ОСОБЕННОСТИ СЕЛЕКЦИИ СОИ В СИБИРИ

Рожанская О.А.¹, Потапов Д.И.², Чураков А.А.³, Халипский А.Н.⁴

¹Доктор биологических наук, старший научный сотрудник, ²Кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, Сибирский научно-исследовательский институт кормов; ³Кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, ⁴Доктор сельскохозяйственных наук, доцент, Красноярский государственный аграрный университет

ОСОБЕННОСТИ СЕЛЕКЦИИ СОИ В СИБИРИ

Аннотация

Для импортозамещения сои и расширения её посевов в Сибири необходимы новые сорта с повышенной продуктивностью и засухоустойчивостью. Цель работы — создание нового селекционного материала сои, задачи — расширение генетической изменчивости, отбор высокопродуктивных и скороспелых форм, оценка адаптивности к эколого-географическим условиям Сибири. Селекционный материал создаётся методом многократного индивидуального отбора из линий, полученных с использованием сомаклональной изменчивости и индуцированного γ-мутагенеза на базе сорта СибНИИК-315. Изучена зависимость хозяйственных признаков сои от гидротермических условий за период 1998–2015 гг. в районе Новосибирска. Представлены результаты селекционного изучения экспериментальных линий, сочетающих скороспелость с высокой семенной продуктивностью в сложных погодных условиях Сибири и превосходящих по адаптивности исходный сорт. С 2013 г. успешно проходит Государственное сортоиспытание скороспелый и высокоурожайный сорт сои СибНИИК-9 (сортообразец 9 RS). Подготовлен к передаче в ГСИ ещё более скороспелый сортообразец 8 RS.

Ключевые слова: соя, селекция, Сибирь, биотехнология, адаптивность

 

Rozhanskaya O.A.¹, Potapov D.I.², Churakov A.A.³, Khalipskiy A.N.⁴

¹ PhD in Biology, Senior researcher, ² PhD in Agriculture, Senior researcher, Siberian Research Institute of Fodder; ³ PhD in Agriculture, Leading researcher, ⁴ PhD in Agriculture, Associate professor, Krasnoyarsk State Agrarian University

SOYBEAN SELECTION PECULIARITIES IN SIBERIA

Abstract

There is a need for new soybean varieties with increased productivity and draught-resistance for import substitution and expansion of its crops in Siberia. The aim of the work is to create new breeding material of soybean, the tasks are to broaden the genetic variability, to select highly productive and early-maturing forms, to evaluate the adaptability to ecological and geographical conditions of Siberia. Breeding material is created from the individually selection of lines produced using somaclonal variability and γ-mutagenesis based on the cultivar SibNIIK-315. The article presents the dependence of the agronomic traits of soybean on hydrothermal conditions during 1998-2015, in Novosibirsk district. The article presents the results of experimental study of breeding lines that combine soon-ripeness with high seed production in the harsh weather conditions of Siberia and the superior adaptability of the cultivar SibNIIK-315. Starting in 2013, early maturing and high yielding variety of soybean SibNIIK-9 (9 RS  variety of the breed) is successfully passing the State trial procedures. The ultra early-maturing variety 8 RS has been prepared for State trial procedures.

Keywords: soybean, breeding, Siberia, biotechnology, adaptability.

 

Соя в России возделывается преимущественно на полях Приморья, Приамурья, Поволжья и Кубани. Попытки интродукции в Сибири предпринимались с 1950-х годов. В. Б. Енкен [1] определил, что биологический минимум для роста и развития сои составляет 10 °С, а оптимальная температура для любой фазы развития – не ниже 20 °С. Май и сентябрь в Сибири зачастую имеют среднесуточную температуру ниже 10 °С, но наиболее опасны для сои раннеосенние заморозки, повреждающие незрелые семена.

Первый сибирский сорт СибНИИК 315 создан В. Е. Гориным с коллегами [2] путём отбора из шведского образца коллекции ВИР (к-5828), включен в Госреестр РФ в 1991 г., и в настоящее время допущен к использованию в пяти регионах России и Казахстане, сочетая в себе скороспелость с высокой семенной продуктивностью. Сибирские сорта Омская 4, Алтом, СибНИИСХоз 6, Дина, Эльдорадо, Золотистая, Надежда, Сибирячка, допущенные к возделыванию в 1993–2013 гг. в Западной Сибири и других регионах страны, засухоустойчивы, не полегают, имеют урожайность 1,5–2,5 т/га. Тем не менее, существует потребность в новых сортах «сибирского» экотипа с повышенной продуктивностью и устойчивостью к гидротермическим стрессорам [3, 4].

В мировой селекции XXI века приоритетными считаются методы генной инженерии, однако безопасность использования ГМО не доказана и вызывает серьёзные опасения экологов. Поэтому в некоторых государствах, в том числе в России, запрещено возделывание ГМ растений, и традиционные методы селекции по-прежнему обеспечивают создание новых сортов. На наш взгляд, остался недооценённым биотехнологический метод сомаклональной изменчивости, ведущий к эффективному увеличению базы отбора. Нами доказано появление качественных наследуемых вариаций и значительное увеличение дисперсии по количественным признакам в популяциях сомаклонов сои по сравнению с исходным сортом СибНИИК-315 и экспериментальными формами, полученными под действием мутагенов [5, 6]. Коллекции сомаклонов и мутантов сои, проходящие селекционное изучение в различных регионах Сибири и Казахстана, продемонстрировали более высокую, чем исходный сорт, частоту встречаемости форм с повышенной онтогенетической адаптацией к новым эколого-географическим условиям [7, 8].

Цель нашей работы — создание нового селекционного материала сои для условий Сибири. Задачи: расширение генетической изменчивости, отбор высокопродуктивных и скороспелых форм, оценка адаптивности к эколого-географическим условиям Сибири.

Методика и условия

Для создания исходного материала применяли многократный индивидуальный отбор из линий, полученных с использованием сомаклональной изменчивости и индуцированного γ-мутагенеза на базе сорта СибНИИК-315 [5]. Селекционные признаки перспективных сортообразцов изучены в полевых питомниках, заложенных по методике ВИР, в период с 2008 по 2015 гг. Посев проводился по пару 18–25 мая, способ посева широкорядный с площадью питания растения 60×5 см. Достоверность различий средних определяли путём дисперсионного анализа с помощью пакета программ «Снедекор» [9].

Опытные поля расположены в лесостепи Западной Сибири (г. Новосибирск), почва — чернозём выщелоченный среднесуглинистый, pH почвенного раствора 6,6. Климат континентальный, умеренно прохладный, умеренно засушливый, с продолжительной суровой зимой и коротким жарким летом, сумма эффективных температур варьирует в пределах 1800–2100 °С; безморозный период варьирует от 92 до 141 дня; годовая сумма осадков составляет 350–400 мм с колебаниями от 200 до 600 мм при средней испаряемости 480 мм. Характерной особенностью климата является максимум осадков во второй половине лета: по данным Огурцовской ГМС, среднемноголетний гидротермический коэффициент (ГТК) по Селянинову не превышает 0,9 в первой половине лета, достигает 1,3 в конце июля и 1,7 в начале августа.

Результаты и обсуждение

Корреляционный анализ позволил оценить степень зависимости признаков исходного сорта сои СибНИИК 315 от погодных условий Новосибирска в соответствии с главными направлениями селекции (рис.).

Рис. — Коэффициенты парных корреляций по Пирсону (R) признаков сои СибНИИК 315, суммы осадков и среднемесячных температур вегетационных сезонов 1998-2009 гг.

(Пороги достоверности на уровне 5%: R =0,4578; на уровне 10%: R =0,3842)

Установлено, что длина вегетационного периода прямо и тесно связана с количеством осадков в июне и особенно июле, и слабее связана обратными корреляциями со среднесуточной температурой воздуха этих месяцев. Продолжительный период вегетации способствует увеличению крупности и всхожести семян сои. Масса семян на растении прямо связана с количеством осадков в летние месяцы. Высокая температура июля зачастую снижает массу семян, прямо зависящую от их количества и крупности. Масса 1000 семян сои особенно сильно зависит от июльской погоды, прямо коррелируя с суммой осадков, обратно – с температурой воздуха. Всхожесть семян имеет прямые связи с количеством осадков в июле и августе (в период формирования и налива семян), и обратную корреляцию с июльской температурой. Впрочем, не слишком тесная зависимость элементов семенной продуктивности от обилия осадков и тепла позволяет обеспечивать относительно стабильный уровень урожайности сои «сибирского» экотипа в годы с разным гидротермическим режимом.

Исходя из результатов корреляционного анализа, для увеличения урожайности и качества семян сои в условиях Сибири требуется повышение устойчивости новых сортов к летней засухе и жаре на фоне толерантности к обильным осадкам в июне–июле, удлиняющим период вегетации.

Отбор перспективных сомаклонов сои проводился в селекционном питомнике 2008 г. Вследствие раннеосеннего заморозка 3 сентября 2009 г. большинство высокопродуктивных линий не вызрели и были отбракованы, дальнейшее селекционное изучение проходили три образца (табл.).

Таблица 1 — Результаты полевых испытаний потомств сомаклонов сои (2009-2015 гг.)

Примечания: *разница со стандартом достоверна на 5%-ном уровне значимости;  St – стандарт (исходный сорт) СибНИИК 315; 2009–2010 гг. — контрольное испытание; 2011–2015 гг. — конкурсное сортоиспытание

Нестабильность распределения гидротермических ресурсов позволила оценить адаптивность изучаемых линий к разным погодным условиям. Годы 2009–2011 и 2013 выделялись холодным летом, 2012 г. — экстремально высокой температурой воздуха в июне–июле (до +37 °С), 2014 г. — очень холодным началом лета с последующей жарой.

Что касается режима увлажнения, то на смену сырому летнему сезону 2009 года пришли три засушливых, затем дождливый 2013 и нестабильный 2014, и лишь сезон 2015 г. в целом был благоприятным для сои, несмотря на чрезмерное обилие осадков в период появления всходов.

Продолжительность вегетационного периода исходного сорта СибНИИК-315 варьировала в пределах 81–105 суток, изучаемых сортообразцов — от 79 до 107 суток. Образец 8 RS созревал в среднем на 2 суток раньше исходного сорта, остальные немного позднее, ежегодно успевая достигнуть полной спелости до заморозков.

Урожайность исходного сорта колебалась от 133 до 218 г/м², изучаемые образцы в среднем превосходили его на 6–13% (в отдельные годы до 30%). Особенно высокую прибавку урожайности дали линии 8 RS и 9 RS в 2012 г., отличавшемся жёстокой засухой в июне–июле. Повышенная семенная продуктивность в разнообразных неблагоприятных погодных условиях говорит о более высокой адаптивности генотипов по сравнению с исходным сортом.

По нашим данным, у сомаклонов происходит увеличение размаха наследуемых вариаций количественных признаков, при этом изменение распределения является симметричным, если в ходе создания исходного сорта не проводился отбор по данному признаку. Отселектированные признаки демонстрируют асимметричность распределения в виде преобладания вариантов с «ухудшением» ценного параметра. Асимметричное распределение вариаций у сомаклонов сои обнаружено по длине вегетационного периода и семенной продуктивности [7], поэтому необходим тщательный отбор новых генотипов, обладающих такими малосовместимыми признаками, как скороспелость и высокая урожайность.

С 2013 г. передан в Государственное сортоиспытание скороспелый и высокоурожайный сорт сои СибНИИК-9 (линия 9 RS), подготовлен к передаче в ГСИ ещё более скороспелый образец 8 RS.

Заключение

Результаты наших исследований на примере сорта сои СибНИИК-315 показали, что июль в Сибири является критическим периодом для формирования урожая. Однако не слишком тесная зависимость от обилия осадков и тепла позволяет обеспечивать относительно стабильный уровень урожайности сои «сибирского» экотипа в годы с разным гидротермическим режимом за счёт варьирования элементов семенной продуктивности. Для увеличения урожайности и качества семян сои в условиях Сибири требуется повышение устойчивости новых сортов к летней засухе и жаре на фоне толерантности к обильным осадкам в июне–июле, удлиняющим период вегетации. Скороспелость является основным требованием, поскольку соя не выносит заморозков в период налива и созревания семян.

Сомаклональная изменчивость увеличивает размах наследуемых вариаций количественных признаков, в том числе в сторону повышения урожайности и сокращения периода вегетации. Нами созданы и отобраны линии, сочетающие признаки скороспелости и высокой семенной продуктивности в сложных погодных условиях Сибири. Повышенная семенная продуктивность в разнообразных неблагоприятных погодных условиях говорит о более высокой адаптивности новых образцов по сравнению с исходным сортом СибНИИК-315. С 2013 г. успешно проходит Государственное сортоиспытание скороспелый и высокоурожайный сорт сои СибНИИК-9 (сортообразец 9 RS). Подготовлен к передаче в ГСИ ещё более скороспелый сортообразец 8 RS.

Литература

1. Енкен В.Б. Соя. М.: Сельхозгиз,1959. 622 с.
2. Горин В.Е. Новый сорт сои для условий Сибири / Исходный материал и результаты селекции кормовых культур: Науч.-техн. бюл. Новосибирск, 1994. Вып. 1. С. 6-12.
3. Омельянюк Л.В., Асанов А.М. Продуктивность образцов зернобобовых культур, созданных в ГНУ СибНИИСХ, в зависимости от погодных условий вегетационного периода // Достижения науки и техники АПК, 2013. № 5. С. 17-20.
4. Чураков А. А., Валиулина Л. И. Исходный материал для селекции скороспелых сортов сои в Красноярском крае // Вестник НГАУ, 2013. № 4 (29). С. 48–52.
5. Рожанская О.А., Полюдина Р.И. Особенности селекции сои с использованием методов сомаклональной изменчивости и мутагенеза в условиях Западной Сибири // Сиб. вест. с-х. науки, 2012. №4. С. 69-76.
6. Рожанская О.А. Соя и нут в Сибири: культура тканей, сомаклоны, мутанты. – Новосибирск: Юпитер, 2005. 155 с.
7. Рожанская О.А., Дидоренко С.В. Селекционное изучение сибирских сомаклонов сои и нута в Казахстане / Развитие АПК азиатских территорий: Тр. XI Междунар. конф. (Новосибирск, 25-27 июня 2008 г.) Кемерово: Кузбассвузиздат, 2008. С. 195-200.
8. Омельянюк Л.В. Селекция гороха и сои для условий Западной Сибири / Автореф. дис… д-ра биол. наук / Тюмень, 2015. 34 с.
9. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере / ГУП РПО СО РАСХН, 2009: pdf: 1.94 Mib/ http://mirknig.com/2012/04/30/prikladnaya-statistika-na-kompyutere.html.

References

1. Enken V.B. Soja. M.: Sel'hozgiz,1959. 622 s.
2. Gorin V.E. Novyj sort soi dlja uslovij Sibiri / Ishodnyj material i rezul'taty selekcii kormovyh kul'tur: Nauch.-tehn. bjul. Novosibirsk, 1994. Vyp. 1. S. 6-12.
3. Omel'janjuk L.V., Asanov A.M. Produktivnost' obrazcov zernobobovyh kul'tur, sozdannyh v GNU SibNIISH, v zavisimosti ot pogodnyh uslovij ve-getacionnogo perioda // Dostizhenija nauki i tehniki APK, 2013. № 5. S. 17-20.
4. Churakov A. A., Valiulina L. I. Ishodnyj material dlja selekcii skorospelyh sortov soi v Krasnojarskom krae // Vestnik NGAU, 2013. № 4 (29). S. 48–52.
5. Rozhanskaja O.A., Poljudina R.I. Osobennosti selekcii soi s ispol'zovaniem metodov somaklonal'noj izmenchivosti i mutageneza v uslovijah Zapadnoj Sibiri // Sib. vest. s-h. nauki, 2012. №4. S. 69-76.
6. Rozhanskaja O.A. Soja i nut v Sibiri: kul'tura tkanej, somaklony, mutanty. – Novosibirsk: Jupiter, 2005. 155 s.
7. Rozhanskaja O.A., Didorenko S.V. Selekcionnoe izuchenie sibirskih so-maklonov soi i nuta v Kazahstane / Razvitie APK aziatskih territorij: Tr. XI Mezhdunar. konf. (Novosibirsk, 25-27 ijunja 2008 g.) Kemerovo: Kuzbassvuziz-dat, 2008. S. 195-200.
8. Omel'janjuk L.V. Selekcija goroha i soi dlja uslovij Zapadnoj Sibiri / Avtoref. dis… d-ra biol. nauk / Tjumen', 2015. 34 s.
9. Sorokin O.D. Prikladnaja statistika na komp'jutere / GUP RPO SO RASHN, 2009: pdf: 1.94 Mib/ http://mirknig.com/2012/04/30/prikladnaya-statistika-na-kompyutere.html.