Россия
Россия
Цель исследования – провести селекционную оценку сортообразцов и выделить источники ценных признаков для селекции озимой пшеницы. Изучена коллекция 52 сортообразцов озимой мягкой пшеницы разного эколого-географического происхождения. Полевые и лабораторные исследования проведены в 2020–2022 гг. на опытном поле Омского ГАУ в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Посев проводили по пару в общепринятые сроки сева. Результаты исследований показали, что американские и турецкие сортообразцы отличались наиболее высокой урожайностью (284 и 297 г/м2), зимостойкостью (6–6,5 балла) и устойчивостью к снежной плесени (5–5,5 балла). Мексиканские линии имели большую вариабельность изученных признаков в сравнении с остальными группами сортообразцов и рекомендуются для селекции по расширению генотипического разнообразия отечественных сортов по признакам засухоустойчивости и качеству зерна. Болгарские образцы уникальны по качеству зерна (в среднем содержат: белок – 17,1 %; клейковина – 37,2; зольность – 1,81; индекс глютена – 95,8 % и седиментация – 68 мл). Выделены сорта и линии как адаптивные и перспективные генотипы для селекции озимой пшеницы в условиях Западной Сибири: Mv-Ispan, Mv-Bojtar, Mv-Dandar, SYWolf, KS13DH00 37-66, KS13DH00 30-32, CO13D 1299, WBLL1*2 / Tukuru // Billings. Данные сортообразцы сформировали наиболее высокую урожайность (341–453 г/м2) в засушливых условиях вегетации, имели более высокие показатели и плавное увеличение биомассы (NDVI =0,37–0,68), высокую засухоустойчивость (6,0–7,0 балла) и более низкую температуру листовой поверхности (≥ 35,3 °С).
озимая пшеница, сортообразец, зимостойкость, урожайность, качество зерна, вариабельность
Введение. В условиях глобального потепления климата в последние десятилетия климатоустойчивому сельскому хозяйству требуется много культур. Усиление защиты продовольственной безопасности страны и сохранение конкурентного преимущества на зарубежных рынках обусловливают потребность роста валовых сборов зерна пшеницы [1, 2]. Вместе с тем повышение частоты засушливых лет и усиление эпифитотийной нагрузки на посевы пшеницы приводят к большим потерям зерна в Западно-Сибирском регионе. Озимая пшеница в сравнении с яровой лучше использует агроклиматические ресурсы региона и имеет более высокую урожайность зерна [3, 4]. Это диктует необходимость продвижения исследований в области предселекции с целью поиска новых источников с комплексом хозяйственно ценных признаков для создания сортов озимой пшеницы. Расширение генетического разнообразия и высокая адаптивность новых сортов озимой пшеницы к изменяющимся климатическим условиям являются важным аспектом для успешной селекции с привлечением большого потенциала генетических ресурсов этой культуры [5, 6]. Высокая и стабильная урожайность, повышенные морозо- и зимостойкость, засухоустойчивость, улучшенное качество зерна – целевые признаки, необходимые сортам озимой пшеницы для условий Западной Сибири.
Цель исследования – провести селекционную оценку сортообразцов и выделить источники ценных признаков для селекции озимой пшеницы.
Материал и методы. На опытном поле Омского ГАУ в 2020–2022 гг. проведено изучение коллекции 52 сортообразцов озимой мягкой пшеницы разного эколого-географического происхождения (рис. 1). В качестве стандарта высевали сорт местной селекции Омская 4 (среднеспелый). Оценки, учеты и наблюдения проведены в соответствии с методическими указаниями ВИР по изучению коллекции пшеницы [7]. Посев сортообразцов озимой пшеницы проводили сеялкой ССФК-7 на глубину 4–5 см, площадь делянки 3 м2 в 2-кратной повторности. Способ посева – рядовой, норма высева – 500 зерен на 1 м2. В качестве стандарта использовали сорт озимой пшеницы омской селекции Омская 4. Содержание белка, клейковины и зольность зерна определяли с помощью прибора Инфралюм ФТ-10М («Люмэкс», Россия); индекс глютена, показатель седиментации в соответствии с ГОСТ ISO 21415-2-2019, ГОСТ ISO 5529-2013.
Рис. 1. Происхождение сортообразцов коллекции озимой мягкой пшеницы
Вегетативный индекс (NDVI) определяли с помощью прибора Green Seeker с начала вегетации растений после перезимовки до фазы колошения – начала цветения через каждые десять дней. Температуру листовой поверхности измеряли в фазу колошения с помощью инфракрасного термометра LT300 при отсутствии облаков и температуре воздуха выше 32 °С в соответствии с методикой CIMMYT [8]. Статистическая обработка экспериментальных данных проведена в соответствии с общепринятой методикой [9]. Погодные условия в годы проведения исследований отличались недобором осадков и повышенными среднесуточными температурами воздуха: 2021 г. характеризовался как сильнозасушливый (ГТК = 0,40), с высокими среднесуточными температурами в период с мая по август; 2022 г. отмечен как слабозасушливый, с неравномерным распределением осадков (ГТК = 1,01).
Результаты и их обсуждение. Зимостойкость сортов озимой пшеницы в условиях Западной Сибири служит основным критерием, позволяющим сортам давать высокую урожайность [10]. Как правило, сорта с зимостойкостью 5,0–7,0 балла имели урожайность 258–453 г/м2 (табл. 1).
Таблица 1
Хозяйственно ценные признаки лучших коллекционных
образцов озимой пшеницы (2021–2022 гг.)
|
Сорт, линия |
Период вегетации, сут |
Зимостойкость, балл |
Устойчивость к снежной плесени, балл |
Урожайность, г/м2 |
Содержание белка, % |
Содержание клейковины, % |
Зольность зерна, % |
Индекс глютена, % |
Седиментация, мл |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Германия |
|||||||||
|
NE 14434 |
310 |
6,0 |
6,5* |
259 |
16,9* |
37,8* |
1,40 |
97,3 |
68* |
|
Финляндия |
|||||||||
|
Kopru |
311 |
3,5 |
6,5* |
344 |
15,3 |
32,3 |
1,42 |
97,5 |
59* |
|
Болгария |
|||||||||
|
Pcelina |
310 |
5,5 |
7,5* |
349 |
17,2* |
38,7* |
1,59 |
98,8* |
71* |
|
GTP Rada |
312 |
4,5 |
5,5* |
319 |
15,4 |
31,9 |
1,93* |
94,1 |
63* |
Окончание табл. 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Турция |
|||||||||
|
Mv-Ispan |
314 |
6,0 |
7,0* |
359 |
15,2 |
32,6 |
1,59 |
86,9 |
61* |
|
Mv-Bojtar |
314 |
5,0 |
7,0* |
392* |
16,4* |
31,8 |
1,55 |
95,8 |
65* |
|
Mv-Dandar |
312 |
7,5 |
7,5* |
453* |
15,8 |
32,3 |
1,44 |
94,6 |
58* |
|
США |
|||||||||
|
KS13DH0039-99 |
310 |
5,0 |
7,5* |
258 |
15,2 |
32,1 |
1,36 |
90,2 |
67* |
|
SY Wolf |
310 |
6,0 |
5,0 |
362 |
16,3* |
33,7 |
1,52 |
95,4 |
54 |
|
KS13DH0037-66 |
307 |
6,5 |
7,5* |
377* |
15,7 |
32,8 |
1,67* |
99,1* |
63* |
|
KS13DH002722 |
310 |
6,0 |
7,0* |
335 |
16,2* |
31,9 |
1,53 |
94,3 |
63* |
|
KS13DH0030-32 |
308 |
6,0 |
7,5* |
434* |
15,8 |
34,5* |
1,47 |
94,7 |
67* |
|
KS13DH0013-123 |
307 |
5,0 |
6,5* |
301 |
14,5 |
29,0 |
1,72* |
99,2* |
66* |
|
KS100610K-7 |
308 |
7,0 |
6,5* |
325 |
17,2* |
32,4 |
1,53 |
97,8 |
68* |
|
CO13D 1299 |
306 |
5,5 |
7,0* |
362 |
15,3 |
33,3 |
1,07 |
95,5 |
64* |
|
Мексика |
|||||||||
|
WBLL1*2 / Kuruku /5/ Chuen-Mai18 |
310 |
7,0 |
6,0* |
289 |
15,6 |
31,4 |
1,62* |
98,9* |
53 |
|
WBLL1*2 / Tukuru // Billings |
309 |
6,5 |
6,5* |
341 |
15,1 |
28,1 |
1,52 |
99,0 |
64* |
|
D 67.2 /P 66.270 // Ae.sq.(320) |
311 |
5,0 |
6,5* |
295 |
16,9* |
34,7* |
1,84* |
90,4 |
64* |
|
Омская 4, стандарт |
313 |
7,0 |
5,0 |
340 |
15,8 |
32,9 |
1,55 |
96,9 |
53 |
|
В среднем |
309 |
6,0 |
5,0 |
242 |
16,4 |
34,6 |
1,57 |
94,0 |
63 |
|
НСР05 |
1,72 |
0,37 |
0,49 |
27,0 |
0,37 |
1,19 |
0,07 |
1,47 |
2,28 |
Здесь и далее: * – достоверное превышение над стандартом Омская 4.
В целом следует отметить приемлемую зимостойкость сортов разных экологических групп – 6,0–6,5 балла, за исключением финляндского сорта Kopru (3,5 балла), что свидетельствует о большом потенциале использования сортов зарубежной селекции в качестве исходного материала для создания сортов в Западной Сибири. Весенне-летние периоды вегетации сложились аномальными, с большим недобором осадков в важную фазу развития озимой пшеницы (выход в трубку – колошение), что негативно сказалось на урожайности – в среднем 242 г/м2 по всем группам сортообразцов зарубежной селекции (табл. 2). Продолжительность периода вегетации сокращалась при повышенной температуре воздуха. Меньшей продолжительностью периода вегетации отличались сорта и линии из США и Мексики – в среднем 308–309 сут в отличие от сортов из Болгарии и Турции – в среднем 311–312 сут. Выделенные по урожайности сорта отнесены к среднеранней и среднеспелой группам спелости (306–314 сут). Устойчивость к снежной плесени – важный признак в селекции озимой пшеницы, обусловленный многими агроклиматическими и метеорологическими факторами в осенне-зимний и весенний периоды [11]. Выделенные сортообразцы характеризовались высокой устойчивостью к снежной плесени (5,5–7,5 балла), что предполагает их использование как ценного генетического ресурса данного признака.
Качество зерна – основное преимущество сортов зарубежной селекции для улучшения как питательной ценности зерна (белковости, зольности), так и технологических свойств (содержания клейковины, показателя седиментации и индекса глютена). Выделены сортообразцы с комплексом признаков качества зерна: NE 14434 (Финляндия), Pcelina, GTP Rada (Болгария), Mv-Bojtar (Турция), KS13DH0037-66, KS13DH00 2722, KS13DH00 30-32, KS13DH00 13-123, KS100610 K-7 (США), WBLL1*2 / Kuruku /5/ Chuen-Mai18, D 67.2 /P 66.270 // Ae.squarrosa (320) (Мексика). Содержание белка и клейковины данных сортообразцов варьировало от 16,2 до 17,2 %, клейковины – от 31,8 до 38,7 %, зольности зерна – от 1,40 до 1,93 %, индекс глютена – от 94,1 до 99,1 % и седиментация – от 63 до 71 мл. Необходимо использовать потенциал этих сортов и линий озимой пшеницы для создания сортов высокого хлебопекарного качества, из которых сорта Pcelina (Болгария), Mv-Bojtar (Турция), KS13DH0037-66, KS13DH00 30-32 (США) сочетают отличное качество с высокой урожайностью – 349–434 г/м2. При изучении коллекционного материала в селекционной работе необходимо использовать различные методы, в том числе позволяющие выявлять имеющиеся у сортообразцов физиологические признаки и свойства (табл. 2).
Таблица 2
Засухоустойчивость и физиологические признаки
лучших коллекционных образцов озимой пшеницы (2021–2022 гг.)
|
Сорт, линия |
Засухоустойчивость, балл |
Температура листьев, °С |
Индекс NDVI |
|||||
|
Дата измерения |
||||||||
|
18.04 |
28.04 |
08.05 |
18.05 |
07.06 |
17.06 |
|||
|
Германия |
||||||||
|
NE 14434 |
5,0 |
36,3 |
0,43 |
0,47 |
0,57 |
0,59 |
0,64 |
0,63 |
|
Финляндия |
||||||||
|
Kopru |
5,0 |
35,5 |
0,39 |
0,37 |
0,47 |
0,53 |
0,57 |
0,55 |
|
Болгария |
||||||||
|
Pcelina |
6,0* |
34,7 |
0,38 |
0,45 |
0,54 |
0,63 |
0,65 |
0,62 |
|
GTP Rada |
4,5 |
35,8 |
0,36 |
0,43 |
0,41 |
0,56 |
0,58 |
0,54 |
|
Турция |
||||||||
|
Mv-Ispan |
6,0* |
34,3 |
0,33 |
0,36 |
0,44 |
0,57 |
0,61 |
0,52 |
|
Mv-Bojtar |
6,0* |
35,3 |
0,42 |
0,45 |
0,56 |
0,62 |
0,63 |
0,60 |
|
Mv-Dandar |
6,5* |
33,8 |
0,40 |
0,42 |
0,52 |
0,59 |
0,62 |
0,56 |
|
США |
||||||||
|
KS13DH0039-99 |
7,0* |
33,2 |
0,39 |
0,47 |
0,56 |
0,63 |
0,67 |
0,58 |
|
SY Wolf |
6,0* |
32,0 |
0,37 |
0,49 |
0,62 |
0,61 |
0,65 |
0,55 |
|
KS13DH0037-66 |
6,0* |
34,0 |
0,41 |
0,47 |
0,59 |
0,66 |
0,66 |
0,58 |
|
KS13DH002722 |
6,0* |
34,5 |
0,42 |
0,43 |
0,59 |
0,69 |
0,70 |
0,64 |
|
KS13DH0030-32 |
6,0* |
35,0 |
0,44 |
0,45 |
0,59 |
0,64 |
0,64 |
0,53 |
|
KS13DH0013-123 |
4,5 |
37,8 |
0,37 |
0,37 |
0,49 |
0,55 |
0,58 |
0,54 |
|
KS100610K-7 |
4,5 |
37,3 |
0,41 |
0,44 |
0,57 |
0,64 |
0,68 |
0,61 |
|
CO13D1299 |
6,0* |
35,2 |
0,46 |
0,47 |
0,56 |
0,68 |
0,66 |
0,64 |
|
Мексика |
||||||||
|
WBLL1*2 / Kuruku /5/ Chuen-Mai18 |
6,5* |
31,4 |
0,36 |
0,42 |
0,49 |
0,57 |
0,59 |
0,60 |
|
WBLL1*2 / Tukuru // Billings |
7,0* |
33,2 |
0,38 |
0,49 |
0,62 |
0,68 |
0,66 |
0,65 |
|
D 67.2 /P 66.270 // Ae.sq.(320) |
4,5 |
33,8 |
0,38 |
0,44 |
0,59 |
0,64 |
0,62 |
0,58 |
|
Омская 4, стандарт |
5,0 |
34,3 |
0,41 |
0,49 |
0,62 |
0,64 |
0,66 |
0,59 |
|
НСР05 |
0,44 |
0,49 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
По мнению зарубежных ученых, современные сорта пшеницы для обеспечения устойчивости к изменению климата должны быть засухоустойчивыми, устойчивыми к листовым болезням и с повышенной ассимиляционной поверхностью растений, способными продуцировать большее количество углеводов, накапливаемых в зерновке, вследствие чего более урожайными [12]. Сорта, сформировавшие наиболее высокую урожайность, Mv-Ispan, Mv-Bojtar, Mv-Dandar, SY Wolf, KS13DH00 37-66, KS13DH00 30-32, CO13D 1299, линия WBLL1*2 / Tukuru // Billings (341–453 г/м2), в засушливых условиях вегетации имели более высокие показатели и плавное увеличение вегетативного индекса – (NDVI = 0,37–0,68), который служит косвенным признаком высокоурожайных сортов. Засухоустойчивость данных генотипов составила 6,0–7,0 балла, превысив по данному признаку стандарт Омская 4 (5 баллов); температура листовой поверхности данных сортообразцов также не превышала 35,3 °С, что свидетельствует об их интенсивной транспирации и лучшей способности поглощать влагу из более глубоких слоев почвы.
Поскольку урожайность как комплексный показатель характеризует адаптивность генотипа к конкретной экологической зоне, к наиболее приспособленным к местным климатическим условиям можно отнести образцы американской и турецкой селекции (в среднем 284 и 297 г/м2 соответственно), к менее приспособленным – линии из CIMMYT (195 г/м2), хотя именно этот селекционный материал получен в результате сложных ступенчатых скрещиваний и беккроссов с мексиканскими сортами Attila, Agripro, Pastor, WBLL1 и др., а также с привлечением образцов эгилопса Ae. tauschii (syn. Ae.squarrosa) [13, 14].
Рис. 2. Варьирование хозяйственно ценных признаков у сортообразцов разных
эколого-географических групп (2021–2022 гг.): Bul – Болгария, Fin – Финляндия,
Ger – Германия, Kz – Казахстан, Meх – Мeксика, Tur – Турция, USA – США
Мексиканские линии (24 шт.) имели большую вариабельность изученных признаков в сравнении с остальными группами сортообразцов. Это объясняется широкой генетической основой селекционного материала из CIMMYT, который в первую очередь интересен для селекции по расширению генотипического разнообразия отечественных сортов по признакам засухоустойчивости и качеству зерна (рис. 2). Американские и турецкие сортообразцы отличались наиболее высокой урожайностью (284 и 297 г/м2), зимостойкостью (6–6,5 балла), устойчивостью к снежной плесени (5–5,5 балла) и повышенными показателями вегетативного индекса. Болгарские образцы уникальны по качеству зерна (белок – 17,1 %; клейковина – 37,2; зольность – 1,81; индекс глютена – 95,8 % и седиментация – 68 мл). Сорта из Финляндии, Германии и Казахстана представлены единичными образцами, при этом сорт Казахстанская раннеспелая отличался скороспелостью (308 сут), но низкими зимостойкостью (4 балла) и урожайностью (114 г/м2).
Заключение. Сорта, сформировавшие наиболее высокую урожайность (341–453 г/м2) в засушливых условиях вегетации, имели более высокие показатели и плавное увеличение биомассы (NDVI = 0,37–0,68), высокую засухоустойчивость (6,0–7,0 балла) и более низкую температуру листовой поверхности (≥ 35,3 °С): Mv-Ispan, Mv-Bojtar, Mv-Dandar, SY Wolf, KS13DH00 37-66, KS13DH00 30-32, CO13D 1299, линия WBLL1*2 / Tukuru // Billings, их можно рассматривать как наиболее адаптивные и перспективные генотипы для селекции озимой пшеницы в условиях Западной Сибири. Для создания сортов высокого хлебопекарного и питательного качества возможно привлечение в селекционные программы сортообразцов с комплексом признаков: NE 14434 (Финляндия), Pcelina, GTP Rada (Болгария), Mv-Bojtar (Турция), KS13DH0037-66, KS13DH00 2722, KS13DH00 30-32, KS13DH00 13-123, KS100610 K-7 (США), WBLL1*2 / Kuruku /5/ Chuen-Mai18, D 67.2 /P 66.270 // Ae.squarrosa (320) (Мексика). Содержание белка данных сортообразцов составило 16,2–17,2 %; клейковины – 31,8–38,7; зольность зерна – 1,40–1,93; индекс глютена – 94,1–99,1 % и седиментация – 63–71 мл. Для селекции на повышение устойчивости к снежной плесени, вегетативной массы и урожайности целесообразно использовать сорта американской и турецкой селекции; для селекции на качество зерна – сорта озимой пшеницы из Болгарии; для селекции на повышение засухоустойчивости и качества зерна – линии из CIMMYT как ценный генетический ресурс по расширению генотипического разнообразия отечественных сортов.
1. Кудряшов И.Н., Беспалова Л.А., Пономарев Д.А. Актуальность сортовых структур при производстве озимой пшеницы в современных условиях // Зерновое хозяйство России. 2016. № 1. С. 9–13.
2. Левакова О.В., Банникова М.И. Анализ генетических источников сортов озимой мягкой пшеницы в целях создания исходного материала // Аграрная наука. 2019. № 7-8. С. 38–40.
3. Сурин Н.А. Адаптивный потенциал сортов зерновых культур сибирской селекции и пути его совершенствования (пшеница, ячмень, овес): монография / Краснояр. науч.-исслед. ин-т сел. хоз-ва. Новосибирск, 2011. 708 с.
4. Мухордова М.Е. Влияние формообразовательного процесса на продуктивность растений у гибридов озимой мягкой пшеницы в условиях Западной Сибири // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 3 (47). С. 72–77.
5. Беспалова Л.А. Развитие генофонда как главный фактор третьей зеленой революции в селекции пшеницы // Вестник Российской академии наук. 2015. Т. 85, № 1. С. 9–11.
6. Ковтун В.И. Новые высокопродуктивные зимоморозостойкие сортообразцы озимой мягкой пшеницы // Известия Оренбургского ГАУ. 2016. № 3 (59). С. 30–32.
7. Методические указания по изучению мировой коллекции пшеницы. 4-е изд., перераб. Л.: ВИР, 1985. 29 с.
8. Reynolds M.P., Pask A.J.D., Mullan D.M. Physiological Breeding I: Interdisciplinary Approaches to Improve Crop Adaptation. Mexico, D.F.: CIMMYT, 2012.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки ре- зультатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
10. Борадулина В.А. Селекция озимой пшеницы на Алтае // Зерновое хозяйство России 2016. № 1. С. 56–58.
11. Торбина И.В., Хакимова А.Г. Исходный материал для селекции озимой пшеницы // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2018. № 6. С. 34–37.
12. Biplot yield analysis of heat-tolerant spring wheat genotypes (Triticum aestivum L.) in multiple growing environments / A. Hossain [et al.] // Open Agriculture. 2018. V. 3 (1). P. 404–413.
13. Маркер-ориентированная селекция яровой мягкой пшеницы на повышение урожайности, качества зерна, устойчивости к болезням и засухе в условиях Западной Сибири / С.С. Шепелев [и др.] // Зерновое хозяйство России. 2023. Т. 15, № 2. С. 18–25.
14. Wheat Variety Improvement for Climate Resilience Ramesh / R. Puri [et al.] // Asian Journal of Research in Agriculture and Forestry. 2020. V. 6 (2). P. 21–27.
