ОЦЕНКА ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТИ СОРТОВ ЯРОВОГО ОВСА В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Пакуль В.Н.¹, Козыренко М.А.², Андросов Д.Е.³

¹ORCID:0000-0003-0681-6273, Доктор сельскохозяйственных наук, ²ORCID:0000-0002-8792-5297, Научный сотрудник,  ³ORCID: 0000-0003-2173-9878, Научный сотрудник, Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - филиал СФНЦА РАН

ОЦЕНКА ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТИ СОРТОВ  ЯРОВОГО ОВСА  В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Аннотация

В статье представлены результаты селекционной работы по оценке реакции исходных генотипов ярового овса на условия формирования урожайности в северной лесостепи Западной Сибири.  Дана  оценка по параметрам и индексам засухоустойчивости коллекционным образцам ярового овса:  средней урожайности МР, выносливости Tol, агрономической засухоустойчивости Аз, полевой засухоустойчивости Пз,  геометрической средней урожайности – GMP, индексу толерантности стресса – STI, индексу восприимчивости стресса – SSI. Установлено, что идентифицировать высокоурожайные генотипы в засушливых и благоприятных условиях способны такие критерии как индекс толерантности стресса – STI и геометрическая средняя урожайность – GMP. По данным критериям выделены генотипы ярового овса: Креол (Кемерово), Экспресс (Хабаровск), 86АВ388 (США), CDC Bell (Канада). 

Ключевые слова: яровой овёс, генотип, критерии оценки, засухоустойчивость.

Pakul V.N.¹, Kozyrenko M.A.², Androsov D.E.³

¹ORCID:0000-0003-0681-6273, PhD in Agriculture, ²ORCID:0000-0002-38792-5297, Research associate, ³ORCID: 0000-0003-2173-9878,  Research associate, the Kemerovo research institute of agriculture - branch SFNZA RAN

ASSESSMENT OF DROUGHT RESISTANCE OF GRADES OF SUMMER OATS IN THE CONDITIONS OF THE FOREST-STEPPE OF WESTERN SIBERIA

Abstract

Results of selection work on assessment of reaction of initial genotypes of summer oats to conditions of formation of productivity in the northern forest-steppe of Western Siberia are presented in article. An assessment in parameters and indexes of drought resistance is given to collection samples of summer oats: average productivity of MR, endurance of Tol, agronomical drought resistance of Az, field drought resistance of Pz, geometrical average productivity – GMP, to an index of tolerance of a stress – STI, to a stress susceptibility index – SSI. It is established that such criteria as an index of tolerance of a stress – STI and geometrical average productivity – GMP are capable to identify high-yielding genotypes in droughty and favorable conditions. By these criteria genotypes of summer oats are allocated: Creole (Kemerovo), Express (Khabarovsk), 86AB388 (USA), CDC Bell (Canada). 

Keywords: summer oats, genotype, evaluation criteria, drought resistance.

Условия Западной Сибири характеризуются практически ежегодно весенне-летними засухами, от жёсткой до менее интенсивной. Отрицательное действие абиотических факторов среды можно существенно снизить в результате расширения мофобиотипного разнообразия сортов ярового овса и повышения адаптивного потенциала, со специфическими свойствами: засухо-и жаростойкостью, отзывчивостью на благоприятные условия.  Для успешного решения данной селекционной задачи необходимо иметь результаты оценки реакции исходных генотипов на параметры внешних условий, что определяет актуальность проводимых исследований.

Цель исследований – дать оценку по засухоустойчивости коллекционным образцам ярового овса по средней урожайности – МР, выносливости –Tol, геометрической средней урожайности – GMP, индексу толерантности стресса – STI, восприимчивости стресса – SSI, агрономической засухоустойчивости – Аз, полевой засухоустойчивости – Пз.

Исследования проведены в северной лесостепи Западной Сибири, изучено 143 образца ярового овса из коллекции ВИР.

Засухоустойчивыми в широком смысле этого слова, считает П.А. Генкель, называются растения, способные в процессе онтогенеза адаптироваться к перенесению хотя бы кратковременного водного дефицита и перегрева и обнаруживать в этих условиях сравнительно высокий уровень своей продуктивности [1].

На любой стресс-фактор растительный организм отвечает спектром защитно-приспособительных реакций, состоящих как из общих (неспецифических), так и специфических процессов  [2].

Засухоустойчивость в более широком агрономическом плане определяют способностью сорта дать наибольшую по сравнению с другими сортами урожайность в условиях засухи, что зависит не только от устойчивости в узком физиологическом понимании, но и от уровня потенциальной продуктивности сорта  [3, 4].

По результатам проведённых исследований выделено пять образцов ярового овса в годы недостаточным количеством влаги с наиболее высокой продуктивностью: Robert (Канада) – 107,0 г/м², Экспресс (Хабаровск) – 121,5 г/м², Талисман (Тюмень) – 136,5 г/м², 86АВ388 (США) – 143,5 г/м², CDC Bell (Канада) – 166,5 г/м², средняя урожайность по питомнику – 101,1 г/м² (таблица 1). За годы с более высокой урожайностью на уровне  и выше средней  по питомнику (129,8 г/м²) выделены образцы: Melys (Великобритания), Экспресс (Хабаровск) – 130,6 г/м², IL86-6404(США) – 131 г/м², ALL (Германия) – 141,5 г/м², Татарский 2 (Омск) – 152,0 г/м², Креол (Кемерово) – 181,5 г/м².

Условия влагообеспеченности и температурного режима в годы исследований имели значительные различия, доля влияния фактора – среда на урожайность ярового овса составила 24,1%, генотипа – 5,8%. Поэтому для комплексной оценки необходимо использовать не только показатели   продуктивности, но и по устойчивости генотипов к стрессовым факторам.

Таблица 1 – Оценка по засухоустойчивости образцов ярового овса

Многие зарубежные учёные, проводя оценку по засухоустойчивости, для эффективности используют разнообразные индексы [5, 6, 7].

Урожайность и индексы засухоустойчивости рассматриваются в таблице 1, которые оценивают разные стороны устойчивости  сортов к недостатку влаги, поэтому полного соответствия между ними быть не может.

В средах, где частота проявления засух достаточно велика, решающее значение имеет агрономическая засухоустойчивость сорта, а все показатели, основанные на оценке снижения потенциальной урожайности, нужно использовать с осторожностью, так как сорт может характеризоваться низкой урожайностью в благоприятных условиях [8].

Так сорта ярового овса Омихо (Санкт-Петербург),  Robert (Канада) имеют относительно невысокую урожайность во всех средах, но согласна индекса восприимчивости стресса – SSI (0,28 и 0,48) должны характеризоваться как засухоустойчивые. Близким значением индекса восприимчивости стресса обладает сорт Экспресс (Хабаровск) – 0,33, но при этом имеет в засушливые годы урожайность выше, чем средний показатель по всем сортам. Также сорт Экспресс по значению индекса толерантности стресса – STI (1,20), полевой засухоустойчивости необходимо отнести к генотипу с повышенной засухоустойчивостью.

Образцы ярового овса 86АВ388 (США), CDC Bell (Канада) имеют не только высокие показатели агрономической засухоустойчивости (Аз), но и индекс толерантности к стрессу (STI) – 1,27 и 1,59 соответственно.

Индекс толерантности стресса, имеет тесную взаимосвязь, как в благоприятные, так и в засушливые годы со средней урожайностью – МР и геометрической средней урожайностью – GMP, r = 0,977*-0,998* (таблицы 2, 3).

В условиях существенного недостатка влаги урожайность ярового овса имеет тесную взаимосвязь со средней урожайностью – МР и геометрической средней урожайностью – GMP, индексом толерантности стресса – STI, r = 0,715*-0,798*.

Таблица 2 – Взаимосвязь урожайности ярового овса   с показателями засухоустойчивости в неблагоприятных условиях

	Урожайность	SSI	STI	Tol	MP	GMP	Пз	Аз
Урож.	1,000
SSI	-0,910*	1,000
STI	0,798*	-0,485*	1,000
Tol	-0,871*	0,980*	-0,404	1,000
MP	0,715*	-0,387	0,997*	-0,290	1,000
GMP	0,793*	-0,480	0,998*	-0,396	0,975*	1,000
Пз	-0,910*	0,999*	-0,486	0,980*	-0,387*	-0,480	1,000
Аз	0,999*	-0,8910	0,797*	-0,872*	0,714*	0,792*	-0,910*	1,000
R = 0,4821 на уровне 5%

* - здесь и далее по тексту, значения коэффициента корреляции выше порога достоверности                

В благоприятных условиях формирования урожайности ярового овса данные взаимосвязи значительно снижаются, r = 0,281-0,392, но при этом высокая сопряжённость его продуктивности с индексом восприимчивости стресса – SSI, r = 0,673* и  выносливости –Tol, r = 0,761* (таблица 3).

Таблица 3 – Взаимосвязь урожайности ярового овса с показателями засухоустойчивости в благоприятных условиях

	Урожайность	SSI	STI	Tol	MP	GMP	Пз	Аз
Урож.	1,000
SSI	0,673*	1,000
STI	0,281	-0,485*	1,000
Tol	0,761*	0,980*	-0,404	1,000
MP	0,392	-0,387	0,977*	-0,289	1,000
GMP	0,290	-0,480	0,998*	-0,396	0,975*	1,000
Пз	0,673	0,999	-0,486*	-0,980	-0,387	-0,480	1,000
Аз	-0,347	-0,910	0,797*	-0,872	-0,714	0,792*	-0,910	1,000
R = 0,4821 на уровне 5%

 

Высокая сопряжённость урожайности сортов ярового овса с выносливостью в благоприятные годы, говорит о том, что высокопродуктивные сорта с высокой потенциальной урожайностью, резко её снижают при засухе.

G.C.J. Fernandez считает, что оптимальный селекционный критерий должен отделять высокоурожайные в засушливых и  благоприятных условиях генотипы от всех изучаемых сортов. Он пришёл к выводу, что средняя урожайность  МР, индекс восприимчивости стресса SSI и выносливость не способны идентифицировать такие генотипы, а индекс устойчивости к стрессу STI лучше других критериев справляется с этой задачей [9].

Исследования проведённые в условиях северной лесостепи Западной Сибири показали, что наиболее эффективными критериями для оценки сортов ярового овса по засухоустойчивости являются индекс устойчивости к стрессу STI и геометрическая средняя урожайность  GMP. По данным критериям выделены высокоурожайные генотипы ярового овса, как в засушливых условиях, так и в благоприятных: Креол (Кемерово), Экспресс (Хабаровск), 86АВ388 (США), CDC Bell (Канада).

Таким образом, для создания сортов с высокими адаптивными свойствами выделены высокоурожайные генотипы ярового овса, характеризующиеся  повышенной засухоустойчивостью на основе критериев оценки: индекс устойчивости к стрессу STI и геометрическая средняя урожайность  GMP.

Литература

1. Генкель П.А. Физиология жаро- и засухоустойчивости растений. – М.: Наука. – 1982. – 279 с.
2. Зялалов А.А., Ионенко И.Ф. Механизм адаптации водного обмена растений к условиям водного дефицита и засухи // Сельскохозяйственная биология. – 1994. - № 5. – С. 12-20.
3. Кожушко Н.Н. О степени пригодности лабораторных методов оценки засухоустойчивости // Вестник сельскохозяйственной науки. – 1974. - № 9. – С. 102-107.
4. Кожушко Н.Н., Волкова А.М., Удачин Р.А., Удовенко Г.В. Изучение засухоустойчивости коллекционных образцов яровой пшеницы лабораторными методами // Сельскохозяйственная биология. – 1977. – Т. 12. - № 4. – С. 529-533.
5. Saba J. Moghaddam M., Ghassemi K., Nishabouri M.R. Genetic Properties of Drought Resistance Indices // J. Agric. Sci. Technol/ - 2001. – Vol. 3: 43-49.
6. Farshadfar E., Sutka J. Multivariate analysis of drought tolerance in wheat substitution lines // Cereal Research communications. – 2003. Vol. 31. No.1/2/ - pp. 33-40.
7. Golabadi M., Arzani A., Maibody S.A.M. Mirmohammadi. Assessment of Drought Tolerance in Segregating Populations in Durum Wheat // African Journal of Agricultural Research Vol. 1 (5), Dezember. – 2006.. pp. 162-171.
8. Лепехов С.Б. некоторые принципы селекции яровой мягкой пшеницы на засухоустойчивость и урожайность в Алтайском крае. Барнаул. – 2015. –150 с.
9. Fernandez  G.C.J.  Effective Selection Criteria for Assessing Plant Stress Tolerance / G.C.J.  Fernandez. In «Adaptation of Food Crops to Temperature and Water Stress Tolerance». Proc. of an Internat. Symp. (Ed): C.G. Kuo, Asian Vegetable research and Development Center: Taiwan. – 1992. – РР. 257-270.

References

1. Genkel P. A. Physiology zharo-and drought resistances of plants. – M.: Science. – 1982. – 279th page.
2. Zyalalov A. A., Ionenko I. F. Mekhanizm of adaptation of water exchange of plants to conditions of water deficiency and drought//Agricultural biology. – 1994. - No. 5. – Page 12-20.
3. Kozhushko N. N. About degree of suitability of laboratory methods of assessment of drought resistance//the Messenger of agricultural science. – 1974. - No. 9. – Page 102-107.
4. Kozhushko N. N., Volkov A.M., Udachin R. A., Udovenko G. V. Studying of drought resistance of collection samples of spring-sown field by laboratory methods//Agricultural biology. – 1977. – T. 12. - No. 4. – Page 529-533.
5. Saba J. Moghaddam M., Ghassemi K., Nishabouri M.R. Genetic Properties of Drought Resistance Indices//J. Agric. Sci. Technol/-2001. – Vol. 3: 43-49.
6. Farshadfar E., Sutka J. Multivariate analysis of drought tolerance in wheat substitution lines//Cereal Research communications. – 2003. Vol. 31. No. 1/2/-pp. 33-40.
7. Golabadi M., Arzani A., Maibody S.A.M. Mirmohammadi. Assessment of Drought Tolerance in Segregating Populations in Durum Wheat//African Journal of Agricultural Research Vol. 1 (5), Dezember. – 2006. pp. 162-171.
8. Lepekhov S. B. some principles of selection of spring-sown soft field on drought resistance and productivity in Altai Krai. Barnaul. – 2015. –150 pages.
9. Fernandez G.C.J. Effective Selection Criteria for Assessing Plant Stress Tolerance/G.C.J. Fernandez. In "Adaptation of Food Crops to Temperature and Water Stress Tolerance". Proc. of an Internat. Symp. (Ed): C.G. Kuo, Asian Vegetable research and Development Center: Taiwan. – 1992. – RR. 257-270.