MACROMUTANT SHORT WHEATWITH ENHANCED PRODUCT QUALITIES

DOI:https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.119.5.013

ШАРОЗЁРНАЯ МАКРОМУТАНТНАЯ ФОРМА ПШЕНИЦЫ С УЛУЧШЕННЫМИ ПРОДУКЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Научная статья

Романов Б.В.¹, Сорокина И.Ю.^2, *

¹ Федеральный Ростовский аграрный научный центр, Рассвет, Россия;

² Донской государственный аграрный университет, Персиановский, Россия

* Корреспондирующий автор (irin.sorockina[at]yandex.ru)

Аннотация

Сравнительный анализ макромутантной формы с улучшенными продукционными признаками, выделенную из шарозёрной пшеницы сорта Шарада, показал, что она существенно превосходит как исходный, так и районированные сорта. По высоте растений макромутантная Шарада занимает место между мягкой пшеницей и исходной формой. При сравнении с районированными сортами шарозёрных пшениц она также выделялась своей, хотя и не критичной, высокорослостью. Немаловажную роль играет и существенное увеличение площади флагового листа у Шарады макромутантной, практически до размеров его у мягкой пшеницы. Установлено, что по массе зерна с колоса она уже ближе к такой же макромутантной мягкой пшенице и существенно превышает исходную Шараду. Улучшенные морфоструктурные и продукционные показатели делают, макромутантную шарозёрную форму из Шарады весьма перспективным исходным селекционным материалом, в том числе для улучшения продукционных характеристик районированных сортов шарозёрной пшеницы.

Ключевые слова: шарозёрные пшеницы, сорта, Шарада макромутантная, макромутантная мягкая пшеница, морфологические показатели, продукционные признаки.

MACROMUTANT SHORT WHEATWITH ENHANCED PRODUCT QUALITIES

Research article

Romanov B.V.¹, Sorokina I.Yu.^2, *

¹Federal Rostov Agricultural Research Center, Rassvet town, Russia;

²Don State Agrarian University, Persianovsky, Russia

* Corresponding author (irin.sorockina[at]yandex.ru)

Abstract

A comparative analysis of the improved macromutant form extracted from Sharada short wheat showed that it is significantly superior to both the original and the adapted varieties. The height of the macromutant Sharada is between the soft wheat and the original form. When compared to adapted varieties of short wheat, it was also distinguished by its own, though not critical, height growth. An important role is played by a significant increase in the size of Sharada macromutant flag leaf, almost to that of soft wheats. It was established that the grain mass from the spike is already closer to the same macromutant soft wheat, and significantly exceeds the original Sharada. Improved morphostructural and productive indicators make  macromutant short wheat Sharada a very promising initial selection material and an improvement of the productional characteristics of adapted varieties of the short wheat.

Keywords: short wheats, varieties, macromutant Sharada, macromutant soft wheat, morphological indicators, productional indicators.

Введение

Основным хлебным злаком является мягкая пшеница (T.aestivumL.). За последнее время в стране существенно увеличились посевные площади под этой культурой, вырос валовой сбор зерна, в том числе, и за счёт повышения её урожайности[1], [12]. Последнее возможно благодаря внедрению в производство интенсивных сортов, обладающих высокой урожайностью, которая как полигенный, комплексный признак складывается из количества растений на квадратном метре и продуктивности самого индивидуального растения [4], [12]. Следовательно, базовым фактором повышения продуктивности пшеницы является высокие продукционные характеристики отдельного растения, которые вкупе обеспечат соответствующий потенциал урожайности будущего сорта. Вместе с тем, поскольку имеется отрицательная взаимосвязь между повышением урожайности и снижением концентрации белка и клейковины в зерне, все более актуальным становится проблема поддержания её качественных показателей [13]. Одним из возможных факторов улучшения качества зерна мягкой пшеницы является привлечение в селекционный процесс видового разнообразия рода Triticum [11]. Не случайно некоторые авторы начали возрождать интерес к такой традиционной культуре как полба и, заодно, к шарозёрным пшеницам [3]. В этом плане весьма привлекательным представляется гексаплоидная шарозёрная пшеница T.sphaerococcumPerc. Она обладает рядом полезных для селекции признаков: эректоидным расположением листьев, зноевыносливостью, относительно высоким содержанием белка (до 21,1%), шаровидной формой зерновки и др. Последнее позволяет давать при помоле больший выход муки, по сравнению с мягкой пшеницей, а самое важное - может использоваться для улучшения качества зерна мягкой пшеницы [9]. Однако, крупным недостатком T.sphaerococcumPerc. является их невысокая продуктивность [8]. Тем не менее, селекционерами Краснодара уже созданы несколько сортов озимой шарозёрной пшеницы.

Целью настоящей работы является оценка продукционных характеристик ранее полученной макромутантной формы из шарозёрной пшеницы Шарада в сравнении с районированными сортами.

Объекты и методы исследования

В качестве объектов исследования использовали макромутантную форму шарозёрной и мягкой пшениц, выделенных из исходного сорта Шарада под воздействием колхицина [9], а также районированные производственные сорта шарозёрных пшениц. Исследования проводили в УНПК (учебном научно-производственном комплексе) Донского ГАУ на обыкновенных черноземах приазовской зоны Ростовской области в 2020-2021 годах. Опыт мелкоделяночный, метод исследования – полевой и лабораторно-полевой. Площадь учетной делянки 5 м² в трехкратной повторности. За контроль был взят сорт озимой мягкой пшеницы Шарада. Норма высева семян 400 шт./м², глубина посева 5 см. Структурный анализ проводился отдельно по каждому варианту со всей учетной делянки в фазу полной спелости озимой пшеницы [7]. Качественные показатели определяли в лаборатории общих анализов ФГБНУ ФРАНЦ (Федеральный Ростовский аграрный научный центр) согласно ГОСТам [5], [6]. Математическая обработка однофакторного опыта по стандартной программе Micsoftexcel: Statistica 6.0.

Результаты и обсуждение

Как уже ранее отмечено, наряду с шарозёрной макромутантной формой из исходной Шарады была одновременно выделена и макромутантная мягкая пшеница. Поэтому на первом этапе исследований проведен сравнительный анализ продукционных признаков исходного сорта Шарада с улучшенной её формой, обозначенной как Шарада макромутантная, а также с мягкой пшеницей, выделенной из исходной Шарады (табл.1).

Таблица 1 – Морфологические показатели шарозёрной пшеницы Шарада и выделенных из неё макромутантных форм (2020 г)

Генотип	Высота растений, см	S флага, см2	Длинаколоса,см	Количество, шт.
				колосков	зёрен
Шарада макромутантная	74,0	23,2	6,9	22,4	54,9
Мягкая пшеница из Шарады	95,5	24,4	9,7	19,6	50,4
Шарада исходная – ст.	60,8	15,8	6,0	18,6	46,6
НСР05	4,6	4,3	0,3	0,8	2,6

По высоте растений Шарада макромутантная (74 см) занимает практически промежуточное место между Шарадой исходной (60,8 см) и макромутантной мягкой пшеницей (95,5 см). По площади флагового листа Шарада макромутантная максимально приближена к размерам мягкой пшеницы, и они существенно превосходят Шараду исходную. Относительно продукционных признаков, макромутантная форма Шарады (6,9 см) и исходная Шарада (6,0 см) уступают по длине колоса мягкой пшенице (9,7 см). Однако по количеству колосков в колосе и числу зёрен макромутантная форма Шарады существенно превосходит как исходную Шараду, так и мягкую, выделившуюся из неё.

В то же время по массе зерна с колоса макромутант шарозёрной пшеницы (2,11 г) очень близок к мутантной мягкой пшенице 2,33 и они обе значительно опережают по этому признаку Шараду исходную (1,56 г) (табл.2).

Таблица 2 – Продукционные показатели шарозёрной пшеницы Шарада и выделенных из неё макромутантных форм (2020 г)

Генотип	Количество продуктивных стеблей, шт./м2	Масса зерна с колоса, г	Масса зерна с 1 м2, г	Отклонение от стандарта, (±)
Шарада исходная – ст.	462	1,56	721	-
Шарада макромутантная	450	2,11	950	+229
Мягкая пшеница из Шарады	448	2,33	1044	+323
НСР05		0,10	48,0

Таким образом, полученная макромутантная форма шарозёрной пшеницы (Шарада макромутантная) по своим продукционным показателям существенно отличается от исходной Шарады и в большей степени приближена к мягкой пшенице.

Улучшение продукционных характеристик Шарады макромутантной довольно хорошо проявляется на фоне сравнения её с районированными и используемыми на производстве сортами шарозёрных пшениц (табл.3).

Так, из данных таблицы 3 однозначно следует достоверное превосходство по всем показателям макромутантной Шарады. Хотя здесь надо отметить, что лидерство макромутантной формы над остальными сортами по высоте растений (82,3 см) совершенно не полагает, что они будут в большей степени подвергаться полеганию, чем сорта, у которых она колеблется от 55,5см у Ордынки до 61,3 см у Прасковьи.

Таблица 3 – Морфологические показатели макромутантной формы Шарады и районированных сортов озимой шарозёрной пшеницы (2021 г.)

Генотип (сорт)	Высота растений, см	S флага,см2	Длина колоса, см	Количество, шт.
				колосков	зёрен
Шарада исходная – ст.	58,3	15,3	6,0	18,5	43,5
Шарада макромутантная	82,3	19,4	7,7	22,4	53,8
Прасковья	61,3	16,8	6,9	18,1	44,4
Еремеевна	60,7	17,8	6,2	17,4	41,7
Ордынка	55,5	12,8	5,8	17,1	36,4
НСР01	1,8	1,3	0,3	0,6	2,9

Все они, включая и Шараду макромутантную, будут относится низкорослым сортам. В то же время более широкие и крупные флаговые листья Шарады макромутантной увеличивают её фотосинтетический потенциал и, соответственно, работают на более высокую её продуктивность. Тем более, учитывая их эректоидное расположение. У последней практически на 20% выше озерненность колоса и, поэтому, у неё существенно выше масса зерна с колоса по сравнению с реально используемыми на производстве сортами шарозёрной пшеницы.

Количество продуктивных стеблей по сортам различалось незначительно и варьировало от 431 шт./м² у сорта Еремеевна до 460 шт./м² у сорта Ордынка (табл. 4).

Наибольшая продуктивность колоса отмечена у макромутантной формы Шарады (2,17 г), наименьшая – у сорта Ордынка (1,13 г). У сортов Прасковья и Еремеевна отмечено превышение этого показателя по отношении к стандарту на 0,26 и 0,09 г соответственно.

Таблица 4 – Продукционные показатели макромутантной формы Шарады и районированных сортов озимой шарозёрной пшеницы (2021 г.)

Генотип (сорт)	Количество продуктивных стеблей, шт./м2	Масса зерна с колоса, г	Масса зерна с 1 м2, г	Отклонение от стандарта, (±)
Шарада исходная - ст	458	1,30	595	-
Шарада макромутантная	444	2,17	963	+368
Прасковья	452	1,56	705	+110
Еремеевна	431	1,39	599	+4
Ордынка	460	1,13	520	-75
НСР01		0,11	64

По массе зерна с 1 м² выделилась Шарада макромутантная, у которой превышение над стандартом составило 368 г. Сорт Еремеевна по этому показателю был практически на уровне стандарта с превышением +4 г. У сорта Ордынка масса зерна с колоса составила 520 г/м², что на 75 г меньше стандартного сорта Шарада исходная.

Обращает на себя внимание и то, что по большинству исследованных качественных показателей Шарада макромутантная на передовых позициях (табл.5). Содержание белка у неё 15% осталось практически на уровне исходного сорта Шарада (14,5%) и сорта Ордынка (14,6%). В этой связи нужно отметить, что Ордынка выделялась среди всех сортообразцов своей мелкозёрностью. Не исключено, что это сыграло определённую роль в высоких качественных показателях последней. Во всяком случае, только Ордынка по содержанию клейковиы (46,6%) в абсолютном выражении превосходит Шараду макромутантную (44,1%). Однако, это превышение недостоверно и к тому же, в отличие от других, у Ордынки неудовлетворительно слабая клейковина (106 ед.) У Шарады макромутантной, несмотря на её преимущество в продуктивности, качество клейковины на уровне остальных сортов шарозёрной пшеницы (96 ед.), за исключением сорта Ордынка.

Таблица 5 – Содержание белка, клейковины и ИДК у макромутантной формы Шарады и районированных сортов шарозёрной пшеницы

Генотип	Белок, % ГОСТ 10846-91	Клейковина, % Гост Р 54478-2011	ИДК, ед ГОСТ Р 54478-2011
Шарада макромутантная	15,0	44,1	96
Шарада	14,5	40,5	86
Прасковья	12,6	37,5	87
Еремеевна	13,8	41,7	94
Ордынка	14,6	46,6	106
НСР01	1,3	2,5	5,0

Заключение

Шарозёрная макромутантная форма пшеницы, полученная из сорта Шарада, выделяется среди районированных сортов своими более высокими продукционными и качественными признаками на фоне используемых в производстве сортов шарозёрных пшениц, что говорит о перспективности её как исходного селекционного материала.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Эволюция уборочного индекса и прогресс селекции зерновых культур на урожайность / Л.А. Беспалова, И.Н. Кудряшов, Ф.А. Колесников и др. // Земледелие – 2014 – №3. – С. 9-12.
2. Улучшение качества зерна озимой мягкой пшеницы за счет шарозерной (T.sphaerococcumPersiv). / А.Н. Боровик, Л.А. Беспалова, И.Н. Кудряшов и др. // Пшеница и тритикале. – Советская Кубань. – 2001. – С.509-516.
3. Боровик А.Н. Селекция и возвращение в культуру исчезающих и редких видов пшеницы: шарозёрной (T.sphaerococcumPerc), полбы (T.dicoccum (Schrank.) Schubl.), твёрдой (T.durumDesf.), шарозёрной (Triticaleshaerococcum) для деверсификации производства высококачественного зерна.// Александр Николаевич Боровик. – Дисс. на соиск. уч. ст. д.с.-х.н. – Краснодар. – 2016. – 49 с.
4. Ворончихин В.В. Урожайность и элементы структуры урожая коллекции озимой гексаплоидной тритикале в центральном районе Нечерноземной зоны / В.В. Ворончихин, В.В. Пыльнев, В.С. Рубец // Известия Тимирязевской с./х. академии – 2018. – С. 69-81. DOI: 10/26897|0021-342{-2018-1-69-81.
5. ГОСТ 10846-91. Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка – Москва: Стандартинформ, 2009.
6. ГОСТ Р 54478-2011. Зерно. Методы определения количества и качества клейковины в пшенице. – Москва: Стандартинформ, 2012.
7. Основы научных исследований в агрономии /В. Ф. Моисейченко, М. Ф. Трифонова, А. X. Заверюха, и др. – М.: Колос,1996. – 336 с.
8. Романов Б.В. Тетраплоидный уровень проявления сложных количественных признаков у некоторых гексаплоидных видов пшеницы / Б.В. Романов // Сельскохзяйственная биология. Сер. биология растений. – 2011. – №5. – С.31-39.
9. Улучшенная форма озимой пшеницы сорта Шарада и феномогеномика её количественных признаков /Б.В. Романов, А.П. Авдеенко, Г.А. Козлечков и др. //Вестник РАСХН. – 2012. – №4. – С.39-41.
10. Романов Б.В. Перспективы использования видового разнообразия пшеницы в зерновом хозяйстве. / Б.В. Романов, А.В. Парамонов, И.Ю Сорокина // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы использования почвенных ресурсов и пути оптимизации антропогенного воздействия на агроценозы: цифровизация, экологизация, основы органического земледелия» (посвященная 181-летию Донского ГАУ). п.Персиановский – 2021. – С. 188-
11. Силаева Л.П. Современное состояние и условия рационального размещения производства пшеницы / Л.П. Силаева, Е.В Баринов // Экономический журнал – 2019. – №1(53). – С. 33-42. DOI: 10.24411/2072-8220-2019-00003.
12. Фенотипическая изменчивость селекционных линий мягкой пшеницы (TriticumaestivumL.) по элементам структуры урожая в экологических условиях Западной Сибири и Татарстана / А.И. Стасюк, И.Н. Леонова, М.Л. Пономарёва и др. // Сельскохозяйственная биология. – 2021. – №1. – С. 78-91.
13. Vitalle J. Economics of wheat breeding strategies: focusing on Oklahoma hard red winter wheat/ agronomy /Vitalle, B. Adam, P. Vitale. – 2020. – №10(2). – pp. 238. DOI 10.3390/agronomy 10020238.

Список литературы на английском языке / References in English

• Bespalova L.A. Evolyutsiya uborochnogo indeksa i progress selektsii zernovykh kultur na urozhaynost [Evolution of the harvesting index and progress of selection of grain crops for yield] / Bespalova L.A., Kudryashov I.N., Kolesnikov F.A. et al. // Zemledelie [Agriculture]. – 2014 – No. 3. – pp. 9-12. [in Russian]

2. Borovik A.N. Uluchsheniye kachestva zerna ozimoy myagkoy pshenitsy za schet sharozernoy (T.sphaerococcum Persiv) [Improving the quality of winter soft wheat grain due to spherical wheat (T.sphaerococcum Persiv)]. / A.N. Borovik, L.A. Bespalova, I.N. Kudryashov, V.R. Kerimov // Pshenitsa i tritikale [Wheat and triticale]. – Sovetskaya Kuban. – 2001. – P.509-516. [in Russian]
3. Borovik A.N. Selektsiya i vozvrashcheniye v kulturu ischezayushchikh i redkikh vidov pshenitsy: sharozernoy (T.sphaerococcum Perc). polby (T.dicoccum (Schrank.) Schubl.). tverdoy (T.durum Desf.). sharozernoy (Triticale shaerococcum) dlya deversifikatsii proizvodstva vysokokachestvennogo zerna [Selection and return to culture of endangered and rare species of wheat: spherical (T.sphaerococcum perc), spelt (T.dicoccum (Schrank.) Schubl.), solid (T.durum Desf.), spherical (Triticale shaerococcum) for diversification of production of high-quality grain] // Alexander Nikolaevich Borovik. – Diss. to the soicle. Uch. Sr. D.S.-Kh.N. – Krasnodar. – 2016. – 49 p. [in Russian]
4. Voronchikhin V.V. Urozhaynost i elementy struktury urozhaya kollektsii ozimoy geksaploidnoy tritikale v tsentralnom rayone Nechernozemnoy zony  [Yield and elements of the structure of the harvest of the collection of winter hexaploid triticale in the central district of the non-chernozem zone] / Voronchikhin V.V., Pylnev V.V., Rubets V.S // Izvestiya Timiryazevskoy s./kh. akademii – 2018. – P. 69 – 81. DOI 10/26897|0021-342{-2018-1-69-81. GOST 10846-91. [in Russian]
5. GOST 10846-91. Zerno i produkty ego pererabotki. Metod opredeleniya belka – Moskva: Standartinform. 2009. [Grain and products of its processing. Method for determining protein – Moscow: Standartinform, 2009]. [in Russian]
6. GOST R 54478-2011. Zerno. Metody opredeleniya kolichestva i kachestva kleykoviny v pshenitse. – Moskva: Standartinform. 2012. [GOST R 54478-2011. Grain. Methods for determining the quantity and quality of gluten in wheat. – Moscow: Standartinform, 2012]. [in Russian]
7. Osnovy nauchnykh issledovaniy v agronomii [Fundamentals of scientific research in agronomy] / V. F. Moiseichenko, M. F. Trifonova, A. X. Zaveryukha et al. – M.: Kolos, 1996. – 336 p. [in Russian]
8. Romanov B.V. Tetraploidnyy uroven proyavleniya slozhnykh kolichestvennykh priznakov u nekotorykh geksaploidnykh vidov pshenitsy [Tetraploid level of manifestation of complex quantitative features in some hexaploid wheat species] // Selskokhzyaystvennaya biologiya. Ser. biologiya rasteniy [Agricultural biology. Sir. plant biology]. – 2011. – No 5. – pp. 31-39. [in Russian]
9. Uluchshennaya forma ozimoy pshenitsy sorta Sharada i fenomogenomika eye kolichestvennykh priznakov [Improved form of winter wheat variety Sharada and phenomogenomics of its quantitative features] / Romanov B.V., Avdeenko A.P., Kozlechkov G.A. et al. // Vestnik RASKhN [Bulletin of the Russian Academy of Agricultural Sciences]. – 2012. – No. 4. – P.39-41. [in Russian]
10. Romanov B.V. Perspektivy ispolzovaniya vidovogo raznoobraziya pshenitsy v zernovom khozyaystve [Prospects for the use of species diversity of wheat in grain farming]. / B.V. Romanov, A.V. Paramonov, I.Yu. Sorokina // lzovaniya vidovogo raznoobraziya pshenitsy v zernovom khozyaystve. / B.V. Romanov. A.V. Paramonov. I.Yu Sorokina // Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Aktualnyye problemy ispolzovaniya pochvennykh resursov i puti optimizatsii antropogennogo vozdeystviya na agrotsenozy: tsifrovizatsiya. ekologizatsiya. osnovy organicheskogo zemledeliya» (posvyashchennaya 181-letiyu Donskogo GAU). p.Persianovskiy [Materials of the International Scientific and Practical Conference "Actual problems of using soil resources and ways to optimize the anthropogenic impact on agrocenoses: digitalization, ecologization, the basics of organic farming" (dedicated to the 181st anniversary of the Don GAU). p.Persianovsky]. – 2021. – pp. 188-192. [in Russian]
11. Silaeva L.P. Sovremennoye sostoyaniye i usloviya ratsionalnogo razmeshcheniya proizvodstva pshenitsy [Current state and conditions of rational placement of wheat production] / Silaeva L.P., Barinov E.V. // Ekonomicheskiy zhurnal [Economic Journal]. – 2019. – No. 1(53). – P. 33-42. DOI: 10.24411/2072-8220-2019-00003. [in Russian]
12. Stasyuk A.I. Fenotipicheskaya izmenchivost selektsionnykh liniy myagkoy pshenitsy (Triticum aestivum L.) po elementam struktury urozhaya v ekologicheskikh usloviyakh Zapadnoy Sibiri i Tatarstana [Phenotypic Variability of Selection Lines of Soft Wheat (Triticum aestivum L.) on the elements of the structure of the harvest in the ecological conditions of Western Siberia and Tatarstan]. / Stasyuk A.I., Leonova I.N., Ponomareva M.L. et al. // Selskokhozyaystvennaya biologiya [Agricultural biology]. – 2021. – №1. – pp. 78-91. [in Russian]
13. Vitalle J. Economics of wheat breeding strategies: focusing on Oklahoma hard red winter wheat/ agronomy /Vitalle, B. Adam, P. Vitale. – 2020. – №10(2). – pp. 238. DOI 10.3390/agronomy 10020238.