Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ИСТОЧНИКИ СЕЛЕКЦИОННО-ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЗИМОСТОЙКИХ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ В ВОЛГО-ВЯТСКОМ РЕГИОНЕ

Уткина Е.И. 1 Кедрова Л.И. 1 Парфенова Е.С. 1
1 ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока»
Для создания сортов озимой ржи в Волго-Вятском регионе требуются источники высокой зимостойкости, так как этот показатель является определяющим фактором урожайности. Одной из основных причин низкой зимостойкости в регионе следует считать поражение посевов снежной плесенью. В последние десятилетия поражение озимой ржи почти ежегодно достигает максимального значения, что позволяет объективно оценить исходный материал по устойчивости к данному заболеванию, выделить источники высокой зимостойкости. С целью выявления зимостойкого исходного материала изучено 578 коллекционных сортообразцов Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (1997–2010 гг.) и 86 сортов озимой ржи селекции научно-исследовательских институтов России (1996–2015 гг.). Изучаемые сортообразцы мирового генофонда классифицированы по зимостойкости на 7 групп (от высокой до крайне низкой) с разной степенью отрастания весной после поражения снежной плесенью. Большая часть сортимента коллекционного питомника (58 %) представлена образцами с регенерационной способностью ниже средней и низкой, что повлияло на зимостойкость, густоту продуктивного стеблестоя и урожайность (r = 0,67–0,73). Высокозимостойкие сортообразцы, которые по зимостойкости не уступают или приближаются к стандарту Фаленская 4, представлены Россией, Финляндией, Германией. Среди сортов отечественной селекции в экологическом сортоиспытании наблюдалось так же сильное варьирование показателя (CV = 34,7 %) – от низко- до высокозимостойких. К наиболее зимостойким относятся сорта: Фаленская 4, Вятка 2, Флора, Графиня, Снежана, Рушник, Кировская 89 (НИИСХ Северо-Востока); Пышма (Уральский НИИСХ); Эра, Волхова (Ленинградский НИИСХ). Среди них сорта Фаленская 4, Вятка 2, Флора, Графиня, Снежана и Рушник характеризовались стабильностью показателя (CV = 6,9–19,6 %) в разные по условиям перезимовки годы. Сформирована рабочая коллекция источников зимостойкости, которая успешно используется в селекции озимой ржи. Так, отечественные местные сортообразцы (К-7629 и К-8500) вошли в родословную нового сорта озимой ржи Графиня. В статье представлены результаты оценки генофонда озимой ржи с учетом особенностей региона.
Волго-Вятский регион
озимая рожь
сортообразцы
зимостойкость
снежная плесень
источники признаков
1. Урбан Э.П. Озимая рожь в Беларуси: селекция, семеноводство, технология возделывания / Э.П. Урбан. – Минск: Беларус. наука, 2009. – 269 с.
2. Потапова Г.Н. Результаты и перспективы селекции озимой ржи в Свердловской области / Г.Н. Потапова, К.А. Галимов, П.Н. Худорожкова // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка. Материалы Всероссийской научно-практической конференции (28–29 июня 2012 года) г. Екатеринбург. – Екатеринбург: ГНУ Уральский НИИСХ Россельхозакадемии, Уральское изд-во, 2012. – С. 24–28.
3. Пономарева М.Л. Ведущие направления селекции озимой ржи в республике Татарстан / М.Л. Пономарева, С.Н. Пономарев // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка. Материалы Всероссийской научно-практической конференции (28-29 июня 2012 года) г. Екатеринбург – Екатеринбург: ГНУ Уральский НИИСХ Россельхозакадемии, Уральское изд-во, 2012. – С. 59–62.
4. Гончаренко А.А. Актуальные вопросы селекции озимой ржи / А.А. Гончаренко. – М., 2014. – 372 с.
5. Кедрова Л.И. Проблемы зимостойкости озимой ржи в условиях изменяющегося климата на Северо-Востоке НЗ РФ / Л.И. Кедрова, Е.И. Уткина, Т.К. Шешегова, Е.С. Парфенова, М.Г. Шамова // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа. ГНУ Баш НИИСХ. – 2009. – С. 143–146.

Озимая рожь является наиболее зимостойкой среди других зерновых культур, что гарантирует ее успешное возделывание в регионах с неблагоприятными почвенно-климатическими условиями. Признак зимостойкости обусловлен многими факторами [1, с. 21; 2, с. 24; 3, с. 61; 4]. В условиях Волго-Вятского региона решающую роль оказывает поражение посевов снежной плесенью, которая активно развивается под высоким снеговым покровом при повышенной температуре на глубине залегания узла кущения.

Сложные условия перезимовки и сильное поражение растений снежной плесенью [5, с. 143–144] оказывают основное влияние в регионе на формирование урожайности, количественных показателей продуктивности растений и качества продукции.

Создание сортов озимой ржи, приспособленных к условиям Волго-Вятского региона, характеризующегося неблагоприятными условиями перезимовки, невозможно без особого подхода к подбору источников устойчивости. По мере повышения требований к создаваемым сортам изменяются и требования к исходному материалу.

Коллекция Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, где сосредоточено мировое разнообразие местных и селекционных сортообразцов, позволяет выделить необходимые источники ценных признаков для создания новых сортов озимой ржи.

Цель исследований: провести оценку сортообразцов мирового генофонда и сортов отечественной селекции по зимостойкости и способности к регенерации после поражения снежной плесенью, выделить источники селекционно-ценных признаков.

Материалы и методы исследования

В коллекционном питомнике за период с 1997 по 2010 гг. изучено 578 сортообразцов мировой коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова. Наибольшее разнообразие представлено сортообразцами из России, Польши, Германии и Финляндии. С 1996 по 2015 гг. в питомнике экологического сортоиспытания изучено 86 районированных и перспективных сортов озимой ржи селекции научно-исследовательских институтов различных регионов России.

Полевые исследования проведены на опытном поле НИИСХ Северо-Востока, предшественник – чистый пар, агротехника возделывания – общепринятая для условий Кировской области. Почва опытных участков дерново-подзолистая, среднесуглинистая, сформированная на мергелизованных пермских глинах. Агрохимическая характеристика почвы: содержание гумуса – 2,43–3,56 %; подвижного фосфора – 334–349 мг/кг; обменного калия – 232–304 мг/кг почвы; pH солевой вытяжки – 5,0–5,4.

Гидротермический режим сильно различался за годы проведения исследований по периодам вегетации. Температура зимнего периода в 1995–1996, 2002–2003, 2009–2010 и 2010–2011 гг. приближалась к среднемноголетнему значению (–10,3…–10,8 °С). Остальные годы характеризовались повышенной температурой. Количество выпавших осадков на 23–96 % превышало средний многолетний уровень. Это способствовало формированию высокого снегового покрова (70–90 см) и повышению температуры на глубине залегания узла кущения до –2….0 °С.

Оценка коллекционного и селекционного материала озимой ржи проведена в соответствии с «Методическими указаниями по изучению мировой коллекции ржи» (1973) и Международным классификатором СЭВ рода Secale L. (1984).

Зимостойкость оценивали двумя методами: подсчетом растений на единице площади перед уходом в зиму и в весенний период ( %) и методом глазомерной оценки по 9-балльной шкале. Оценка поражения посевов снежной плесенью (M. nivale) проведена весной после схода снега по методу В.К. Неофитовой (1976).

В коллекционном питомнике учетная площадь делянки составляла 1 м2 , повторность 2-кратная; в экологическом сортоиспытании – 5 м2, повторность 3-кратная. Статистическая обработка результатов исследований проведена в соответствии с методикой Б.А. Доспехова (1979).

Результаты исследования и их обсуждение

О жестком естественном инфекционном фоне в условиях Кировской области свидетельствует ежегодное 100 % поражение посевов озимой ржи снежной плесенью. Это позволило дать объективную оценку устойчивости изучаемых сортообразцов к данному заболеванию (табл. 1). Исключение составляет 2009 г., неблагоприятный для основного возбудителя болезни – гриба M. nivale, когда максимальное поражение посевов не превышало 10 %.

В условиях Волго-Вятского региона в отдельные годы отмечается вымерзание посевов озимых культур при понижении температуры в осенне-зимний период до критической отметки при отсутствии снегового покрова. Так, в 2009–2010 гг. наблюдалось понижение температуры воздуха до –28 °С при полном отсутствии снега. Температура на глубине залегания узла кущения озимой ржи составляла –18 °С, что явилось причиной полной гибели коллекционных образцов. Оценка зимостойкости стандарта Фаленская 4 при этом составила 5 баллов (по 9-балльной шкале).

Практически ежегодное 100 %-ное поражение посевов ржи снежной плесенью позволило дифференцировать генотипы по устойчивости к патогену. В 2000 и 2004 гг. погибло более 50 % изучаемых образцов, когда снежная плесень особенно активно развивалась на ослабленных от выпревания растениях.

Коллекционные сортообразцы значительно варьировали (CV = 11,9–56,9 %) по способности к регенерации после поражения снежной плесенью. Наибольшей стабильностью характеризовался 2009 г., когда коэффициент вариации был наименьшим (11,9 %), несмотря на широкий размах изменчивости признака (35,0–96,0 %). В 2005 г. невысокий коэффициент вариации (16,4 %) получен в результате низкой регенерационной способности изучаемых генотипов.

Таблица 1

Регенерационная способность сортообразцов мирового генофонда после поражения снежной плесенью

Год

Пораж. снежной плесенью,

%

Количество

Регенерационная

способность, %

Коэффициент вариации CV, %

изучаемых образцов, шт.

погибших образцов, шт. ( %)

x ± Sx

пределы

варьирования

(min – max)

1997

100

85

12 (14,1)

79,1 ± 1,5

16,7–100

43,3

1998

100

155

28 (18,1)

43,7 ± 1,3

5,0–90,0

39,1

1999

100

110

12 (10,9)

35,1 ± 1,0

5,0–76,6

26,9

2000

100

97

51 (52,6)

38,3 ± 1,1

5,0–100

48,1

2001

100

91

19 (20,9)

41,5 ± 0,9

5,0–94,2

30,2

2002

100

69

21 (30,4)

47,2 ± 1,3

4,6–90,4

28,5

2003

100

189

11 (5,8)

34,7 ± 1,4

4,5–55,4

23,1

2004

100

140

75 (53,6)

27,7 ± 0,8

5,0–40,0

19.6

2005

100

193

35 (18,1)

10,0 ± 0,7

5,0–22,5

16,4

2006

100

141

7 (5,0)

31,0 ± 1,5

5,0–75,0

56,9

2007

100

118

0

48,0 ± 1,3

20,5–98,4

29,4

2008

100

112

0

38,0 ± 1,5

10,0–100

43,1

2009

5–10

86

0

77,0 ± 0,9

35,0–96,0

11,9

2010

100

91

91 (100)

0

 

Таблица 2

Классификация сортообразцов озимой ржи по регенерационной способности (1997–2010 гг.)

Группа

зимостойкости

Степень

отрастания, %

Количество

образцов, шт.

Доля от общего количества

образцов, %

Высокая

71–80

6

1,0

Выше средней

61–70

15

2,6

Средняя

51–60

85

14,7

Ниже средней

41–50

137

23,7

Низкая

31–40

198

34,3

Очень низкая

21–30

79

13,7

Крайне низкая

<21

58

10,0

Всего

 

578

100 %

 

Сортообразцы были разделены на группы по способности к отрастанию после поражения снежной плесенью в соответствии со шкалой Международного классификатора СЭВ (табл. 2).

Образцы с регенерационной способностью ниже средней и низкой составили 23,7 и 34,3 % соответственно. Корреляционный анализ выявил тесную (при Р ≥ 0,95) положительную связь способности к отрастанию с урожайностью (r = 0,67) и густотой продуктивного стеблестоя (r = 0,73).

Для дальнейшей селекционной работы интерес представляют 3,6 % изучаемых сортообразцов, которые максимально приблизились по зимостойкости и устойчивости к снежной плесени к высокозимостойкому стандарту Фаленская 4 (табл. 3). Большинство образцов этой группы представлены Россией, Финляндией и Германией, по одному образцу из Польши, США, Швеции, Австрии, Болгарии и Турции.

Выделенные образцы широко используются в селекционной программе ФАНЦ Северо-Востока. Местные образцы из России (к-7629 и к-8500) вошли в геном сорта Графиня, внесенного в Госреестр РФ в 2016 г. по Северному, Северо-Западному, Волго-Вятскому и Центральному регионам РФ.

Многолетнее изучение сортообразцов мирового генофонда в естественных условиях провокации показало, что наблюдается низкая частота встречаемости генов устойчивости к снежной плесени. Образцы, показавшие хорошие результаты по перезимовке и урожайности в благоприятных условиях весеннего периода, оказываются нежизнеспособными в годы с затяжной, холодной весной. Учитывая вышесказанное, основным направлением селекции для условий Волго-Вятского региона является создание зимостойких сортов, толерантных к снежной плесени, способных активно регенерировать и формировать стабильный урожай в условиях эпифитотии болезни.

В питомнике экологического испытания изучены районированные и перспективные сорта отечественной селекции разного эколого-географического происхождения. Поражение сортов снежной плесенью составило 78–100 %. Поражение средней степени (53–63 %) отмечено в 1996, 1997 и 2006 гг. и слабое развитие заболевания (10 %) – в 2009 г. (табл. 4).

Изучаемый сортимент сравнивали с адаптированными к местным условиям сортами Вятка 2 и Фаленская 4, зимостойкость которых в среднем за годы изучения составила – 94 и 92 % соответственно. Наблюдалось сильное варьирование изучаемых сортов в пределах каждого года от низко- до высокозимостойких.

Таблица 3

Высокозимостойкие сортообразцы мирового генофонда озимой ржи (1997–2010 гг.)

Происхождение

Образец

Россия

Местный (к-7629); Местный (8500); Компус; Жатва

Финляндия

Harmanruis; Hja 7052; Местный (к-11453); Jo 6989; Jo 3374

Германия

SCW-2219; SCW-3; SCW 3154/74; Mutante 511; SCW 4511; SCW 5999

Польша

Mikulirkie Wczesne

США

Maton

Швеция

Orebro

Австрия

Weethalle Rye

Болгария

Zoziln

Турция

Ankora

 

Таблица 4

Характеристика по зимостойкости сортов экологического сортоиспытания

Год

Поражение снежной плесенью

(в среднем по опыту), %

Зимостойкость, %

Коэффициент

вариации

CV, %

стандарт

Вятка 2

стандарт

Фаленская 4

средняя

по опыту

пределы варьирования

(min-max)

1996

63

97

80

16–100

22,6

1997

53

100

93

73–100

8,5

1998

100

97

80

53

5–97

61,1

1999

100

100

100

86

47–100

22,1

2000

100

100

93

66

36–100

31,4

2001

100

97

97

58

8–97

54,0

2002

100

100

100

79

30–100

24,8

2003

100

70

97

66

17–97

28,9

2004

100

100

87

56

20–100

71,8

2005

100

50

50

17

3–50

80,6

2006

61

97

100

80

23–100

29,0

2007

100

100

97

80

20–100

28,3

2008

100

100

93

79

43–100

24,5

2009

10

73

80

71

40–90

25,3

2010

85

90

93

63

2–100

43,0

2011

90

100

100

86

40–100

17,1

2012

100

100

100

76

27–100

33,8

2013

83

100

100

83

10–100

27,4

2014

100

100

85

53

5–100

53,4

2015

78

100

100

93

80–100

5,6

Сред.

86

94

92

71

 

34,7

 

Таблица 5

Источники зимостойкости озимой ржи для селекции в условиях Волго-Вятского региона (1996–2015 гг.)

Сорт

Учреждение – оригинатор

Зимостойкость, %

Коэффициент вариации, %

Фаленская 4 – стандарт

Фаленская сел. станция, НИИСХ Северо-Востока

92

16,5

Вятка 2

НИИСХ Северо-Востока

94

19,3

Флора

НИИСХ Северо-Востока, Фаленская сел. станция

96

6,9

Графиня

--- // ---

92

8,0

Снежана

--- // ---

85

19,6

Рушник

Фаленская сел. станция, НИИСХ Северо-Востока

86

18,6

Кировская 89

НИИСХ Северо-Востока, ВНИИР им. Н.И. Вавилова

81

21,3

Пышма

Уральский НИИСХ

84

25,4

Эра

Ленинградский НИИСХ

77

33,7

Волхова

--- // ---

76

34,5

НСР05

 

19

 

 

В целом наблюдается значительная изменчивость сортов ржи по зимостойкости (средний коэффициент вариации за годы исследований CV = 34,7 %). Максимальная дифференциация сортов по признаку зимостойкости отмечена в сложном по условиям перезимовки 2005 г. (коэффициент вариации – 80,6 %). В этом году среднее значение зимостойкости сортов составило – 17 %, с варьированием от 3 до 50 %. Также неблагоприятными можно назвать 1998, 2001, 2004, 2010 и 2014 (CV = 43,0–71,8 %) гг., когда многие сорта в питомнике имели зимостойкость ниже 20 %.

Климатические условия зимне-весеннего периода сложились оптимально в 1997 и 2015 гг., когда коэффициент вариации был минимальным – 8,5 и 5,6 % соответственно. В эти годы зимостойкость сортов в опыте превышала 70 %-ный уровень.

При оценке исходного материала и выделении источников ценных свойств важным условием является проявление сортом не максимального значения, а стабильности признака в различные по погодным условиям годы. По результатам оценки выделено 10 сортов с высокой стабильной зимостойкостью и способностью отрастать весной после поражения снежной плесенью (табл. 5).

Сорта Фаленская 4 (стандарт), Вятка 2, Флора, Графиня, Снежана и Рушник селекции НИИСХ Северо-Востока характеризовались наибольшей стабильностью признака по годам (CV = 6,9–19,6 %). Остальные сорта по среднему показателю зимостойкости находились на уровне стандарта Фаленская 4, однако в неблагоприятный 2005 г. значительно уступили ему, коэффициент вариации признака данных сортов составил CV = 21,3–34,5 %.

Заключение

Использование жестких естественных инфекционных фонов снежной плесени позволило дифференцировать и отобрать источники высокой зимостойкости, максимально устойчивые к экстремальным условиям Волго-Вятского региона.

Для эффективности селекционной работы сформирована рабочая коллекция источников зимостойкости озимой ржи, с участием которых созданы гибриды, находящиеся в селекционной проработке. Высокозимостойкие отечественные местные сортообразцы (к-7629 и к-8500) вошли в родословную нового сорта озимой ржи Графиня.


Библиографическая ссылка

Уткина Е.И., Кедрова Л.И., Парфенова Е.С. ИСТОЧНИКИ СЕЛЕКЦИОННО-ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЗИМОСТОЙКИХ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ В ВОЛГО-ВЯТСКОМ РЕГИОНЕ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 12-2. – С. 326-330;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12044 (дата обращения: 22.09.2021).

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