ФОРМИРОВАНИЕ ПРОДУКТИВНЫХ И АДАПТИВНЫХ СВОЙСТВ У КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ Linum usitatissimum L. РАЗЛИЧНОГО ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОДУКТИВНЫХ И АДАПТИВНЫХ СВОЙСТВ У КОЛЛЕКЦИОННЫХ ОБРАЗЦОВ Linum usitatissimum L. РАЗЛИЧНОГО ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ
Аннотация
В статье отражены результаты полевого тестирования 60 образцов льна-долгунца по урожайности соломы, тресты, волокна в северной лесостепной агроклиматической зоне Тюменской области. Установлены фенотипические различия по параметрам адаптивной способности, стабильности и селекционной ценности. В результате дисперсионного анализа установлен достоверный (р>0,05) вклад генотипа (фактор А), среды (фактор В) и генотип-средовых взаимодействий (АхВ) в проявление изучаемых признаков в контрастных климатических условиях. На основании многолетнего (2017-2020 гг.) полевого изучения льна выявлены источники по урожайности соломы (21 шт.), тресты (19 шт.), волокна (6 шт.), семенам (9 шт.), которые рекомендуем использовать в качестве исходного материала для селекции.
1. Введение
Одним из факторов, обеспечивающих максимальный уровень высококачественной продукции, является сорт. Поскольку урожайность определяется состоянием всей системы «генотип-среда», возникает необходимость комплексного подхода к повышению потенциала онтогенетической адаптации , , . Селекция на устойчивость к неблагоприятным (абиотическим и биотическим) факторам окружающей среды играет ведущую роль в большинстве селекционных программ , . Комплексная оценка по параметрам адаптивности и стабильности генотипов позволяет выделить перспективные источники высокой потенциальной продуктивности, экологической устойчивости. Наибольшую ценность в экологической селекции представляют образцы, сочетающие эти признаки . Цель исследования – установление параметров адаптивности, стабильности и селекционной ценности образцов льна-долгунца в Тюменской области.
2. Методы и принципы исследования
В качестве объекта исследований использованы 60 образцов льна-долгунца различного эколого-географического происхождения из генетического фонда льна кафедры ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры Института биологии Тюменского государственного университета. Полевое изучение образцов проводили в 2017-2020 гг. на опытном полигоне для изучения генетического разнообразия культурных растений биостанции «Озеро Кучак» (Нижнетавдинский район, Тюменская область). Посев семян осуществляли на опытных делянках с учетной площадью 1 м2, в трехкратной повторности, с рандомизированным размещением. Почва участка дерново-подзолистая супесчаная, с содержанием гумуса 3,6%, подвижных форм фосфора – 3434 мг/кг, обменного калия – 234,0 мг/кг почвы. Предшественник – зерновые культуры. Уборку растений льна с каждой делянки выполняли вручную при наступлении фазы ранней желтой спелости . Вегетационные периоды во время проведения исследований, различались по тепло- и влагообеспеченности: 2018 и 2020 годы были слабозасушливыми, остальные – влажными, что дало возможность провести более объективную оценку коллекционного материала и выявить наиболее продуктивные из них с высокими адаптивными свойствами.
Анализ параметров адаптивности и стабильности генотипов льна-долгунца проводили по методике, предложенной А.В. Кильчевским и Л.В. Хотылевой . Статистический анализ – по методике, изложенной Б.А. Доспеховым . Достоверность различий (при р <0,05) между образцами выполняли с использованием t-критерия Стьюдента.
3. Основные результаты
Результаты и их обсуждение. Урожайность является определяющим показателем каждого образца льна. Многофакторный дисперсионный анализ, позволил установить достоверные различия между образцами по генотипическим и средовым особенностям формирования продуктивности.
Таблица 1 - Результаты многофакторного дисперсионного анализа за 2017-2020 гг
Источник варьирования | df | mS | Fфакт. |
Урожайность соломы | |||
Фактор А (генотип) | 59 | 1234,54 | 2,17** |
Фактор Б (окружающая среда) | 3 | 2456,92 | 4,32** |
Взаимодействие факторов (АхБ) | 116 | 1568,34 | 2,76** |
Случайный фактор (С) | 118 | 567,45 | - |
Урожайность тресты | |||
Фактор А (генотип) | 59 | 894,52 | 1,95** |
Фактор Б (окружающая среда) | 3 | 3234,14 | 7,07** |
Взаимодействие факторов (АхБ) | 116 | 987,35 | 2,16** |
Случайный фактор (С) | 118 | 456,81 | - |
Урожайность семян | |||
Фактор А (генотип) | 59 | 3456,13 | 27,84 |
Фактор Б (окружающая среда) | 3 | 8934,55 | 71,99** |
Взаимодействие факторов (АхБ) | 116 | 1009,43 | 8,13* |
Случайный фактор (С) | 118 | 124,10 | - |
Урожайность волокна | |||
Фактор А (генотип) | 59 | 2891,1 | 4,17** |
Фактор Б (окружающая среда) | 3 | 3076,1 | 4,44** |
Взаимодействие факторов (АхБ) | 116 | 1534,0 | 2,20** |
Случайный фактор (С) | 118 | 696,2 | - |
Примечание: df – степень свободы, mS – средний квадрат; Fфакт. – фактическое значение критерия Фишера; различия достоверны при 95,0% (*) и 99,0% (**) уровне значимости
Кильчевским А.В. и Хотылевой Л.В. , предположена оценка генотипов в различных средовых условиях с выявлением общей и специфической адаптивной способности, и стабильности, что может способствовать повышению эффективности индивидуального отбора с учетом селекционной ценности генотипов. Критерием, характеризующим среднее значение признака в различных условиях среды, является общая адаптивная способность (ОАС), а все отклонения показателей от нее в конкретной среде, позволяет охарактеризовать специфическая адаптивная способность (САС). Высокий уровень САС может указывать на стабильность генотипа при различных параметрах среды
Выявлены образцы с положительными значениями общей адаптивной способности (ОАС) по урожайности: соломы – Львовскій 7 (203,0), Ikar 332 (203,0), Izolda (164,4), Грант (132,0), Upite-2 (151,4), В-164 (132,0), Drakkar (119,4), Wiko (117,7), Томич (109,7), Alizee (108,4), Тімірязівець (106,0), Luzacija (93,0), Suzanne (72,7), АР4 (27,4), T. Tammes st. 19 (14,0); тресты – Honkei 35 (156,8), Томский-16 (132,2), Томский-18 (91,4), Глiнум (34,5), Ikar 332 (25,9). Львовскій 7 (21,6), Biei Shinshu (8,3), Karnobat-448 (3,3); волокна – Sheyenne (45,2), № 422 (36,5), Honkei 35 (18,9), Ярок (10,7); семян – Томич (12,7), Дукат (4,9), 7052 (4,7), Tammes v (2-69) (1,3), Львовскій 7 (21,6), Biei Shinshu (14,1), Karnobat-448 (12,0), Luzacija (8,8), Грант (8,4), В-164 (5,3), Ikar 332(1,0). Полученные данные отражают средний и высокий уровень продуктивности, на который оказывают условия выращивания, что следует учитывать при подборе сортов льна для конкретных агроэкологических зон Тюменской области.
Специфическая адаптивная способность (САС) отражает возможности генотипа реагировать на особенности действия абиотических факторов, и при складывающихся благоприятных условиях он может формировать высокую продуктивность , , , . Экологически стабильными по урожайности соломы были Маяк (109,6), Дукат (94,0), T. Tammes st 19 (56,4), Ярок (33,9), № 422 (20,1), Minamishu (10,3); тресты – Дукат (134,9), Восход (104,4), Ярок (90,6) Львовскій 7 (51,8), Biei Shinshu (10,7); волокна – Wiko (93,4), Грант (80,7), Alizee (66,1), Тімірязівець (45,7), Luzacija (11,4); семян – Грант (64,5), Ива (34,2), Маяк (16,4), Honkei 35 (10,2), Томский-16 (9,6). Полученные данные подтверждают значительное влияние условий окружающей среды на формирование продуктивности, в связи с чем, выделенные образцы представляют практическую ценность как исходный материал в селекционном процессе.
Относительная стабильность (Sgi) в ряде случаев обусловлена максимальным проявлением особенностей генотипа и в меньшей степени зависит от общей адаптивной способности , , что можно учитывать в селекции на стабильность урожайности. Среди изученных образцов максимальными показателями Sgi по урожайности характеризовались: АР3 (58,5), Дукат (42,2), Грант (30,1), Томич (22,2) – солома; Colchagui M.A.g. (76,09), Тімірязівець (93,4), Маяк (73,2), Грант (60,1) – треста; Ярок (82,2), Томич (64,4) – волокно; Ярок (73,9), 5.772.-5-19 (72,5), АР3 (70,9), Томич (67,4), T. Tammes B. (81,9), Texa (80,2), Colchagui M.A.g. (76,0), Тімірязівець (73,5) – семена.
Селекционная ценность генотипа (CZGi) отражает сравнительную оценку видов и сортов растений, с учетом среды, как фона для проведения отбора ценных форм с одновременной диагностикой растений с учетом ОАС и вариансы САС , . На основании выполненных расчетов в группу образцов с высокой селекционной ценностью отнесены: Томский-16 (10,5), Грант (8,2), Томич (4,1), Colchagui M.A.g. (3,5) (солома); Томич (6,5), Дукат (5,0), Львовскій 7 (3,2), Biei Shinshu (2,0) (тресты); Alizee (9,2), Томский-17(6,8), Томский-18(6,0), Томский-16 (5,1) (волокно). Bertelsdorfer (10,4), Svalof (7,7), Томский-16 (6,6), Томский-17(4,3) (семена).
Корреляционный анализ выявил высокую положительную достоверную связь (при Р>0,05) между средними показателями продуктивности и общей адаптационной способности (r=0,95). Установлена средняя сила связи селекционной ценности генотипа с относительной стабильностью (r=0,65), средними значениями продуктивности (r=0,54), общей адаптационной способностью (r=0,55). Относительная стабильность генотипа характеризовалась слабой обратной связью с урожайностью (r=-0,08) и общей адаптационной способностью (r=-0,06).
4. Заключение
По результатам проведенных исследований в общей фенотипической изменчивости льна по урожайности соломы, тресты, волокна, семян установлено достоверное долевое участие генотипа (фактор А, 25,6; 12,3; 20,8; 30,0% соответственно), среды (фактор Б, 42,0; 65,1; 50,2; 53,8) и их взаимодействия (АхБ, 31,2; 19,4; 28,9; 15,6). Высокой селекционной ценностью по показателям комплексной оценки характеризовались 13 образцов (Томский-16, Грант, Томич, Colchagui M.A.g., Томич, Дукат, Львовскій 7, Biei Shinshu, Alizee, Томский-17, Томский-18, Bertelsdorfer, Svalof), которые можно рассматривать как перспективные для использования в селекции и сельскохозяйственной практике.