среднеспелый, разновидность – лютесценс. Изучается в конкурсном и межстанционном испытаниях Северо-Кавказского ФНАЦ.
1650/17 – новый генетический источник. Получен методом внутривидовой гибридизации от скрещивания краснодарского сорта Адель и зерноградского сорта Донская юбилейная. Скрещивание исходных родительских сортов проведено в 2012 г. Начало отбора – в F3 с 2015 г., в контрольном питомнике изучался в 2017 г. Это низкостебельный генотип, по продолжительности периода вегетации – среднеспелый, разновидность – лютесценс. Изучается в конкурсном и межстанционном испытаниях Северо-Кавказского ФНАЦ.
1674/17 – новый генетический источник. Получен методом внутривидовой гибридизации от скрещивания ставропольского сорта Нива Ставрополья и краснодарского сорта Васса. Скрещивание исходных родительских сортов проведено в 2012 г. Начало отбора – в F3 с 2015 г., в контрольном питомнике изучался в 2017 г. Низкорослый генотип, среднеспелый, разновидность – лютесценс. Изучается в конкурсном и межстанционном испытаниях Северо-Кавказского ФНАЦ.
Групповые средние (Х) свидетельствуют о том, что более благоприятным для формирования урожайности зерна был 2020 г. – 10,70 т/га (табл.1).
Различия (пределы, размах) по урожайности между изучаемыми генетическими источниками и стандартом составили от 8,36 т/га у сорта Гром до 10,25 т/га у генотипа 2084/15 в 2019 и в 2020 г. соответственно – от 9,81 т/га у сорта Гром до 11,47 т/га – у 1650/17. Различие между стандартом и генетическими источниками в 2019 г. было выше и составило 1,89 т/га, в 2020 г. – 1,68 т/га. В годы изучения генетические источники по урожайности зерна всегда достоверно превышали стандарт, за исключением 2019 г., когда у сортов Армада и Статус различия по данному показателю с сортом Гром были несущественными. Более стабильную урожайность зерна в годы изучения формировали генотипы 2084/15 и 1495/16.
Таблица 1
Новые генетические источники высокой урожайности зерна пшеницы озимой
(2019, 2020 гг.), т/га
|
Генетический источник |
Год исследований |
± т/га к стандарту |
||
|
2019 |
2020 |
Среднее |
||
|
Армада |
8,52 |
10,51 |
9,52 |
+0,43 |
|
Статус |
8,48 |
10,59 |
9,54 |
+0,45 |
|
Люда |
9,95 |
10,58 |
10,27 |
+1,18 |
|
Приз |
9,86 |
11,36 |
10,62 |
+1,53 |
|
2084/15 |
10,25 |
10,19 |
10,22 |
+1,13 |
|
1495/16 |
10,09 |
10,26 |
10,18 |
+1,09 |
|
1181/17 |
9,07 |
11,00 |
10,04 |
+0,95 |
|
1585/17 |
9,35 |
10,90 |
10,13 |
+1,04 |
|
1650/17 |
9,87 |
11,47 |
10,67 |
+1,58 |
|
1674/17 |
9,71 |
11,08 |
10,40 |
+1,31 |
|
Гром, стандарт |
8,36 |
9,81 |
9,09 |
– |
|
|
9,41 |
10,70 |
10,06 |
– |
|
Пределы (размах) |
8,36÷10,25 |
9,81÷11,47 |
9,09÷10,67 |
– |
|
НСР05 |
0,31 |
0,33 |
0,32 |
– |
В таблице 2 представлены основные структурные элементы, которые формируют и определяют величину урожайности зерна.
Длина колоса положительно влияет на продуктивность растений озимой пшеницы. У представленных генетических источников колосья различаются между собой и со стандартом по длине, ширине и форме. Все генотипы в годы исследований по длине колоса достоверно превысили стандартный сорт. В среднем за годы изучения (2019–2020) более длинные колосья были у следующих генетических источников: Люда и Приз – 9,8 см; 1585/17 – 9,9; 1674/17 – 10,1; 1650/17 – 10,2 см.
Количество колосков в колосе в значительной степени формирует уровень продуктивности колоса. Если рассматривать данные по длине колоса и количеству колосков в нем, то не прослеживается прямой корреляционной зависимости между ними, так как эти признаки тесно связаны с плотностью колоса. По количеству колосков в колосе большинство изучаемых генотипов достоверно превысили стандартный сорт Гром, только у Армады и Статуса и 1495/16 различия со стандартом были несущественными.
Таблица 2
Структурные элементы урожайности у новых генетических источников пшеницы озимой, среднее 2019–2020 гг.
|
Генетический источник |
Длина колоса, см |
Количество колосков в колосе, шт. |
Количество зерен в колосе, шт. |
Масса зерна колоса, г |
Масса 1000 зерен, г |
|
Армада |
7,7 |
17,2 |
31,4 |
1,4 |
44,9 |
|
Статус |
7,8 |
17,4 |
32,6 |
1,4 |
44,3 |
|
Люда |
9,8 |
17,9 |
35,6 |
1,4 |
46,4 |
|
Приз |
9,8 |
18,6 |
38,7 |
1,4 |
39,5 |
|
2084/15 |
9,7 |
17,9 |
34,8 |
1,5 |
42,9 |
|
1495/16 |
7,8 |
17,5 |
32,6 |
1,4 |
42,3 |
|
1181/17 |
9,7 |
17,8 |
35,0 |
1,4 |
42,6 |
|
1585/17 |
9,9 |
18,0 |
36,1 |
1,4 |
45,1 |
|
1650/17 |
10,2 |
19,1 |
37,5 |
1,5 |
45,9 |
|
1674/17 |
10,1 |
18,9 |
37,0 |
1,5 |
43,1 |
|
Гром, стандарт |
7,4 |
16,7 |
26,9 |
1,2 |
35,4 |
|
Пределы (размах) |
7,4÷10,2 |
16,7÷19,1 |
26,9÷38,7 |
1,2÷1,5 |
35,4÷46,4 |
|
НСР 05 |
0,2 |
0,9 |
2,5 |
0,1 |
4,1 |
Количество зерен в колосе влияет на урожайность и представляет значительный интерес при подборе пар для скрещивания с целью повышения продуктивности у новых генотипов пшеницы. Генетические источники различаются между собой по уровню выраженности числа зерен в колосе. Все представленные в таблице 2 генетические источники по количеству зерен в колосе достоверно превысили урожайный, стандартный сорт пшеницы Гром. Пределы (размах) изменчивости в среднем за годы изучения составили от 26,9 зерен у сорта Гром до 38,7 зерен у нового генотипа Приз. Самыми озерненными колосьями обладают следующие генетические источники: Приз – 38,7 шт.; 1650/17 – 37,5; 1674/17 – 37,0 шт.
Масса зерна колоса – один из основных признаков при создании новых продуктивных генотипов пшеницы мягкой озимой. Как видно из таблицы 2, превышение по массе зерна колоса у всех новых генетических источников над стандартом было достоверным. Размах изменчивости показателей изучаемого признака в годы исследований составил от 1,2 г у стандарта Гром до 1,5 г у генотипов 2084/17, 1650/17 и 1674/17.
Масса 1000 зерен относится к генетически детерминированным признакам и довольно сильно контролируется генетической системой сорта. Она играет большую роль в повышении всхожести и жизнеспособности семян. По объему, форме зерно новых генетических источников было более крупным в сравнении со стандартом. В среднем за годы изучения все генетические источники, за исключение сорта Приз, достоверно превысили стандартный сорт Гром. Различие по уровню выраженности показателя массы 1000 зерен у сорта Приз и стандарта Гром были несущественными. По изучаемому признаку в годы исследований особо выделились следующие генетические источники: Армада – 44,9; Статус – 44,3; Люда – 46,4; 1585/17 – 45,1; 1650/17 – 45,9 г. Превышение по уровню выраженности данного структурного элемента у новых генотипов над стандартом составило от 8,9 до 10,5 г.
Выводы. Структурные элементы находятся в сложной зависимости между собой и с урожайностью зерна, они варьируют в зависимости от генотипа сорта и агрометеорологических условий года выращивания. Новые генетические источники по основным структурным элементам, слагающим урожайность зерна, превышают стандартный урожайный сорт озимой пшеницы Гром. Созданные в Северо-Кавказском ФНАЦ новые генетические источники, такие как Армада, Статус, Люда, Приз, 2084/15, 1495/16, 1181/17, 1585/17, 1650/17, 1674/17, эффективно используются в нашем центре при создании продуктивных сортов пшеницы. Рекомендуем использовать эти генотипы в селекционных программах селекционных центров Российской Федерации при создании новых конкурентных, высокоурожайных сортов пшеницы мягкой озимой.
