ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ И СТАБИЛЬНОСТИ ОБРАЗЦОВ ФАСОЛИ ОВОЩНОЙ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Маракаева Т.В.¹ , Казыдуб Н.Г.²

¹ORCID: 0000-0001-9384-8112, Кандидат сельскохозяйственных наук, ²ORCID: 0000-0002-2234-9647, Доктор сельскохозяйственных наук, Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ И СТАБИЛЬНОСТИ ОБРАЗЦОВ ФАСОЛИ ОВОЩНОЙ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Аннотация

В статье приведены результаты изучения коллекционных образцов фасоли овощной (Phaseolus vulgaris L.) различного эколого-географического происхождения по продолжительности вегетационного периода, числу бобов с растения, массе семян с растения, массе 1000 семян и урожайности. Исследованы закономерности изменения этих признаков от условий среды. Выделены образцы с высокими показателями адаптивности – перспективные для дальнейшей селекции культуры в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Ключевые слова: фасоль овощная, образец, индекс условий, пластичность, стабильность.

Marakaeva T.V.¹, Kazydub N.G.²

¹ORCID: 0000-0001-9384-8112, PhD in Agriculture, 2ORCID: 0000-0002-2234-9647, PhD in Agriculture

ASSESSMENT OF ECOLOGICAL PLASTICITY AND STABILITY OF SAMPLES OF HARICOT OF WESTERN SIBERIA VEGETABLE IN THE CONDITIONS OF THE SOUTHERN FOREST-STEPPE

Abstract

Results of studying of collection samples of haricot vegetable are given in article (Phaseolus vulgaris L.) various ekologo-geographical origin on duration of the vegetative period, number of beans from a plant, the mass of seeds from a plant, the mass of 1000 seeds and productivity. Regularities of change of these signs from environment conditions are investigated. Samples with high rates of adaptability – cultures, perspective for further selection, in the conditions of the southern forest-steppe of Western Siberia.

Keywords: haricot vegetable, sample, index of conditions, plasticity, stability.

Большинство современных образцов фасоли овощной имеют достаточно высокий потенциал продуктивности, реализация которого сдерживается из-за их низкой гомеостатичности и чувствительности к неблагоприятным факторам среды [1].

В процессе селекции адаптивные свойства растений к стрессовым факторам среды даже имеют определенную тенденцию к ухудшению, что в ближайшем будущем может стать главной причиной сдерживания дальнейшего прогресса производства культуры [2]. В связи с этим одной из основных задач, которые стоят перед селекционерами фасоли, является создание оптимального генотипа растений, способного стабильно реализовывать свой потенциал и при этом оптимально реагировать на изменение условий выращивания.

Для характеристики потенциала модификационной и генотипической изменчивости отдельных признаков (или их групп) и видов растений используют термины «пластичность» и «стабильность». Пластичность (способность к изменчивости признаков), также, как и стабильность в варьирующих условиях внешней среды, рассматривают в качестве основных приспособительных свойств живых организмов [3]. Экологическая пластичность образца – способность стабильно формировать высокий, относительно других образцов, урожай генетически обусловленного качества в широком ареале при достаточном разнообразии погодных и агротехнических условий [4]. A.D. Bradshaw давал определение пластичности, как способности генотипа изменять величину признаков в разных условиях среды, а стабильности – как отсутствие пластичности [5].

При оценке образцов сельскохозяйственных культур по экологической пластичности и стабильности у учёных нет единого мнения. S.A. Eberhart и W.A. Russell считают, что лучшими являются средне пластичные образцы с высоким значением признака и высокой стабильностью в различныхусловиях выращивания [6].

Цель исследования заключается в проведении оценки адаптивных свойств образцов фасоли овощной различного эколого-географического происхождения и выделение перспективного исходного материаладля селекции.

Материал и методика. Материалом для исследований послужили 13 образцов фасоли овощной различного эколого-географического происхождения (Россия, Германия, Польша, Нидерланды, США), выделенных из коллекции по комплексу хозяйственно-ценных признаков.

Исследования проводились в 2013-2015 гг. на опытном поле  ФГБОУ  ВО Омский ГАУ.

Почвы опытного поля представлены черноземами обыкновенными, выщелоченными и лугово-черноземными. Для лугово-черноземной маломощной малогумусовой среднесуглинистой почвы характерен благоприятный гранулометрический состав для произрастания овощных культур. Порозность и аэрация хорошие. Относительное количество доступной влаги высокое – 62,5–64,4%.  Однако абсолютное ее содержание довольно низкое – 131,8–160,4 мм весной, летом – от 7–8 мм продуктивной влаги. Почва с низким содержанием гумуса – 4,8%, что определяет невысокое содержание в ней валового азота N–28%, Р₂О₅ –0,12%.

Годы исследований различались контрастными климатическими условиями, что позволило достоверно оценить образцы фасоли по пластичности и стабильности.

Полевые исследования, наблюдения и анализы проводились согласно Методическим рекомендациям ВИР [10]. Параметры экологической пластичности рассчитывали по методу S. A. Eberhart и B. А. Rusell в интерпретации В.А. Зыкина и др.

Результаты и обсуждения. Метеорологические условия в годы проведения исследований имеют контрастные показатели в период вегетации фасоли овощной, как по количеству осадков, так и по температурному режиму. Наиболее благоприятные условия для проявления признака продолжительность вегетационного периода фасоли овощной сложились в 2015 г. Индекс условий (lj) был положительным(0,23), а средний показатель признака (хi) равен 76,5 суток  (рисунок 1). Отрицательно на проявление данного признака сказались условия 2013 г. (lj=-0,38; хi=74,0)

Потенциальная возможность продуктивности фасоли велика. В наших исследованиях мы проанализировали следующие показатели структуры урожая: число бобов с растения, масса семян с растения, масса 1000 семян. Как видно из рисунка 2 в 2013 г. были наиболее благоприятные условия для проявления признака число бобов с растения. Для этого признака установлена прямолинейная зависимость от индекса условий среды – хi= 24,4, а lj=0,62. Согласно полученным данным, из изученной коллекции наибольшей экологической пластичностью по изученному признаку выделился образец Польская 14 (bi=9,26). Стоит отметить, что образцы: Памяти Рыжковой (bi=3,12), Ibiza (bi=2,67), Либретто (bi=1,69) и Золото Сибири (bi=1,60) также имели сильную реакцию на изменение условий среды. Низкими показателями стабильности (σdr²) в годы исследований характеризовались образцы: Золушка (σdr²=0,23), Маруся (σdr2=0,11) и Бона (σdr²=0,02).

Рис. 1 – Зависимость продолжительности вегетационного периода от условий среды

Рис. 2 – Зависимость числа бобов  с растения от условий среды

Наиболее благоприятные условия для проявления признака масса семян с растения изучаемых образцов фасоли овощной сложились в 2014 г. – lj=0,49; хi=20,68г (рисунок 3). В 2013г. индекс условий (lj) был отрицательным и составил -0,89, а средний показатель признака (хi) – 19,29 г.  Наглядная информация влияния условий среды на массу семян с растения образцов фасоли представлена линейной регрессией (рисунок 3). Наибольшими коэффициентом регрессии и реакцией на изменение условий среды по изученному признаку отличился образец Marion (bi=2,63).

 

Рис. 3 – Зависимость массы семян с растения от условий среды

 

Рис. 4 – Зависимость массы 1000 семян от условий среды

Также высокой экологической пластичностью по данному признаку характеризовались образцы: Сисаль (bi=2,53), Польская 25 (bi=2,52) и Польская 14 (bi=2,02). Низкими показателями массы семян с растения на протяжении трех лет изучения характеризовались: Золушка (σdr²=0,04), Маруся (σdr²=0,00) и Бона (σdr²=0,01).

На рисунке 4 видно, что для признака масса 1000 семян хорошие условия сложились в 2014 г.  (lj=2,05; хi=280 г). В 2013 г. индекс условий (lj) был отрицательным (-3,72). Наибольшим коэффициентом регрессии и наибольшей реакцией на изменение условий среды по данному признаку выделились образцы: Польская 14 (bi=5,17), Niver (bi=3,08), Сисаль (bi=2,77), Либретто (bi=2,59) и Памяти Рыжковой (bi=2,09).

Рис. 5 – Зависимость урожайности от условий среды

Наиболее благоприятные условия для урожайности изучаемых образцов фасоли овощной сложились в 2015 г. (lj=4,27; хi=545,01 г/м²) (рисунок 5). В 2014 г. индекс условий (lj) был отрицательным (-3,26), а средний показатель признака (хi) равен 537,4 г/м².  Такие образцы, как Ibiza (bi=10,15), Niver (bi=5,83), Памяти Рыжковой (bi=6,93) и Золото Сибири (bi=6,34) имели высокие коэффициенты регрессий по урожайности и высокую пластичность.

Заключение. В результате исследований установлена прямолинейная зависимость от условий среды средних показателей признаков продолжительности вегетационного периода, числа бобов с растения, массы семян с растения, массы 1000 семян и урожайности.

Из коллекции фасоли овощной выделены образцы с высокой стабильностью, средней пластичностью и высокими показателями ценных признаков, перспективные для селекционного и практического использования:

• по продолжительности вегетационного периода – Бона, Niver, Золото Сибири, Либретто и Золушка;
• по числу бобов с растения – Польская 14, Памяти Рыжковой, Ibiza, Либретто и Золото Сибири;
• по массе семян с растения – Marion, Сисаль, Памяти Рыжковой, Польская 25 и Польская 14;
• по массе 1000 семян – Польская 14, Niver, Сисаль, Либретто и Памяти Рыжковой;
• по урожайности – Ibiza, Niver, Памяти Рыжковой и Золото Сибири.

Таким образом, высокая вероятность получения новых генотипов с высоким адаптивным потенциалом при использовании в селекционном процессе образцов: Золото Сибири, Памяти Рыжковой,  Ibiza и Niver.

Литература

1. Казыдуб Н.Г. Сравнительная оценка хозяйственно-ценных признаков образцов фасоли (PHASEOLUS VULGARIS L.) и создание на их основе нового селекционного материала для условий южной лесостепи Западной Сибири/ Н.Г. Казыдуб, Т.В. Маракаева// Монография. - Омск, 2015.
2. Казыдуб Н.Г. Селекция фасоли овощной в южной лесостепи Западной Сибири/ Н.Г. Казыдуб, С.Ю. Пучкова, Т.В. Рассказова// Вестник Омского государственного аграрного университета. 2013. № 2 (10). С. 9-13.
3. Драгавцев В.А. Эколого-генетический скрининг генофонда и методы конструирования сортов сельскохозяйственных растений по урожайности, устойчивости и качеству. Методические рекомендации (новые подходы)/ В.А. Драгавцев// Спб: ВИР, 1997. – 49 с.
4. Жученко А.А. Мобилизация генетических ресурсов цветковых растений на основе их идентификациии систематизации/ А.А. Жученко// М., 2012. – 584 с.
5. Bradshaw A.D. Evolutionary significance of phenotypic plasticity in plants // Advances in Genetics, 1965. – Vol. 13. – P. 115-155.
6. Eberhart S.A., Russell W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop Sci., 1966. – V. 6, – P. 36- 8. Wricke G. Uber eine Method ezur Erfassung der Okologischen Streubreite in Feldversuchen // Z. Pflanzen zuchtuung, 1962. – V. 47, – P. 92-93.

References

1. Kazydub N. G. Comparative assessment of economic and valuable signs of samples of haricot (PHASEOLUS VULGARIS L.) and creation on their basis of new selection material for conditions of the southern forest-steppe of the Western Siberia / N. G. Kazydub, T.V. Marakaeva//the Monograph. - Omsk, 2015, P. 150
2. Kazydub N. G. Selection of haricot of vegetable Western Siberia in the southern forest-steppe / N. G. Kazydub, S.Yu. Puchkova, T.V. Rasskazova//Bulletin of Omsk state agricultural university. 2013. No. 2 (10). P. 9-13.
3. Dragavtsev V.A. Ekologo-genetichesky screening of a gene pool and methods of designing of grades of agricultural plants on productivity, stability and quality. Methodical recommendations (new approaches) / V.A. Dragavtsev//SPb: VIR, 1997. – P. 49
4. Zhuchenko A.A. Mobilization of genetic resources of flowering plants on the basis of their identification systematization / A.A. Zhuchenko//M., 2012. – P. 584
5. Bradshaw A.D. Evolutionary significance of phenotypic plasticity in plants // Advances in Genetics, 1965. – Vol. 13. – P. 115-155.
6. Eberhart S.A., Russell W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop Sci., 1966. – V. 6, – P. 36- 8. Wricke G. Uber eine Method ezur Erfassung der Okologischen Streubreite in Feldversuchen // Z. Pflanzen zuchtuung, 1962. – V. 47, – P. 92-93.