Russian Federation
The purpose of the study is to evaluate the productivity of red clover varieties created by the method of chemical mutagenesis in order to determine its effectiveness in comparison with the polycross method. Field experiments were carried out at the Research Institute of Agriculture of the Northern Trans-Urals – a branch of the Tyumen Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences in 2015–2020, located in the Tyumen District of the Tyumen Region. The objects of observation were 8 late-ripening, single-cut varieties of red clover of our own selection, of which 5 varieties were created by the method of chemical mutagenesis, 3 varieties – by the polycross method. Observations were carried out on plants of the 2nd year of life (1st year of use) in the nursery of competitive variety testing (KSI), Rodnik Sibiri was taken as the standard variety. The vegetative period of all varieties from the beginning of spring regrowth to cutting maturity was 70–80 days, until seed ripening – 145–155 days. According to the complex of traits, 3 varieties obtained by the method of chemical mutagenesis (Saldo, Hephaestus, Sudar) and the variety Atlant obtained by the polycross method were distinguished. In terms of green mass productivity, the noted varieties exceeded the indicator of the standard variety Rodnik Sibiri by 12–19 % (43.4 t/ha); for the collection of hay by 12–17 % (St – 12 t/ha); for the collection of seeds by 8–15 % (St – 0.26 t/ha); for the collection of crude protein by 13–22 % (St – 1.82 t/ha). The method of chemical mutagenesis, along with the traditional polycross method, showed high efficiency in the breeding of red clover; varieties Saldo, Hephaestus, Sudar in terms of productivity and product quality are competitive with varieties created by the polycross method.
variety, comparison, indicator, productivity, quality
Введение. Распространенным приемом в селекции клевера лугового является поликросс-метод, который заключается в создании синтетических и сложногибридных популяций, получаемых при свободном переопылении лучших сортов. Поликроссный питомник представляет собой рендомизированное размещение растений в многократном повторении [1, 2]. Редкий для современной селекции метод химического мутагенеза (расцвет мутационной селекции пришелся на 1960-е гг.) также заслуживает внимания. Его широкому практическому применению способствовали исследования И.А. Рапопорта, когда в опытах с растениями он получил повышение продуктивности отдельных признаков на 10–40 % и выше [3–5]. В 1983 г. селекционер Т.П. Липовцына под руководством И.А. Рапопорта в отделе химического мутагенеза ИХФ АН СССР (в настоящее время Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН)) проводила обработку семян клевера лугового сорта Фаленский 1 мутагенами. Было получено свыше тысячи селекционных образцов, часть которых исследуется до настоящего времени, а лучшие из них стали сорта Ермак, Гефест, Сударь, Светлячок, Сальдо [6, 7].
Всего за период 1997–2015 гг. было зарегистрировано 8 сортов клевера лугового селекции НИИСХ Северного Зауралья, которые впоследствии заслужили положительные оценки. Сорт Родник Сибири длительное время был сортом-стандартом в испытаниях, проводимых ФГБУ «Госсорткомиссия», в настоящее время его заменили сорта Атлант и Ермак. Сорта Светлячок и Гефест отмечены как перспективные для Камчатского края [8]. Сорта Гефест и Памяти Бурлаки выделены как лучшие в условиях подтайги Тюменской области [9].
Цель исследования – провести оценку продуктивности сортов клевера лугового, созданных методом химического мутагенеза, для определения его эффективности в сравнении с поликросс-методом.
Объекты и методы. Опытная работа проводились в 2015–2020 гг. в п. Московский Тюменского района Тюменской области. В годы наблюдений климатические показатели за период активной вегетации (май-сентябрь) по сумме эффективных t ˃ 5 °С имели отклонение от среднемноголетнего значения (∑t – 1415 °С) на 1–5 % в сторону повышения; по количеству осадков отмечалась хорошая и сильная увлажненность. Почва опытного поля серая лесная, с низким содержанием азота; средним – фосфора и калия. Объектами наблюдений являлись 8 позднеспелых, одноукосных сортов клевера лугового собственной селекции, изучаемых в питомнике конкурсного сортоиспытания (КСИ), за сорт-стандарт (St) принят Родник Сибири (табл. 1). Наблюдения проводились на растениях 2-го года жизни (1-го года пользования) по общепринятым методикам [10].
Таблица 1
Сорта клевера лугового селекции НИИСХ Северного Зауралья – филиала Тюм НЦ СО РАН, КСИ, 2015–2020 гг.
|
Сорт/ год включения в реестр допущенных к использованию |
Способ создания сорта |
Регионы допуска |
Примечание |
|
Родник Сибири /1997 |
Поликросс-метод |
1, 3, 4, 10, 11 |
Совместный с 1 |
|
Ермак /2002 |
Химический мутагенез |
3, 4, 10, 11 |
|
|
Пам. Бурлаки / 2004 |
Поликросс-метод |
4, 10 |
Совместный с 2, 3 |
|
Атлант / 2007 |
Поликросс-метод |
1, 2, 4, 9, 10, 11, 12 |
Совместный с 1, 4 |
|
Гефест / 2008 |
Химический мутагенез |
10, 12 |
|
|
Сударь / 2012 |
Химический мутагенез |
10, 11 |
|
|
Светлячок / 2012 |
Химический мутагенез |
10, 11, 12 |
|
|
Сальдо / 2015 |
Химический мутагенез |
10 |
|
Примечание: 1 – ФГБУН Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН;
2 – ФНЦ ВИК им. В.Р. Вильямса; 3 – ФГБНУ Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого; 4 – ФГБНУ Иркутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства.
Агротехнические мероприятия выполнялись в оптимальные по климатическим показателям сроки. Посев производился по пару, в I–II декаду июня; учет зеленой массы – в период массового цветения клевера; учет семенной продуктивности в период полного созревания семян. Высоту травостоя измеряли во время сбора зеленой массы; влажность, мощность растений, облиственность определяли по пробному снопу. Химические анализы – содержание сырого протеина и сырой клетчатки – выполнялись в аналитической лаборатории НИИСХ СЗ – филиала Тюм НЦ СО РАН.
Результаты и их обсуждение. Начало весеннего отрастания растений клевера лугового отмечалось в III декаде апреля – I декаде мая, при сумме эффективных t ˃ 5 °С более 30 °С. Растения клевера 2-го года жизни всех сортов имели зимостойкость 4–5 баллов. Дата наступления укосной спелости приходилась на период 13–17 июля, дата уборки на семена – 20–27 сентября. Вегетационный период от начала весеннего отрастания до скашивания на сено составлял 70–80 дней; до созревания семян – 145–155 дней. В период укосной спелости высота растений питомника была свыше 70 см; средние показатели за 5 лет 85–91 см. Самые высокие растения были у сортов Сальдо (74–101 см), Светлячок (74–104), Гефест (77–101), Сударь (70–106 см). По количеству побегов существенной разницы между большинством сортов не отмечено; максимальное число было у сорта Сальдо (422 шт/м2), повышенное – у сортов Атлант (394 шт/м2) и Гефест (390 шт/м2), что указывало на хорошую побегообразующую способность. Самое низкое количество побегов было у сорта Ермак (292 шт/м2), которое компенсировалось их повышенной массой (447 г), что также отмечалось у сортов Сударь и Памяти Бурлаки – побегов было меньше (361 и 338 шт/м2), но они лучше развиты (420–424 г). У большинства сортов масса 100 побегов, показывающая мощность растений, была на уровне 360–395 г. Средее значение содержания сухого вещества у большинства сортов составило 28 %. По годам оно имело значения 22–35 % в зависимости от погодных условий. Отклонения в данных между сортами в каждый исследуемый год были в пределах ошибки, что указывало на общую биологическую реакцию растений в условиях окружающей среды и исключало влияние сортовых особенностей (табл. 2).
Таблица 2
Структура кормовой продуктивности клевера лугового, 2015–2020 гг.
|
Сорт |
Высота растений, см |
Вес 100 побегов*, г |
Количество побегов, шт/м2 |
Содержание сухого вещества,% |
|
|
min-max |
Cреднее |
||||
|
Родник Сибири |
85,7 |
359 |
370 |
22–36 |
28,7 |
|
Атлант |
88,7 |
377 |
394 |
20–34 |
26,9 |
|
Гефест |
90,5 |
372 |
390 |
22–36 |
29,7 |
|
Ермак |
85,5 |
447 |
292 |
22–36 |
29,1 |
|
Сальдо |
91,0 |
364 |
422 |
22–39 |
28,0 |
|
Светлячок |
90,7 |
395 |
344 |
22–34 |
28,4 |
|
Сударь |
90,4 |
420 |
361 |
22–35 |
28,0 |
|
Пам. Бурлаки |
88,5 |
424 |
338 |
21–38 |
28,5 |
|
НСР 05 |
2,0 |
45,0 |
25,0 |
– |
0,5 |
*В пересчете на сухое вещество.
Максимальный сбор зеленой массы у некоторых сортов в отдельные годы составил 65–71 т/га, а по среднему значению за 5 лет наибольшее отклонение от стандарта Родник Сибири (43,4 т/га) в сторону увеличения было у сортов Сальдо – 51,9 т/га (+8,5); Атлант – 50,4 т/га (+7,0); Сударь – 49,4 т/га (+6,0); Гефест – 48,8 т/га (+5,4). Соответственно по сбору сена эти сорта также имели существенное превышение перед стандартом ( St – 12 т/га) – сорт Сальдо на 1,9 т (сбор 13,9 т/га); Атлант на 1,6 т (13,6 т/га); Сударь на 1,4 т (13,6 т/га); Гефест на 2,1 т (сбор 14,1т/га). По семенной продуктивности наилучший результат был отмечен у сорта Сальдо с урожайностью 0,3 т/га; при значении у Родника Сибири (0,26 т/га) прибавка составила 15 %. Сорта Атлант, Гефест, Памяти Бурлаки с урожайностью семян 0,28 т/га достоверно превзошли стандарт на 8 % (табл. 3).
Таблица 3
Продуктивность клевера лугового КСИ, 2015–2020 гг., т/га
|
Сорт |
Урожайность зеленой массы |
Сбор сена |
Сбор семян |
|||
|
min-max |
сред-нее |
min-max |
Среднее |
min-max |
Среднее |
|
|
Родник Сибири |
28–57 |
43,4 |
10–16 |
12,0 |
0,15– 0,36 |
0,26 |
|
Атлант |
39–61 |
50,4 |
11–18,5 |
13,6 |
0,18–0,42 |
0,28 |
|
Гефест |
32–71 |
48,8 |
11,5– 19 |
14,1 |
0,13–0,45 |
0,28 |
|
Ермак |
27–71 |
44,2 |
10–17 |
12,3 |
0,12–0,30 |
0,24 |
|
Сальдо |
27,5–65 |
51,9 |
11–21,4 |
13,9 |
0,17–0,50 |
0,30 |
|
Светлячок |
25,5–61 |
47,5 |
10,4–18 |
13,1 |
0,15–0,40 |
0,26 |
|
Сударь |
30–62 |
49,4 |
10,5–19 |
13,4 |
0,14–0,47 |
0,27 |
|
Пам. Бурлаки |
28,5–60 |
46,5 |
11–18 |
12,8 |
0,18–0,42 |
0,28 |
|
НСР 05 |
|
2,0 |
|
0,8 |
|
0,01 |
Кормовые достоинства сухой массы клевера оценивались по облиственности растений, содержанию клетчатки, сырого протеина. По данным показателям конкуренция между сортами практически отсутствовала. Отклонения были несущественными за исключением сорта Сальдо, у которого содержание сырого протеина было выше, чем у всех наблюдаемых сортов (14,7–15,4 %), и составило 16 %. Ценность сортов определилась исходя из питательности всей полученной растительной продукции. За исследуемый период по сбору сырого протеина лучшими сортами были Сальдо (2,22 т/га); Гефест (2,1 т/га); Атлант (2,09 т/га); Сударь (2,05 т/га), преимущество перед стандартом Родник Сибири (1,82 т/га) составило 13–22 % (табл. 4).
Таблица 4
Качество сена клевера лугового, 2015–2020 гг.
|
Сорт |
Облиственность, % |
Содержание клетчатки, % |
Содержание cырого протеина, % |
Сбор сырого протеина, т/га |
|
|
min-max |
среднее |
||||
|
Родник Сибири |
40–52 |
46 |
28,20 |
15,2 |
1,82 |
|
Атлант |
42–49 |
46 |
26,34 |
15,4 |
2,09 |
|
Гефест |
34–48 |
45 |
27,94 |
14,9 |
2,10 |
|
Ермак |
39–45 |
42 |
26,47 |
15,2 |
1,87 |
|
Сальдо |
39–48 |
44 |
25,45 |
16,0 |
2,22 |
|
Светлячок |
39–57 |
45 |
26,60 |
15,3 |
2,00 |
|
Сударь |
33–52 |
42 |
27,82 |
15,3 |
2,05 |
|
Пам. Бурлаки |
36–52 |
45 |
28,50 |
14,7 |
1,88 |
|
НСР 05 |
|
1,0 |
1,0 |
0,5 |
0,25 |
Заключение. Метод химического мутагенеза в селекции клевера лугового наряду с традиционным поликросс-методом имеет высокую результативность. Созданные данным методом сорта Сальдо, Гефест, Сударь за период наблюдений 2015–2020 гг. по продуктивности и качеству продукции показали конкурентоспособность сортам, созданным поликросс-методом.
Преимуществом данного метода является то, что для обработки семян мутагенами достаточно иметь исходный материал 1-го сорта, а для поликросс-метода требуется большое количество сортов с лучшими хозяйственно-биологическими характеристиками. К недостаткам метода относятся трудности его реализации в настоящее время, для преодоления которых необходимы совместные проекты с научно-исследовательскими учреждениями другого профиля.
1. Polyudina R.I. Selekciya klevera lugovogo v Sibiri // Sibirskiy vestnik sel'skohozyaystvennoy nauki. 2016. № 5. S. 106–112.
2. Kashevarov N.I., Polyudina R.I., Pota-pov D.A. Rezul'taty selekcii bobovyh kul'tur v Sibirskom federal'nom nauchnom centre agrobiotehnologiy // Vestnik Rossiyskoy sel'skohozyaystvennoy nauki. 2017. № 6. S. 9–13.
3. Bekker H. Selekciya rasteniy. M.: Tovarischestvo nauchnyh idey KMK, 2015. 425 s.
4. Maslov A.B. Mutagenez v selekcionno-geneticheskih issledovaniyah otdalennyh gibridov i poliploidov. M.: Nauka, 1983. 128 s.
5. Rapoport I.A. Effektivnost' himicheskih mutagenov v selekcii. M.: Nauka, 1976. 35 s.
6. Lipovcyna T.P., Leonidov Yu.E. Novyy sort klevera lugovogo Sal'do // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2016. T. 30, № 11. S. 69–72.
7. Sorta sel'skohozyaystvennyh kul'tur selekcii Federal'nogo Gosudarstvennogo byudzhetnogo nauchnogo uchrezhdeniya «Nauchno-issledovatel'skiy institut sel'skogo hozyaystva Severnogo Zaural'ya» / E.P. Renev [i dr.]. Tyumen', 2017. 35 s.
8. Kochneva M.B. Produktivnyy potencial i pitatel'naya cennost' sortov klevera lugovogo v usloviyah Kamchatskogo kraya // Vestnik DVO RAN. 2020. № 4. S. 116–120. DOI:https://doi.org/10.37102/08697698.2020.212.4.018.
9. Sapega V.A., Tursumbekova G.Sh. Ocenka urozhaynosti zelenoy massy i osnovnyh pokazateley produktivnosti sortov mnogoletnih trav v usloviyah podtaygi Tyumenskoy oblasti // Agrarnaya nauka i obrazovanie Tyumenskoy oblasti: svyaz' vremen: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyasch. 140-letiyu Tyumenskogo real'nogo uchilischa. Tyumen', 2019. S. 176–186.
10. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu polevyh opytov s kormovymi kul'turami / Yu.K. Novoselov [i dr.]. M.: Rossel'hozakademiya, 1997. 155 s.
