DESCRIPTION OF ECOLOGICAL VECTOR "EKADA" POINTS SOFTWARE DIFFERENTIATING ABILITY

Сюков В.В.¹, Захаров В.Г.²,  Василова Н.З. ³, Никонов В.И.⁴, Кривобочек В.Г. ⁵, Ганеев В.А.⁶

¹Доктор биологических наук, ГНУ Самарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии, п.Безенчук, Россия; ²кандидат сельскохозяйственных наук, ГНУ Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии, п.Тимирязевский, Россия; ³кандидат сельскохозяйственных наук, ГНУ Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии, г.Казань, Россия; ⁴кандидат сельскохозяйственных наук, ГНУ Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии, п.Чишмы, Россия; ⁵профессор, доктор сельскохозяйственных наук, ГНУ Пензенский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии, п.Лунино, Россия; ⁶ кандидат сельскохозяйственных наук, ООО Научно-производственная фирма «Фитон», п.Карабалык, Казахстан.

ХАРАКТЕРИСТИКА ТОЧЕК   ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВЕКТОРА «ЭКАДА» ПО ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

Аннотация

На модельном объекте – наборе из 13 сортов яровой мягкой пшеницы проведен анализ дифференцирующей способности естественных сред в шести экологических точках в течение трёх контрастных лет. Показано,  что точки достаточно точно локализованы в экологическом векторе Б→(Ч)→Ф→(П)→У→К.

Ключевые слова: яровая пшеница, сорта, дифференцирующая способность среды, экологический вектор.

Syukov VV¹, Zakharov VG², Vasilova NZ³, NikonovVI⁴, Krivobochek VG ⁵, Ganeev VA⁶

¹Doctor of biological science, Samara Research Scientific Institute of Agriculture, Bezenchuk, Russia;  ²PhD in Agriculture, Ulyanovsk Research Scientific Institute of Agriculture, Timiryazevsky, Russia; ³PhD in Agriculture, Tatarstan Research Scientific Institute of Agriculture, Kazan, Russia, ⁴PhD in Agriculture, Bashkortostan Research Scientific Institute of Agriculture, Chishmy, Russia; ⁵professor, doctor of agricultural science, Penza Research Scientific Institute of Agriculture, Lunino, Russia; ⁶ PhD in Agriculture Scientific Protections Company "Fiton" Lmd, Karabalyk, Kazakhstan.

DESCRIPTION OF ECOLOGICAL VECTOR "EKADA" POINTS SOFTWARE DIFFERENTIATING ABILITY

Abstract

On the model object - a set of 13 varieties of spring wheat analyzed differentiating ability of natural environments in six environmental points in three contrasting years. It is shown that the point quite accurately localized in environmental vector B → (Ch) → F → (P) → U → K.

Keywords. Spring wheat, varieties, differentiating ability, ecological vector

Введение. Для выявления наследуемых генотип-средовых компонентов в формируемом селекционном материале и, на этой основе, создания сортов с широкой нормой реакции на факторы среды временным творческим объединением селекционеров «Экада» был разработан метод «экологического вектора» [1], который направлен на идентификацию генотипов по реакции на искусственно создаваемый экологический градиент.

Предыдущими нашими исследованиями показано,  что в рассматриваемом экологическом векторе генотипическая изменчивость вносит в 1,61-4,89 раза меньший вклад, чем наследуемые генотип-средовые взаимодействия. Хотя основной вклад в формирование фенотипа по всем количественным признакам на яровой мягкой пшенице вносит изменчивость, вызванная различиями по годам и  экологическим точкам. Общая доля паратипической изменчивости составляла от 38,2% (плотность продуктивного стеблестоя) до 58,9% (урожайность) [2].

В задачу данной работы входило уточнение параметров экологического вектора в разрезе особенностей каждой экологической точки.

Материал и методика. Опыты закладывались в 2009- 2011 гг. Экологический вектор «Экада» представлен шестью экологическими точками в исторически сложившихся селекционных центрах: ГНУ Самарский НИИСХ Россельхозакадемии (Безенчук, далее Б), ГНУ Ульяновский НИИСХ Россельхозакадемии (Тимирязевский, далее У), ГНУ Пензенский НИИСХ Россельхозакадемии (Лунино, далее П),  ГНУ Башкирский НИИСХ Россельхозакадемии (Чишмы, далее Ч), ГНУ Татарский НИИСХ Россельхозакадемии (Казань, далее К), НПФ «Фитон» (Карабалык, Кустанайская область, Р Казахстан, далее Ф).

Объектом исследования служил модельный набор сортов яровой мягкой пшеницы в количестве 13 генотипов: Экада 6, Экада 70, Тулайковская 10, Омская 35, Нива 2, Дуэт, Землячка, Тулайковская 105, Казанская юбилейная, Пирамида, Башкирская 26, Маргарита, Любава 5.

Посев производили селекционными сеялками в трёхкратной повторности, площадь делянки 10-12 м², размещение вариантов внутри повторений рендомизированное, норма высева, сроки сева, место в севообороте, основная и предпосевная обработка почвы типичные для зоны.

Доля вклада факторов и их взаимодействий в формирование фенотипа рассчитывался, исходя из ожидаемой структуры средних квадратов отклонений в двухфакторном дисперсионном блоке [3, 4, 5].

Соотношение доли генотип-средовой и генотипической составляющей фенотипа по количественному признаку (в нашем случае урожайности зерна) χ _g/e /χ_g  показывает стабильность отбора генотипа по фенотипу по годам в конкретной точке, но, с другой стороны, и способность среды экспрессировать спектры генотип-средовых вариаций.

Коэффициент типичности среды t_k, представляющий собой коэффициент корреляции между значениями признака для одних и тех же сортов в оцениваемой среде и его средними значениями в нескольких средах, даёт возможность оценить способность сохранять ранги генотипов, которые получены в результате их усредненной оценки во всей совокупности сред [6].

Сходна с математической точки зрения процедура регрессионного анализа [7]. Коэффициент регрессии  b_i   (регрессия среды на генотип) позволяет оценить способность среды выявлять потенциальную продуктивность генотипов.

Параметры дифференцирующей способности среды s_ek (относительная дифференцирующая способность среды) и   K_ek (коэффициент компенсации)  по А.В.Кильчевскому, Л.В.Хотылевой [8] оценивают испытываемую среду на способность выявлять наследуемые различия у генотипов.

Результаты и обсуждение. Анализ параметров среды показывает (таблица 1), что крайней левой точкой в сформированном экологическом векторе, в которой в наибольшей степени сконцентрированы лимитирующие рост и развитие растений факторы среды (почвенная и атмосферная засуха, эпифитотии листовых болезней), является Безенчук. Здесь формируется наименьший урожай зерна, и лишь в один из трёх лет среда характеризуется высокой дифференцирующей способностью и типичностью для вектора в целом.

Таблица 1 - Характеристика точек экологического вектора «Экада».

Экологи-ческая точка	Год	Средний урожай зерна, т/га	Параметры дифференцирующей способности среды				χ g/e /χg	Координаты
			tk	bi	Sek	Kek		широта	долгота
Б	2009	1,44	0,712	1,27	1418,8	0,068	1,018	52º59´	49º26´
	2010		0,486	0,23	43,5	0,026
	2011		0,033	0,01	43,9	0,003
У	2009	3,01	0,870	1,90	2800,2	0,068	0,427	54º31´	48º16´
	2010		0,758	1,27	1290,6	0,061
	2011		0,827	2,42	2356,6	0,059
П	2009	1,88	0,324	0,85	1602,3	0,060	2,007	53º35´	45º13´
	2010		0,319	0,46	665,8	0,058
	2011		-0,221	-0,52	1548,2	0,066
Ч	2009	2,34	0,483	1,01	1547,4	0,056	0,260	54º35´	55º22´
	2010		0,629	0,72	757,4	0,058
	2011		0,878	1,73	2685,9	0,069
К	2009	3,36	0,689	3,18	2358,4	0,048	0,932	55º32´	49º28´
	2010		0,695	1,21	1322,1	0,059
	2011		0,624	1,38	2276,7	0,061
Ф	2009	2,71	-0,029	0,18	2364,6	0,073	1,481	53º44´	62º04´
	2010		-0,301	-0,47	1026,5	0,060
	2011		0,419	1,19	2642,1	0,063

Крайне правыми точками являются Казань и Ульяновск, в наибольшей степени выявляющие потенциал продуктивности. Здесь во все годы выявляются генотипические (генотип-средовая изменчивость менее значима) различия по урожаю. И, по-видимому, именно генотипические компоненты определяют типичность этих сред для экологического вектора в целом.

Стабильно в центре вектора расположен Карабалык с высокими параметрами дифференцирующей способности среды, но нетипичными для вектора в целом. Это определяется тем, что в этой экологической точке доля генотип-средового компонента почти в 1,5 раза превышает вклад генотипического.

 Точки Пензы и Чишмы являются мигрирующими, то приближаясь к левой, то к правой точкам.

Оперативная наследуемость серии опытов h² = 0,79, что может характеризовать подбор точек в экологическом векторе как вполне удовлетворительный.

Таким образом сформирован экологический вектор Б→(Ч)→Ф→(П)→У→К с различным спектром давления лимитирующих факторов среды в онтогенезе вдоль экологических точек.