AN EVALUATION OF THE RELATIONSHIP OF GRAIN YIELD WITH PLANT HEIGHT OF MUTANT POPULATIONS OF SPRING SOFT WHEAT (Triticum aestivum L.) IN CONDITIONS OF NORTHERN TRANS-URALS

В связи с климатическими изменениями существует необходимость в разработке для селекционных программ исходного материала с повышенным потенциалом урожайности и устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам. Описано успешное использование химических мутагенов для улучшения агрономических показателей пшеницы (высота растений, урожайность, качество продукции, устойчивость к стресс-факторам)

Цель исследования: определение изменчивости признака высоты растений мутантных образцов М5, М6, М7 поколений яровой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) во взаимосвязи с урожайностьюв условиях Северного Зауралья в течение трех вегетационных периодов 2021-2023 гг.

Семена двух сортов яровой мягкой пшеницы Cara (Мексика), Скэнт 3 (Россия) и гибрида четвертого поколения (F4), полученного после скрещивания этих сортов (Cara х Скант 3), обрабатывали раствором фосфемида (ди-(этиленимид)-пиримидил-2-амидофосфорная кислота) в концентрациях 0,002 и 0,01% (экспозиция 3 часа). Начиная со второго поколения (М2) выполняли отбор растений, отличающихся от исходных форм по морфологическим признакам и биологическим свойствам. После подтверждения обнаруженных изменений в третьем поколении (М3) осуществляли оценку по комплексу признаков с отбором лучших мутантных образцов. В статье представлены результаты полевой оценки 29 мутантов пятого (М5), шестого (М6) и седьмого (М7) поколений, отобранных по следующим признакам: крупный колос, пирамидальный колос, спельтоидный колос, окраска соломины ярко желтая и антоциановая, прочная соломина, широкий флаговый лист, высокорослые, позднеспелые, раннеспелые.

Исследование проведено в вегетационные периоды 2021-2023 годов на экспериментальном участке биостанции Тюменского государственного университета «Озеро Кучак» (57°20'57.3"N 66°03'21.8"E, Тюменская область, Нижнетавдинский район). Метеоданные получали с датчиков профессиональной локальной метеостанции IMetos IMT300. Гидротермический коэффициент (ГТК) рассчитывали согласно Г.Т. Селянинову (1930) 

Почва участка дерново-подзолистая, супесчаная, содержание гумуса составляет 3,67%, рН 6,6. Посев выполняли во второй декаде мая, площадь каждой делянки 1 м2, стандарты – сорта, рекомендованные для Тюменской области Тюменская 25, Тюменская 29, Новосибирская 31, повторность опыта 3-кратная. Высоту растений определяли в фазе колошения измерением от поверхности почвы до самой верхней части колоса в 5 точках на делянке, урожайность – взвешиванием зерна после ручной уборки растений, обмолота и очистки.

Для статистической обработки полученных данных использовали апробированные методики

Вегетационные периоды 2021-2023 годов существенно отличались по температурному режиму, количеству выпавших осадков, что подтверждается значениями гидротермического коэффициента (ГТК) (табл. 1).

Для прорастания семян и формирования всходов условия сложились крайне неблагоприятно в мае 2021 и 2023 годов. Этот период можно характеризовать как сухой, доля осадков от общей суммы за вегетационный период составила 4,8 и 2,8% соответственно. Отмечено неравномерное распределение осадков и в другие месяцы. Значительная часть осадков – 51,3% в 2021 году, 40,3% в 2022 году и 43,3% в 2023 году приходится на июль. Рост и развитие растений пшеницы в 2022 году сопровождался достаточной влагообеспеченностью, что помогло избежать водного стресса. В июне 2023 года отмечена большая месячная сумма осадков (105,8 мм) за 11 суток, при этом основная часть (95,8 мм) выпала в течение 5 суток. Июль также характеризовался обильным количеством осадков (116,2 мм), но большая часть (103,8 мм) их зарегистрирована в течение 3 суток. В связи с этим, несмотря на высокий гидротермический коэффициент (ГТК=1,7) позволяющий отнести данный месяц к избыточно-влажному, отмечен сильный расход влаги за короткий промежуток времени на фоне высоких среднесуточных температур воздуха (на 3,20С выше среднего многолетнего значения, максимальная температура достигала 380С). В этих контрастных условиях было важно определить биологический потенциал мутантных образцов.

Одним из признаков, характеризующим способность генотипов пшеницы адаптироваться к меняющимся условиям окружающей среды, является высота растений

Корреляционный анализ позволил выявить тесную взаимосвязь между урожайностью и высотой растений яровой пшеницы (рис. 1). Необходимо отметить, что сила связи усиливалась, когда рост и развитие растений проходили при недостатке влаги на фоне повышенных среднесуточных температур воздуха. Сильная прямая взаимосвязь отмечена в 2021 году (r=0,82*), средняя – в 2023 году (r=0,62*) и слабая обратная – в 2022 году (r=-0,31*). Другие исследователи

[8]

также сообщают о высокой корреляции (r=0,71) урожайности зерна у генотипов пшеницы с высотой растений. В работе

[9]

отмечено увеличение вклада высоты растений в урожайность в раннеспелой группе сортов яровой пшеницы в условиях засухи в лесостепной зоне Курганской области.

Рисунок 1 - Корреляция урожайности с высотой растений яровой мягкой пшеницы в 2021-2023 гг

DOI:10.23670/IRJ.2024.140.29.3

Урожайность по усредненным данным изученных мутантов самой низкой была в засушливом 2021 году и составила 138,1±4,88 г/м2. Несмотря на недостаток влаги и аномально высокие температуры воздуха в 2023 году, зерновая продуктивность была выше 235,5±14,12 г/м2. Анализ и сопоставление метеоданных с фенологическими фазами растений показал, что в 2023 году период формирования зерновок совпал с относительно благоприятными гидротермическими условиями. В 2022 году получена самая высокая урожайность 279,4±7,75 г/м2. У стандартных сортов урожайность изменялась от 163,3 г/м2 (Тюменская 25, 2021 г.) до 424,3 г/м2 (Тюменская 25, 2022 г.).

В работах других авторов также установлено, что неравномерное выпадение осадков и высокие температуры воздуха приводят к нарушению процессов формирования и налива зерна

Особую ценность для практического применения в селекции могут иметь мутантные формы с повышенными адаптивными и продуктивными свойствами. В таблице 3 приведены данные по некоторым из них по признаку высоты растений и урожайности, но следует отметить, что при отборе перспективных мутантов учитывали еще по ряд других хозяйственно ценных признаков.

Максимальная реализация биологического потенциала мутантов и сортов отмечена по показателям урожайности в условиях 2022 года. Растения характеризовались более активным ростом в высоту, и в фазе колошения имели преимущество по этому признаку по сравнению с 2021 годом. В 2023 году реакция на тепловой стресс у образцов была неоднозначной. Мутанты (17) P2 (0,002%) Cкэнт 3 и (20) P2 (0,002%) Cкэнт 3 были наиболее высокорослыми. В то же время у мутантов (5) F4 (0,01%) Cara х Cкэнт 3; (32) F4 (0,002%) Cara х Cкэнт 3 и сорта Новосибирская 31 наблюдалось уменьшение высоты по сравнению с 2022 годом. У большинства образцов за весь период изучения отмечена высокая устойчивость к полеганию (5 баллов) и только у двух мутантов, созданных на основе сорта Скэнт 3 (концентрация фосфемида 0,002%), в 2022 году было полегание растений, в среднем за 3 года устойчивость составила 4,3 балла.

Значительные корреляции, наблюдаемые между урожайностью и высотой растений, широкий диапазон фенотипической изменчивости подтверждают биологический эффект химического мутагена фосфемида, зависят от гидротермических условий вегетационного периода и позволяют предположить, что признаки являются взаимозависимыми и полезными для отбора хозяйственно ценных форм.

Мутанты с благоприятными агротехническими показателями могут быть рекомендованы в качестве родительских форм для создания исходного материала для практической селекции. Результаты, полученные после обработки семян фосфемидом гибрида Cara х Cкэнт 3, позволяют говорить о перспективе комплексного использования мутационной и рекомбинационной изменчивости.