ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОЛЛЕКЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОЛЛЕКЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ

Научная статья

Охлопкова П.П.¹, Алексеева В.И.^2, *, Габышева Н.С.³, Яковлева Н.С.⁴, Неустроев А.Н.⁵, Владимирова Е.С.⁶

¹ ORCID: 0000-0007-5359-6299;

² ORCID: 0000-0002-6395-4333;

³ ORCID: 0000-0003-3307-4156;

⁴ ORCID: 0000-0001-7875-9728;

⁵ ORCID: 0000-0002-8527-0178;

⁶ ORCID: 0000-0002-4678-5371;

^{1, 2, 3, 4, 5, 6} Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. М.Г. Сафронова, Якутск, Россия

* Корреспондирующий автор (valu_7[at]mail.ru)

Аннотация

В статье приведены результаты изучения генетической коллекции картофеля, мягкой яровой пшеницы, гороха посевного, смородины черной в практической селекции Якутского научно-исследовательского института сельского хозяйства им. М.Г. Сафронова. Исследования проведены в природно-климатических условиях Приленского агроландшафта на пойменных участках среднего течения р. Лена. Цель исследований: выделить генетические источники по основным хозяйственно-ценным признакам и свойствам для дальнейшего использования в селекционном процессе по созданию новых сортов картофеля, пшеницы яровой мягкой, гороха посевного и черной смородины. В результате исследований выделены сортообразцы, отвечающие требованиям селекционной работы для создания новых сортов, адаптированных к природно-климатическим условиям криолитозоны. Выделены по основным хозяйственно-ценным признакам из 75 сортообразцов картофеля 17, 247 мягкой яровой пшеницы – 9, 46 черной смородины – 20, 17 гороха посевного – 6.

Ключевые слова: селекция, урожайность, сорт, адаптивность.

GENETIC COLLECTION OF AGRICULTURAL CROPS IN CENTRAL YAKUTIA

Research article

Okhlopkova P.P.¹, Alekseeva V.I.^2, *, Gabysheva N.S.³, Yakovleva N.S.⁴, Neustroev A.N.⁵, Vladimirova E.S.⁶

¹ ORCID: 0000-0007-5359-6299;

² ORCID: 0000-0002-6395-4333;

³ ORCID: 0000-0003-3307-4156;

⁴ ORCID: 0000-0001-7875-9728;

⁵ ORCID: 0000-0002-8527-0178;

⁶ ORCID: 0000-0002-4678-5371;

^{1, 2, 3, 4, 5, 6} M.G. Safronov Yakut Scientific Research Institute of Agriculture (YSRIA), Yakutsk, Russia

* Corresponding author (valu_7[at]mail.ru)

Abstract

The article presents the results of the study of the genetic collection of potato, soft spring wheat, green pea, black currant in the practical breeding of the M.G. Safronov Yakut Scientific Research Institute of Agriculture. The research was conducted in the natural and climatic conditions of the Prilensky cultivated land in the floodplain areas of the midstream of the Lena river. The purpose of the study is to identify the genetic sources for the main economically valuable traits and properties for further use in the breeding process to create new varieties of potato, spring wheat, green pea and black currant. The study identified the variety samples that meet the requirements of crop breeding to create new varieties adapted to the natural and climatic conditions of the cryolithozone. Based on the main characteristics of economic value, the study Identifies 17 potato varieties out of 75; 9 soft spring wheat varieties out of 247; 20 black currant varieties out of 46; 6 pea varieties out of 17.

Keywords: breeding, yield, variety, adaptability.

Введение

Создание новых сортов сельскохозяйственных культур в условиях изменяющегося климата криолитозоны является актуальной для дальнейшего развития сельского хозяйства в Республике Саха (Якутия). При этом использование генетического разнообразия лучших сортов отечественной и мировой селекции, является одной из составляющих частей селекционного процесса. Как отмечал Н.И. Вавилов [1], в основу селекции положено учение об исходном материале, о происхождении культурных растений и его генетическом изучении. При создании нового сорта, прежде всего, необходимо подобрать, изучить и сформировать исходный коллекционный материал. Только, имея в наличии подходящего для селекции исходного материала, можно надеяться на положительный результат [2].

Нестабильность и непредсказуемость природно-климатических факторов в период вегетации, сложность взаимодействия сорта со средой дает основания на возделывание в каждой конкретной агроклиматической зоне адаптированных сортов местной селекции [3].

В Якутском научно-исследовательском институте сельского хозяйства им. М.Г. Сафронова селекция ведется по основным культурам земледелия: пшеница, овес, ячмень, озимая рожь, злаковые и бобовые кормовые культуры, картофель и ягодные культуры.

Цель работы – выделить генетические источники по основным хозяйственно-ценным признакам и свойствам для дальнейшего использования в селекционном процессе по созданию новых сортов картофеля, пшеницы яровой мягкой, гороха посевного и черной смородины

Работы проведены на научно-полевых стационарах Якутского научно-исследовательского института сельского хозяйства имени М.Г. Сафронова в природно-климатических условиях Приленского агроландшафта Центральной Якутии на пойменных участках р. Лена с мерзлотными боровыми неоподзоленными и оподзоленными почвами [4].

Материалы и методы исследований

Объектом исследований являются 385 сортообразцов сельскохозяйственных культур из мировой коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова, гибриды и сорта местной селекции и других научных учреждений. Из них: 75 сортообразцов картофеля (стандартый сорт Вармас), 247 яровой мягкой пшеницы (стандарт – Туймаада), 46 сортообразцов смородины черной (контроль – Якутская), 17 гороха, в сравнении с 3 стандартами Мелкосемянный 2 (листочковый сорт), Светозар (усатый длинностебельный сорт) и Сарыал (усатый короткостебельный). Приведены данные исследований за 2015-2020 гг.

Изучение исходного материала картофеля проведено по методикам ВИР и ВНИИКХ [5], [6], зерновых культур Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур и ВИР им. Н.И. Вавилова [7], [8]. Коллекция смородины черной согласно методикам ВНИИ садоводства им. И.В. Мичурина и ВНИИ селекции плодовых культур [9], [10], гороха посевного изучена по общепринятым методикам ВИР [11], [12].

Биохимический анализ растительных проб проведен в лаборатории биохимии ЯНИИСХ на NIRSCANNERmodel 4250. Обработка экспериментальных данных в соответствии с методикой Б. Доспехова [13] с использованием ПК (Pentium 4) с помощью пакета прикладных программ «SNEDEСOR» разработки О. Сорокина (СИБНИИСХМ).

Результаты и обсуждение

По картофелю изучен исходный материал отечественной и зарубежной селекции из мировой коллекции ВИР. Все испытываемые 75 сортообразцов относятся к группе раннеспелых. Одним из основных требований, предъявляемых к сортам картофеля при выращивании их в условиях Якутии, является скороспелость. За годы наблюдений в условиях Приленского агроландшафта по этому признаку выделены 18 сортообразцов, в том числе стандартный сорт Вармас, у которых вегетационный период колеблется в пределах 55-80 дней (см. табл. 1).

Таблица 1 – Характеристика лучших сортообразцов картофеля в коллекционном питомнике
(среднее за 2017 – 2019 гг.)

В условиях орошения выделенные сорта формируют достаточно мощную ботву, способную противостоять засухе. К многоклубневым сортам, формирующим 10 и более клубней на растение, относятся: Колобок, Галактика и Василек. При уборке все сорта накапливают достаточно высокий хозяйственный урожай с товарными клубнями до 79-95%. Особенно выделены 6 сортов: Фрителла, Лилея, Жуковский ранний, Василек, Каменский, Колобок (см. табл. 1).

По биохимическому составу потребительских качеств клубней, выделенные сорта близки друг к другу. Содержание сухих веществ составляет 17,4 – 20%. Наибольшее содержание крахмала у сортов Адретта (14,4%) и Колобок (14,5%). По содержанию витамина С выделены 6 сортов: Каменский (12,7мг/%), Адретта (13,1мг/%), Метеор (13,1 мг/%), Крепыш (15,1 мг/%), Красавчик (15,6 мг/%) и Колобок (16,2 мг/%). Содержание нитратов в пределах нормы. Вкусовые качества клубней удовлетворительные и хорошие. Высокий балл (5 балл) у сортов Любава и Адретта.

Пшеница остается одной из важнейших зерновых культур в нашей стране и в мире [14], [15]. Главной задачей селекции яровой мягкой пшеницы в условиях Якутии является создание современного, ультраскороспелого, высокопродуктивного, устойчивого к полеганию, к болезням, а также отличающегося устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды сорта. Соединить в одном сорте все эти положительные качества очень сложно. Успех селекции во многом обеспечивается наличием разнообразного исходного материала [16].

В питомнике исходного материала мягкой яровой пшеницы за годы исследований (2017-2019 гг.) проведено изучение 247 инорайонных сортообразцов из мировой коллекции ВИГРР. Посев питомников проводился в III декаде мая. Всходы отмечены в начале июня.

Как указывают многие ученые, для получения высокой и стабильной урожайности яровой пшеницы с хорошими технологическими качествами необходимо, чтобы сорта соответствовали по продолжительности вегетационного периода местным природным условиям [17].

Вегетационные периоды за годы исследований отличались, и ГТК составил в 2017 г. – 1,0, 2018 – 0,8 2019 – 1,2. Вегетационный период 2018 г. был наиболее засушливым. Рост и развитие растений пшеницы в этот год сопровождался дефицитом влаги из-за отсутствия осадков на фоне повышенной температуры воздуха.

Продолжительность вегетационного периода в среднем по сортообразцам в 2017 г. составил 77 дней, 2018 г. 72 – 79 дней, 2019 г. – 77 дней (см. табл. 2). В целом, вегетационный период у образцов яровой пшеницы в среднем составил 74-78 дней, у стандартного сорта Туймаада – 72.

Таблица 2 – Характеристика лучших сортообразцов мягкой яровой пшеницы в коллекционном питомнике
(среднее за 2017 – 2019 гг.)

Урожай зерна с делянки в годы исследований менялась в зависимости от погодных условий и в среднем за три года варьировал от 193,7 г до 429,7 г. В 2017 г. ни один исследуемый сортообразец по этому признаку не превысил результат стандартного сорта Туймаада – 220 г/ м². Наименьший урожай отмечен у сортов Амурская 1495 и Quarna – 60 г/м². В 2018 г. максимальный урожай зерна сформировали сорта: Evros – 632 г/ м², Зауралочка – 654 г/ м2, Лютесценс 540 – 695 г/ м². Минимум по этому признаку принадлежит стандартному сорту Туймаада – 186 г/ м². В 2019 г. был благоприятным по влаго- и теплообеспеченности, ГТК составил 1,3. По урожаю зерна с делянки в этом году превысили стандарт все сортообразцы, данный показатель колеблется в пределах от 175,0 г/ м² (стандартный сорт Туймаада) до 658 г/м² (Лютесценс 540). По результатам наших исследований можно в качестве родительской формы на превышение урожая отобрать сортообразцы: Evros, Зауралочка и Лютесценс 540 (см. табл. 2).

Среди исследуемых сортов яровой мягкой пшеницы число зерен в колосе составляла по годам вегетации растений: в 2017 г. от 28 (st. Туймаада, Lona) до 46 (Надежда Кузбаса) шт., в 2018 г. от 21 (Artur Nick, Evros) до 38 (Лютесценс 540, Зауралочка) шт., в 2019 г. от 21 (Lona) до 38 (Eminent) шт. В среднем за эти годы минимальное значение числа зерен наблюдалось у Evros (26 шт), максимальное – у сорта Надежды Кузбаса (40 шт).

Масса 1000 зерен в 2017 г. у всех сортообразцов была выше, чем у стандарта. Самый высокий показатель по этому признаку принадлежит сорту Алтайская 75. В 2018 г. масса 1000 зерен у изучаемых сортов колеблется в пределах от 30,8 до 60,1 г. В 2019 г. наименьшая величина этого показателя отмечена у сорта Туймаада (32,2 г), а самая высокая – у сорта Сибирская 17 (56,7 г).

Продуктивная кустистость – один из важных показателей густоты продуктивного стеблестоя [18]. Высокой кустистостью за годы исследований отмечены Quarna (2,4), Надежда Кузбаса (2,5) и Manu (2,5).

Как упомянули авторы в своей работе, в засушливые годы и в годы с неблагоприятными условиями в период роста и развития стебля снижается высота растений и показатели продуктивности образцов яровой мягкой пшеницы [19], [20].

В условиях Якутии в годы исследований средняя высота растений варьировала от 46,7 см (Artur Nick) до 85,1 см (Стандарт Туймаада).

В 2017 г. максимальную величину показателя роста имели Лютесценс 575 (64,0 см), Сибирская 17 (66,4 см) и Зауралочка (66,5 см), при стандарте 61,2 см. В 2018 г. по высоте стеблестоя выделены сорта Сигма 2 (66,3 см), Сибирская 17 (67,6 см) и Зауралочка (68,0 см). У стандартного сорта Туймаада – 113,8 см. В 2019 г. высота растений у изученных сортообразцов колеблется от 58,9 см до 80,3 см. Максимальная величина показателя отмечен у стандартного сорта Туймаада.

В условиях Центральной Якутии изучено 46 сортообразцов смородины черной местной, Сибирской, Алтайской и Дальневосточной селекции. За период исследований (2015-2019 гг.) было выявлено, что все фазы роста и развития интродуцированных сортов наступают через 5-16 дней после контрольного сорта Якутская. Окончание листопада наблюдается только у местных сортов и форм смородины черной. Интродуцированные сорта не успевают полностью сбросить листья к концу вегетации (степень листопада 10-95 %).

Побеги у большинства инорайонных сортов смородины черной в зимний период подмерзают выше снегового покрова (см. табл. 3).

Таблица 3 – Биолого-производственные показатели сортообразцов смородины черной, 2015-2019 гг.

Так, средний балл подмерзания побегов сортообразцов селекции НЗПЯОС им. И.В. Мичурина (Рахиль, Агролесовская, РАП, Калиновка, Алеандр, Г-191-3-81), которые на зиму не пригибали, составил от 1,1 до 1,9 баллов. Побеги сортов алтайской селекции 2004 г. посадки подмерзали после пригибания на 0,9-2,0 балла, в отдельные годы степень подмерзания побегов достигала 4 баллов (сорт Ксюша).

Наиболее вредоносным грибным заболеванием черной смородины является американская мучнистая роса Sphaerotheka mors–uvae (Schw.) Berk. et Gurt., которая снижает урожайность в годы эпифитотий до 30-50 % [21], [22]. Устойчивость к этому заболеванию показали все сортообразцы селекции НЗПЯОС им. И.В. Мичурина, Ксюша, Подарок Кузиору, Шаровидная, Г-6-93, Г-21-89, Г-7-93, Канахама.

Одним из опасных малоуязвимых вредителей смородины черной – смородинный почковый клещ (Cecidophyopsis ribis), который является переносчиком опасного заболевания махровости, или реверсии [23]. При сильной степени повреждения клещом урожайность снижается на 30-60 % [24]. Устойчивы к почковому клещу все сортообразцы НЗПЯОС им. И.В. Мичурина, Лама, Г-6-93, Г-21-89, Г-7-93, Якутская, Хара Кыталык, Эркээни, Мюрючана.

Высокую урожайность в условиях Якутии показали алтайские сорта смородины черной: Подарок Кузиору (6,4 т/га) и Шаровидная (5,4 т/га), превышающие контроль сорт Якутская (2,1 т/га) в 3 и 1,6 раза соответственно.

Таким образом, выделенные источники по устойчивости к мучнистой росе, почковому клещу и высокой продуктивности смородины черной будут использованы нами для дальнейшей селекционной работы по созданию новых адаптированных сортов.

В коллекционном питомнике гороха посевного прошли испытание 17 сортообразцов из коллекции ВИГРР им. Н.И. Вавилова. Отбор генетических ресурсов гороха посевного для дальнейшей селекции проведен по основным элементам структуры, которые играют важную роль в формировании продуктивности растений — это количество бобов на узле, количество семян на узле и в бобе, количество узлов с бобами, количество бобов на растении и узле и количество семян на растение и в бобе.

По результатам исследований, в среднем, за годы наблюдений по многоплодности на узлах в сравнении со с Сарыал отобраны 6 сортообразцов: Губернатор (7,5 шт./раст.), КМ-2 Кэскил (6,4 шт./раст.), Gousses (6,3 шт./раст.), Шустрик (6,3 шт./раст.), Флагман 5 (6,3 шт./раст.), Омский 9 (6,2 шт./раст.) (см. табл. 4).

Таблица 4 – Элементы структуры урожая гороха посевного в коллекционном питомнике (среднее за 2018-2020 гг.)

Высокое количество семян в бобе является одним из основных признаков продуктивности гороха. По этому признаку отмечен сорт Флагман 9 (5,9 шт./боб), который в среднем за годы изучения имеет в сравнении со всеми стандартами превышение от 0,2 шт./боб до 1,7 шт./боб. Кроме этого, отмечены 4 сорта с превышением от стандартов Светозар и Сарыал: Демос (превышение на 0,8 шт./боб и 1,2 шт./боб), Губернатор (превышение на 0,6 шт./боб и 1,0 шт./боб), Gousses (превышение на 0,3 шт./боб и 0,7 шт./боб), Демон (превышение на 0,5 шт./боб и 0,9 шт./боб) (таблица 4).

За годы наблюдений сорт Gousses отмечен по всем элементам структуры и имеет большое количество бобов на растении (10,2 шт./раст.), что превышает стандарт Сарыал на 4,0 шт./раст., Мелкосемянный на 1,0 шт./раст.

Заключение

В результате изучения генетической коллекции картофеля, мягкой яровой пшеницы, черной смородины и гороха посевного выделены лучшие сортообразцы для дальнейшей селекционной работы по созданию новых сортов, устойчивых к биотическим и абиотическим факторам среды, с высокой урожайностью и качеством продукции. Таким образом, использование в селекции генетических коллекций является одним из основных ресурсов для создания новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур.