ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДОНОРОВ УСТОЙЧИВОСТИ К СНЕЖНОЙ ПЛЕСЕНИ (MICRODOCHIUM NIVALE FR.) ДЛЯ СОЗДАНИЯ СТАБИЛЬНО ПРОДУКТИВНЫХ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ (SECALE CEREALE L.)

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДОНОРОВ УСТОЙЧИВОСТИ К СНЕЖНОЙ ПЛЕСЕНИ (MICRODOCHIUM NIVALE FR.) ДЛЯ СОЗДАНИЯ СТАБИЛЬНО ПРОДУКТИВНЫХ СОРТОВ ОЗИМОЙ РЖИ (SECALE CEREALE L.)

Научная статья

Петровцева Н.А.^1, *, Есимбаева Е.М.², Копыл Т.В.³

^{1, 2, 3} Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Ленинградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Белогорка», Белогорка, Россия

* Корреспондирующий автор (petrovtseva-natalya[at]rambler.ru)

Аннотация

Представлены результаты 6-ти летней работы по изучению и созданию селекционного материала озимой ржи (Secale cereale L.) в условиях Северо-Западного региона России. Целью исследований было оценить перспективы использования доноров устойчивости к снежной плесени (Microdochium nivale Fr.) для создания стабильно продуктивных сортов озимой ржи. В задачи исследования входило изучение степени поражения снежной плесенью районированных по региону сортов и полученных на их основе гибридов озимой ржи на естественном инфекционном фоне, оценка их продуктивности, получение нового селекционного материала с вовлечением доноров устойчивости к снежной плесени и оценка его перспективности для дальнейшей селекционной работы. Результаты исследований показали, что включение в гибридизацию доноров устойчивости к снежной плесени позволяет получать образцы с более стабильной по годам продуктивностью, которые в дальнейшем могут стать основой для создания новых стабильно продуктивных сортов озимой ржи.

Ключевые слова: озимая рожь, снежная плесень, донор, устойчивость, гибрид, стабильность, продуктивность.

PROSPECTS FOR THE USE OF DONORS PERSISTENT TO SNOW MOLD (MICRODOCHIUM NIVALE FR.) FOR PRODUCTION OF STABLE PRODUCTIVE VARIETIES OF WINTER RYE (SECALE CEREALE L.)

Research article

Petrovtseva N.A.^1, *, Yesimbaeva E.M.², Kopyl T.V.³

^{1, 2, 3} Federal State Budgetary Institution of Science "Leningrad Research Institute of Agriculture" Belogorka," Russia, Leningrad region, Belogorka village

* Corresponding author (petrovtseva-natalya[at]rambler.ru)

Abstract

The results of a 6-year work on the study and creation of breeding material of winter rye (Secale cereale L.) under the conditions of the Northwest region of Russia are presented. The aim of the research was to evaluate the prospects for using donors persistent to snow mold (Microdochium nivale Fr.) to create stable productive winter rye varieties. The objective of the study was to consider the degree of lesions of snow mold of the regionalized areas and the hybrids of winter rye obtained on their basis on a natural infectious background, to evaluate their productivity, to obtain new breeding material with the involvement of donors persistent to snow mold and to assess its promise for further breeding. The results of studies show that the inclusion in the hybridization of donors resistant to snow mold enables obtaining samples with a more stable yield over the years, which, in the future, may become the basis for the creation of new stable productive varieties of winter rye.

Keywords: winter rye, snow mold, donor, persistency, hybrid, stability, productivity.

Введение

Рожь – одна из основных сельскохозяйственных культур России, однако сегодня наблюдается тенденция уменьшения её посевных площадей на всей территории Российской Федерации. Среди ряда указываемых исследователями причин [1, С. 22], одна из немаловажных – участившиеся эпифитотии снежной плесени (возбудитель – конидиальная стадия гриба Microdochium nivale (Fr.) Samuels & I.C. Hallett, класс Huphomycetes, порядок Tuberculariales, семейство Tuberculariacea, род Microdochium), в результате которых теряется до 30% урожая в каждый неблагополучный по заболеванию год, что сильно снижает рентабельность производства зерна ржи [2, С. 35], [3, С. 78]. Решение проблемы с помощью ряда агротехнических приемов не всегда эффективно, применение химических средств защиты растений не всегда возможно [4, С. 15], при этом значительно увеличивается себестоимость продукции, опять же в ущерб рентабельности. Сегодня же одним из важных достоинств озимой ржи считается то, что она является культурой низкого экономического риска, не требует высоких затрат и не имеет равных на низкоплодородных почвах, а также в экстремальных погодных условиях [1, С. 27], [5, С. 32], [6, С. 31]. Поэтому одним из основных решений задачи по снижению вредоносности снежной плесени на посевах озимой ржи нам, как и другим исследователям, видится создание новых сортов с повышенной устойчивостью к заболеванию [1, С. 33], [2, С. 35].

Материалы и методы

Исследования проводились в течение 6 лет в Гатчинском районе Ленинградской области на опытных полях ФГБНУ «Ленинградский НИИСХ «Белогорка» на естественном инфекционном фоне. В работу были включены диплоидные сорта и гибриды озимой ржи: 4 районированных по Северо-Западному региону сорта, 8 доноров устойчивости к снежной плесени и 30 созданных на базе ФГБНУ «Ленинградский НИИСХ «Белогорка» гибридов озимой ржи.

Почва на опытных полях – дерново-подзолистая, суглинистая, окультуренная с глубиной пахотного горизонта 20-25 см. Содержание гумуса – 2,0-2,3%, рН солевой вытяжки – 5,2-5,5. Органические удобрения вносились под предшественник – ранний картофель, в дозах, общепринятых для этой культуры, посевы ржи подкармливались один раз весной в период возобновления вегетации аммиачной селитрой в дозе 60 кг действующего вещества на гектар.

Селекционная работа проводилась в гибридных питомниках путем контролируемых скрещиваний (под изоляторами) районированных по Северо-Западному региону сортов и полученных на их основе гибридов с донорами устойчивости к снежной плесени и последующим индивидуально-семейным отбором в селекционных питомниках. Гибридные и селекционные питомники закладывались вручную на делянках площадью 1-2 м² в однократной повторности.

Сравнительная оценка сортов и гибридных семейств по устойчивости к снежной плесени и по продуктивности проводилась в питомниках конкурсного сортоиспытания (КСИ) и контрольных питомниках. Питомники КСИ закладывались механизированным способом согласно рекомендациям Всероссийского Института Растениеводства (ВИР) [7] на делянках площадью 15 м² в 3-х кратной повторности, контрольные питомники – по типу питомников КСИ на делянках площадью 10 м² в 2-х кратной повторности.

Оценка полученного материала осуществлялась согласно рекомендациям ВИР [7], [8]. Потенциальная продуктивность растений определялась уравнением прямолинейной множественной регрессии по массе зерна с колоса и по числу зерен с колоса [9, С. 127]. Статистическая обработка результатов измерений проводилась по Доспехову Б.А. [10]. Стандартом при проведении исследований служил районированный по Северо-Западному региону России сорт Волхова.

Результаты и обсуждение

За шесть лет исследований только три года оказались благополучны по заболеванию снежной плесенью. В 2012, 2015 и 2017 годах погодные условия сложились благоприятно для развития возбудителя, и современные высокопродуктивные районированные по региону сорта оказались слабоустойчивы к массовому распространению болезни. Результаты представлены в таблице 1. Поражение стандарта (сорт Волхова) в неблагополучные годы достигало 60%, сортов Былины и Эры – 55%. Лучше себя показали сорт Славия – количество пораженных растений не превышало 30% в самый неблагоприятный год, а также селекционируемая на неполегаемость недавно созданная в нашем институте популяция Короткостебельная – не более 40% пораженных растений. Таким образом, за шесть лет только у сорта Славия степень поражаемости растений снежной плесенью не превысила экономического порога вредоносности заболевания в 20%, однако устойчивость сорта к патогену не была стабильной и достаточно сильно колебалась по годам.

Оценка вероятных потерь урожая в результате поражения снежной плесенью проводилась путем подсчета разницы между потенциальной и фактической продуктивностью сорта. Потенциальная (прогнозируемая) продуктивность – расчетный параметр, отображающий прямолинейную зависимость потенциальной продуктивности сорта от фактической продуктивности колоса [9, С. 127]. Так как основной урон снежная плесень наносит за счет гибели растений и снижения густоты продуктивного стеблестоя [2, С. 35], справедливо считать разницу между потенциальной продуктивностью (ПП) и фактической продуктивностью (ФП) сорта в большой мере результатом вредоносности заболевания. Коэффициент корреляции между показателем разницы ФП–ПП и показателем степени поражения снежной плесенью составил от 0,56 до 0,88 у разных образцов (табл. 1, табл. 2).

Как видно из таблицы 1, более устойчивые к снежной плесени сорт Славия и Короткостебельная популяция показали за 6 лет изучения более стабильную по годам фактическую продуктивность, чем остальные исследуемые сорта. Потери урожая в неблагоприятные годы у более устойчивых сортов не превышали 16% (сорт Славия), в то время как у слабоустойчивых достигали 33% (сорт Волхова). За 6 лет общие потери урожая у сорта Славия составили 7%, у Короткостебельной популяции – 8%, у остальных сортов – от 14% (Былина и Эра) до 18% (Волхова). Таким образом, при потенциальной урожайности всех рассматриваемых сортов свыше 5 т/га, фактически за 6-ти летний период средняя урожайность не достигла этого показателя ни у одного сорта из-за сильного снижения продуктивности в неблагополучные по заболеванию снежной плесенью годы.

Несколько лет назад мы начали целенаправленную работу по выявлению доноров устойчивости к снежной плесени и их включению в селекционный процесс. К 2015 году при вовлечении в гибридизацию устойчивых к поражению снежной плесени сортов Кустан 45/24, Имериг, Саратовская 7, Альфа, Крона, Надежда, а также сорта Славия и Короткостебельной популяции были получены первые гибридные семейства, которые в течение трех лет изучались в контрольных питомниках по устойчивости к снежной плесени и по продуктивности (таблица 2). В результате нами было выделено 6 семейств, поражение которых снежной плесенью в любой год не превышало 20% (экономического порога вредоносности болезни), продуктивность была выше стандарта не менее чем на 10% и потери урожая составили не более 10% за весь изучаемый период. Несмотря на то, что 2016 и 2017 года были в целом неблагоприятны по погодным условиям на протяжении всей вегетации, что негативно сказалось на суммарной урожайности растений за исследуемый 3-х летний период, нами выявлено два семейства (27-14 и 20-14) с фактической средней за три года продуктивностью свыше 5 кг/10 м² (свыше 5 т/га), что позволяет предположить перспективность выбранного нами направления селекционной работы.

Таблица 1 – Результаты конкурсного сортоиспытания сортов озимой ржи по устойчивости к снежной плесени и по продуктивности

Таблица 2 – Перспективные семейства, созданные с использованием доноров устойчивости к снежной плесени озимой ржи

Выводы

Результаты проведенных исследований показали, что современные высокопродуктивные районированные по Северо-Западному региону сорта озимой ржи оказались недостаточно устойчивы к снежной плесени. В неблагополучные по заболеванию годы поражение их патогеном доходило до 60%, а разница между фактической и потенциальной продуктивностью достигала 30%. Очевидно, в ситуации с участившимися в настоящее время случаями эпифитотийного развития заболевания эти сорта не могут полностью раскрыть свой потенциал. Целенаправленное вовлечение в селекционный процесс доноров устойчивости к снежной плесени позволило получить несколько перспективных семейств, поражение которых патогеном в годы эпифитотий не превышало порога экономической вредоносности заболевания в 20%, а разница между потенциальной и фактической продуктивностью не превышала 15%. Таким образом, выбранное нами направление селекционной работы представляется перспективным в процессе создания новых высокопродуктивных сортов озимой ржи со стабильной по годам урожайностью.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Гончаренко А. А. Актуальные вопросы селекции озимой ржи / А. А. Гончаренко. – Москва: [б. и.], 2014. – 369 с.
2. Марьина-Чермных О. Г. Снежная плесень на посевах озимых зерновых культур / О. Г. Марьина-Чермных, Г.М. Хисматуллина // Вестник Марийского государственного университета.  – 2016. – Т. 2. – №3 (7). – С. 35-37.
3. Овсянкина А. В. Исходный материал в селекции озимой ржи к снежной плесени / А. В. Овсянкина // Плодоводство и ягодоводство России. – 2012. – Т.34. – №2. – С. 78-81.
4. Лаптиев А. Б. Средства защиты посевов озимых зерновых культур на ранних этапах их развития / А.Б. Лаптиев, О. В. Кунгурцева // Защита и карантин растений. – 2016. – №8. – С. 15-18.
5. Чайкин В. В. Зимо- и засухоустойчивость озимой ржи в условиях Центрально-Черноземного региона / В.В. Чайкин, А. А. Тороп // Земледелие. – 2017. – №2. – С. 32.
6. Фатыхов И. Ш. Научное наследие А. И. Золотарева – основа адаптивных технологий возделывания озимых хлебов / И. Ш. Фатыхов // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. – 2013. – №1 (34). – С. 31-35.
7. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур // Москва: Колос, 1971. – Выпуск 2-й. – 239 с.
8. Международный классификатор СЭВ рода Secale L. // Ленинград: [б. и.], 1984. – 43 с.
9. Попов Г. И. Селекция и семеноводство озимой ржи / Г. И. Попов, В. Т. Васько // Ленинград: Колос, 1979. – 224 с.
10. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. – Москва: Колос, 1968. – 336 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Goncharenko A. A. Aktual'nye voprosy selekcii ozimoj rzhi [Pressing questions of the winter rye breeding] / A. A. Goncharenko. – Moscow, 2014. – 369 p. [in Russian
2. Mar'ina-Chermnyh O. G. Snezhnaya plesen' na posevah ozimyh zernovyh kul'tur [Snow mold on winter crops] / O. G. Mar'ina-CHermnyh, G. M. Hismatullina // Vestnik Marijskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Mari State University]. – 2016. – Т. 2. – №3 (7). – P. 35-37. [in Russian]
3. Ovsyankina A. V. Iskhodnyj material v selekcii ozimoj rzhi k snezhnoj pleseni [Source material in winter rye breeding to snow mold] / A. V Ovsyankina // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii [Fruit growing and berry growing in Russia]. – – Т.34. – №2. – P. 78-81. [in Russian]
4. Laptiev A. B. Sredstva zashchity posevov ozimyh zernovyh kul'tur na rannih ehtapah ih razvitiya [Plant protection chemicals at early stages of winter cereal crops development] / A. B. Laptiev, O. V. Kungurceva // Zashchita i karantin rastenij [Plant protection and quarantine]. – 2016. – №8. – P. 15-18. [in Russian]
5. Chajkin V.V. Zimo- i zasuhoustojchivost' ozimoj rzhi v usloviyah Central'no-CHernozemnogo regiona [Winter rye winter hardiness and drought resistance in the conditions of the Central black earth region of Russia] / V.V. CHajkin, A.A. Torop // Zemledelie [Land cultivation]. – – №2. – P. 32. [in Russian]
6. Fatyhov I. Sh. Nauchnoe nasledie A. I. Zolotareva – osnova adaptivnyh tekhnologij vozdelyvaniya ozimyh hlebov [The scientific legacy of A. I. Zolotarev – based on adaptive technology of cultivation of winter crops] / I. Sh. Fatyhov // Vestnik Izhevskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii [Bulletin of the Izhevsk agricultural Institute (Academy)]. – 2013. – №1 (34). – P. 31-35. [in Russian]
7. Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya sel'skohozyajstvennyh kul'tur [Methods of state variety testing of agricultural crops] // Moscow, 1971. – T.2. – 239 p.
8. Mezhdunarodnyj klassifikator SEV roda Secale L. [International classification of genus Secale L.] // Leningrad, 1984. – 43 p.
9. Popov G. I. Selekciya i semenovodstvo ozimoj rzhi [Winter rye breeding and seed growing] / G. I. Popov, V. T. Vas'ko // Leningrad, 1979. – 224 p.
10. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta [Methods of field experience] / B. A. Dospekhov // Moscow, 1968. – 336 p.