NEW GENOTYPES OF BARLEY DISTINGUISHED BY THE COMPLEX OF ECONOMICALLY VALUABLE CHARACTERISTICS

Ершова Л.А.¹, Голова Т.Г.²

¹кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией селекции ярового ячменя, ²кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции ярового ячменя

^1,2Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева

НОВЫЕ ГЕНОТИПЫ ЯЧМЕНЯ, ВЫДЕЛЕННЫЕ ПО КОМПЛЕКСУ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ

Аннотация

Приведены результаты изучения сортов ячменя для использования в качестве исходных форм в условиях недостаточного увлажнения.  Показана эффективность скрещиваний экологически отдаленных форм в селекции на продуктивность и засухоустойчивость. В качестве материнского компонента целесообразно использование степных генотипов. Выделен ценный селекционный материал, характеризующийся высокой кустистостью, крупным колосом, устойчивостью к полеганию и болезням.

Ключевые слова: яровой ячмень, исходный материал, скрещивание, эффективность отбора.

Yershova L.A.¹, Golova T.G.²

¹PhD in Agriculture, Head of the Laboratory of Spring Barley Selection, ²PhD in Agriculture, Leading Researcher of the Laboratory of Spring Barley Selection

^1,2Scientific Research Institute of Agriculture of the Central Black Earth Zone named after V.V. Dokuchaev

NEW GENOTYPES OF BARLEY DISTINGUISHED BY THE COMPLEX OF ECONOMICALLY VALUABLE CHARACTERISTICS

Abstract

The article contains the results of studying barley varieties to be used as source forms under the conditions of insufficient moisturizing. The efficiency of crossing ecologically remote forms in selection aimed at productivity and drought resistance is shown. It is expedient to use steppe genotypes as a maternal component. Valuable selection material is distinguished and it is characterized by high bushiness, a large ear, resistance to lodging and diseases.

Keywords: spring barley, source material, crossing, selection efficiency.

Для обеспечения производителей зерна ячменя сортами с высокой и стабильной урожайностью, селекция этих сортов должна быть ориентирована на специфические особенности зоны. Высокая и стабильная урожайность сельскохозяйственных растений может быть обеспечена лишь при условии сочетания в сорте высокой потенциальной продуктивности и устойчивости к неблагоприятным факторам среды [3], [9]. Воронежская область расположена на юго-востоке ЦЧП и относится к зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения. Для области характерны две волны засухи: в начальный период роста растений и закладки генеративных органов, и в период налива зерна.  Наибольшую продуктивность в этих условиях, по нашим данным, формируют сорта среднеспелые и среднеранние по сроку созревания.

Основной метод селекции – внутривидовая гибридизация с последующим индивидуальным отбором продуктивных линий, обладающих засухо- и жаростойкостью, выравненным продуктивным стеблестоем, устойчивостью к полеганию и наиболее значимым болезням, качеством зерна, соответствующего пивоваренному или кормовому направлению создаваемого сорта. В качестве исходных форм в схемах скрещиваний нами используются как местные сорта и перспективные селекционные линии, адаптированные к условиям области, так и географически отдаленные.

Установлено, что в засушливые годы преимущество по комплексу признаков в основном сохраняется за районированными сортами, и  привлечение инорайонного исходного материала для селекции в зонах засушливого климата требует осторожности [8]. Свойство 8засухоустойчивости имеет полигенный характер и связано с множеством морфологических и физиологических свойств, а также с ритмом роста и развития растений. Поэтому при подборе исходного материала целесообразно привлекать его в первую очередь из стран сходного климата [2], [10]. Хорошо если высокую продуктивность и качество зерна сорта сочетают с устойчивостью к основным вредным организмам, снижающим урожай в данном регионе. В лаборатории селекции ячменя НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева ежегодно изучаются сорта ярового ячменя, поступающие из  коллекции ВИРа, наиболее часто используются сорта России, созданные в условиях недостаточного увлажнения, а также Германии и Франции, широко представленные для использования в производстве. Изучение ведется как в естественных условиях, так и на инфекционных и провокационных фонах [4], [5], [6].

Сорта степного и западно-европейского экотипов характеризуются большим разнообразием хозяйственно-полезных для условий ЦЧП генов. Степные сорта имеют крупное зерно, устойчивы к засухе, но недостаточно устойчивы к полеганию. Сорта западно-европейского экотипа отличаются, как правило, хорошей кустистостью и выравненным стеблестоем, высокой озерненностью колоса, устойчивы к полеганию, но не устойчивы к болезням, особенно головневым и корневым гнилям. Контрастные погодные условия последних лет позволили дать объективную оценку и выделить наиболее ценные для использования в селекционных программах генотипы. Характеристика лучших из них, включенных в эколого-географические скрещивания, представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика сортов по хозяйственно-ценным признакам (Каменная Степь, 2014 – 2017гг.)

 

Условия вегетации за анализируемый период исследований были резко контрастными. Острая засуха от всходов до конца трубкования в 2014 году сменилась ливневыми дождями после колошения, 2015 год характеризовался средней засухой всего периода вегетации, в 2017 году пониженный температурный режим и избыточная влажность первой половины сменили ливневые дожди со шквалистым ветром в фазу колошения и налива зерна. Значительные различия погодных условий спровоцировали высокое развитие корневых гнилей, головневых болезней и позволили дать объективную оценку изучаемому материалу на адаптивность к абиотическим и биотическим факторам.

Исходя из данных морфологического анализа по годам, следует вывод, что наиболее приспособлены к условиям засухи первой половины вегетации и обладают хорошей отзывчивостью на поздние осадки степные сорта Гетьман, Ясный, Щедрый. Высокой продуктивностью в разных условиях вегетации характеризовались также сорта Владимир, Маргрет, Саломе, Фабиола. Сорта западно-европейской селекции в засушливых условиях снижают показатель продуктивности за счет низкой массы 1000 зерен, что говорит  об их недостаточной жаро- и засухоустойчивости в период налива зерна. Высокая густота продуктивного стеблестоя формируется у сортов Таловский 9, Гетьман, Ясный, Щедрый, Беатрис, Фабиола. Повышенными значениями  элементов продуктивности колоса (длина и вес колоса, число зерен) характеризуются сорта Владимир, Беатрис, Маргрет.  В среднем  за годы изучения крупное зерно с высокой массой 1000 зерен отмечено у сортов Таловский 9, Беатрис, Саломе, Эвергрин, наибольшую стабильность этого признака по годам проявляет сорт местной селекции Таловский 9.

Высокое накопление белка в разнообразных погодных условиях обеспечивает сорт Таловский 9, повышенные значения показателя в условиях Каменной Степи отмечены у сортов Щедрый, Эней, Ясный, однако у последнего недостаточно высокая стекловидность зерна. Низким накоплением белка в разнообразных погодных условиях характеризуются сорта Беатрис и Саломе, что соответствует стандарту пивоваренного ячменя (менее 12,0%). Сорта Маргрет, Маделайне, Фабиола, Эвергрин отличаются высоким накоплением крахмала, но в засушливых условиях вегетации повышают содержание в зерне белка.

В условиях зоны наиболее вредоносны пыльная головня и корневые гнили. Иммунологическая оценка позволила охарактеризовать сорта Беатрис, Саломе, Эвергрин  как средневосприимчивые к пыльной головне, а сорта Ясный и Фабиола –– как не устойчивые. Высоко восприимчивы к поражению корневыми гнилями сорта Ясный, Владимир, Беатрис.

Таблица 2 – Характеристика гибридного материала по элементам продуктивности и эффективности отбора

Примечание: *- доминирование лучшей родительской формы по указанному признаку  

Выделенные сорта активно вовлекаются в гибридизацию для создания нового селекционного материала, адаптированного к условиям региона и дальнейшего проведения целенаправленного отбора по признакам засухоустойчивости и потенциальной продуктивности. Гибриды F₁ высеваются в поле совместно с родительскими формами. Проведенный структурный анализ урожая показал преимущество большей части гибридных популяций F₁ по сравнению с родительскими формами по отдельным элементам продуктивности (табл. 2). Стандартом служил районированный по области полуинтенсивный сорт Приазовский 9.

Гибридные популяции F₂ оценивались в условиях высокой влагообеспеченности первой половины вегетации (от всходов до колошения) и острой засухи (температуры выше 30⁰С без эффективных осадков) после колошения до полной спелости, в связи с чем масса полученного зерна стандартного сорта едва достигала средних значений.

Растянутый период колошение – полная спелость, свойственный сортам западно-европейского экотипа, отрицательно отразился на продуктивности популяций, где эти сорта были взяты в качестве материнской формы. В среднем продуктивность этой группы комбинаций составила 94,4 % к стандартному сорту Приазовский 9.  Из гибридных популяций F₂, высеянных в питомнике отборов, были заложены элитные растения по показателям крупности колоса, продуктивной кустистости, устойчивости к болезням. Изучение выделенных линий проходило в селекционном питомнике 1-го года в 2017 году, который характеризовался пониженным температурным режимом и избыточной влажностью до конца фазы выхода в трубку, ливневыми дождями и шквалистым ветром в период колошения и налива зерна. Создавшиеся погодные условия позволили оценить селекционный материал по устойчивости к полеганию и поражению болезнями (пыльная головня, коневые гнили и мучнистая роса) и выделить формы с высокой продуктивной кустистостью, выравненным стеблестоем, крупным колосом.

При анализе эффективности отборов было  отмечено, что наибольшим выходом ценного по комплексу хозяйственно-ценных признаков материала характеризуются комбинации скрещивания с использованием в качестве материнской формы сортов и селекционных линий степного экотипа: 25,4 % и 14,4 % в F₂ и F₃, по сравнению с 16,2 % и 11,0 % у группы с материнскими формами западно-европейского экотипа.

Таким образом, в результате правильно подобранного исходного материала и целенаправленного отбора на продуктивность и засухоустойчивость, получены новые генотипы ячменя с комплексом хозяйственно-ценных признаков, представляющие интерес для создания адаптированных к условиям юго-востока ЦЧП сортов. В засушливых условиях области формируют зерно с высокими пивоваренными качествами зерна, соответствующими ГОСТу, сорта Беатрис и Саломе; сорта Таловский 9, Щедрый и Эней выделяются высоким накоплением белка в зерне.

Использование степных сортов в качестве материнского компонента обусловлено высоким выходом отобранных линий в процессе селекции.

Список литературы / References

1. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Воронежской области. – Воронеж: Кварта, 2013. – 446 с.
2. Вавилов Н.И. Теоретические основы селекции. – М.: Наука, 1987. - 512 с.
3. Голова Т.Г. Особенности метеоусловий и эффективность селекции ячменя в Каменной Степи. / Голова Т.Г., Ершова Л.А. // Достижения науки и техники АПК. - 2014. - №7. - Том 28. - С. 14-18.
4. Ершова Л.А. Роль генофонда ВИР в создании сортов для юго-востока ЦЧП. / Ершова Л.А., Голова Т.Г. // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. С.- Петербург, 2013 .- Т. 171, с.199-202.
5. Ершова Л.А. / Ершова Л.А., Голова Т.Г., Перетрухина А.В. Иммунологическая адаптивность исходного материала в селекции ярового ячменя. // Основные проблемы сельскохозяйственных наук.- Волгоград, 2015, с. 32-34.
6. Ершова Л.А. / Ершова Л.А., Велибекова Е.И., Голова Т.Г. Оценка исходного материала ярового ячменя на устойчивость к шведской мухе в условиях юго-востока ЦЧЗ. // Перспективы развития современных сельскохозяйственных наук. – Воронеж. - 2015. - Выпуск 2. - С. 29-31.
7. Ершова Л.А. Формирование продуктивности ярового ячменя и исходный материал для селекции в засушливых условиях ЦЧР. / Ершова Л.А., Голова Т.Г. // Селекция, семеноводство и производство зернофуражных культур для обеспечения импортозамещения.- Тюмень. – 2015. - С. 48-52.
8. Ершова Л.А. Характеристика районированных сортов ярового ячменя по пластичности и стабильности. / Ершова Л.А., Голова Т.Г. // Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. -Соленое Займище. - 2016г. - С. 2711-2715.
9. Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений. – Кишинев, «Штиинца», 1980. - 588 с.
10. Трофимовская А.Я. Ячмень. – Л. «Колос», 1972. - 296 с.

Список литературы на английском / References in English

1. Adaptivno-landshaftnyie sistemyi zemledeliya Voronezhskoy oblasti [Adaptive-landscape systems of agriculture of the Voronezh area]. – Voronezh: Kvarta, 2013. – 446 p.[in Russian]
2. Vavilov N.I. Teoreticheskie osnovyi selektsii [Theoretical bases of selection]. – M.: Nauka, 1987. - 512 p. [in Russian]
3. Golova T.G. Osobennosti meteousloviy i effektivnost selektsii yachmenya v Kamennoy Stepi [Features of meteorological terms and efficiency of selection of barley are in Lithoidal Steppe]. / Golova T.G., Ershova L.A. // Dostizheniya nauki i tehniki APK [Achievements of science and technique of Agrarian Industrial Complex]. - 2014. - № 7. - Tom 28. - P. 14-18. [in Russian]
4. Ershova L.A. Rol genofonda VIR v sozdanii sortov dlya yugo-vostoka TsChP [The role of the VIR gene pool in the creation of varieties for the southeast of the Central Chernozem Region]. / Ershova L.A., Golova T.G. // Trudyi po prikladnoy botanike, genetike i selektsii [Works on applied botany, genetics and selection]. S.- Peterburg, 2013 .- T. 171, p.199-202. [in Russian]
5. Ershova L.A. Immunologicheskaya adaptivnost ishodnogo materiala v selektsii yarovogo yachmenya [Immunological adaptability of the initial material in the selection of spring barley]. / Ershova L.A., Golova T.G., Peretruhina A.V. // Osnovnyie problemyi selskohozyaystvennyih nauk [The main problems of agricultural sciences]. – Volgograd. – 2015. - P. 32-34. [in Russian]
6. Ershova L.A. Otsenka ishodnogo materiala yarovogo yachmenya na ustoychivost k shvedskoy muhe v usloviyah yugo-vostoka TsChZ [Evaluation of the spring barley source material for resistance to the Swedish fly in the southeast of the Central Chernozem Region]./ Ershova L.A., Velibekova E.I., Golova T.G. // Perspektivyi razvitiya sovremennyih selskohozyaystvennyih nauk [Prospects for the development of modern agricultural sciences]. – Voronezh. - 2015. - Vyipusk 2. - P. 29-31. [in Russian]
7. Ershova L.A. Formirovanie produktivnosti yarovogo yachmenya i ishodnyiy material dlya selektsii v zasushlivyih usloviyah TsChR [Formation of spring barley productivity and raw material for breeding in arid conditions of Central Chernozem Region]. / Ershova L.A., Golova T.G. // Selektsiya, semenovodstvo i proizvodstvo zernofurazhnyih kultur dlya obespecheniya importozamescheniya [Selection, seed-growing and production of grain-crops for import substitution].- Tyumen. – 2015. - P. 48-52. [in Russian]
8. Ershova L.A. Harakteristika rayonirovannyih sortov yarovogo yachmenya po plastichnosti i stabilnosti [Characterization of zoned varieties of spring barley in terms of plasticity and stability]. / Ershova L.A., Golova T.G. // Sovremennoe ekologicheskoe sostoyanie prirodnoy sredyi i nauchno-prakticheskie aspektyi ratsionalnogo prirodopolzovaniya [The Modern Ecological State of the Natural Environment and the Scientific and Practical Aspects of Rational Nature Management]. -Solenoe Zaymische. - 2016. - P. 2711-2715. [in Russian]
9. Zhuchenko A.A. Ekologicheskaya genetika kulturnyih rasteniy [Ecological genetics of cultivated plants]. – Kishinev, «Shtiintsa»[ Chisinau, "Shtiintsa»], 1980. - 588 p. [in Russian]
10. Trofimovskaya A.Ya. Yachmen [Barley]. – L. «Kolos», 1972. - 296 p. [in Russian]