Оценка адаптивной способности перспективных линий яровой твердой пшеницы в условиях Омской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Омский аграрный научный центр

Оценка адаптивной способности перспективных линий яровой твёрдой пшеницы в условиях Омской области

М.Н. Кирьякова, кандидат сельскохозяйственных наук

В.С. Юсов, кандидат сельскохозяйственных наук

М.Г. Евдокимов, доктор сельскохозяйственных наук

Д.А. Глушаков, младший научный сотрудник

Реферат

Полевые исследования выполнялись в 2018--2019 гг на базе селекционного севооборота лаборатории селекции твердой пшеницы ФГБНУ «Омский АНЦ», а также на опорном пункте семеноводства в степной зоне в поселке Новоуральский Таврического района Омской области. Опыты в обоих экологических пунктах были заложены по чистому пару. Площадь делянок 10 м², повторность четырехкратная, размещение рендомизированное. Погодные условия в течение вегетационного периода 2018 г. отличались контрастностью как по осадкам, так и по температурному режиму. Формирование зерна происходило в конце августа - начале сентября, что во многом повлияло на качество зерна. В 2019 г. сложились нетипичные метеорологические условия: благоприятные в первый период вегетации и засушливые - во второй (поволжский тип засухи). Проведена оценка продуктивности линий твердой пшеницы по адаптивной способности и стабильности. Представлены научные данные по показателям качества зерна и устойчивости к болезням. Урожайность линий твёрдой пшеницы значительно варьировала в зависимости от агроклиматических условий года и фона выращивания. Лучшие условия для роста и развития генотипов сложились в южной лесостепной зоне Омска, максимальная урожайность отмечена у линий Горд. 08-67-1, Горд. 09-68-1, Горд. 05-12-7(в), Горд. 08-107-5. По всем изученным линиям общая адаптивная способность близка к нулю, что показывает стабильность генотипов во внешней среде. Специфическая адаптивная способность выявлена у линий Горд. 10-33-3, Горд. 10-8-4, Горд. 11- 70-7, Горд. 11 -77-8, Горд. 11-99-1. По результатам исследования выделены перспективные линии: Горд. 05-12-7(в), Горд. 08-107-5, Горд. 09-68-1, Горд. 08-67-1. Селекционная оценка перспективных линий проводилась по показателям качества зерна и устойчивости к болезням. Хорошие показатели качества у линии Горд. 11-70-7: масса 1000 зёрен 49,75 г, высокая устойчивость к стеблевой ржавчине (6%). Линия Горд. 09-681 по качеству зерна и массе 1000 зёрен лучше сорта Жемчужина Сибири, поражаемость бурой и стеблевой ржавчиной минимальна, что перспективно для селекционной работы. Представляют селекционную ценность, сочетая стабильность генотипа, высокую продуктивность, качество зерна и макарон, устойчивость к болезням, линии: Горд. 05-12- 7(в), Горд. 08-107-5, Горд. 09-68-1, Горд. 08-67-1, Горд. 11-70-7, Горд. 11-99-1.

Evaluation of adaptive capacity of promising spring durum wheat lines in Omsk region conditions

Kiriakova M.N., Candidate of Agriculture

Iusov V.S., Candidate of Agriculture

Evdokimov M.G., Dr. of Agricultural Sc.

Glushakov D.A., Junior Research Fellow

Omsk Agrarian Research Centre, Omsk, Russia

Abstract

Keywords: durum wheat, lines, genotypes, environmental plasticity, adaptive ability, stability, grain quality.

Field research was carried out in 2018-2019 on the premises of Omsk Agrarian Research Centre, exactly the breeding crop rotation of the laboratory of durum wheat breeding as well as at the reference point of seed production in the steppe zone in the village of Novouralsky Tavrichesky district of Omsk region. The experiments were conducted in a complete fallow. The area of the plots was 10 m², repeatedfour times, the location was random. Weather conditions during the vegetation period of 2018 were contrasting both in terms of precipitation and temperature. Grain formation took place in late August - early September, which had a significant impact on grain quality. In 2019, atypical meteorological conditions were observed: favorable in the first vegetation period and arid - in the second (Volga type of drought). The productivity of durum wheat lines was estimated in terms of adaptive capacity and stability. Scientific data on the parameters of grain quality and disease resistance are highlighted. Yields of durum wheat lines varied considerably depending on agro-climatic conditions of the year and cultivation background. The best conditions for the growth and development of genotypes were set up in the southern forest-steppe zone of Omsk, the maximum crop yield was observed in the Gord. line 08-67-1, Gord. 09-68-1, Gord. 05-12-7(v), Gord. 08-107-5. The general adaptive ability is close to zero, that shows stability of genotypes in external environment. Specific adaptive ability revealed in the lines: Gord. 10-33-3, Gord. 10-8-4, Gord. 11- 70-7, Gord. 11-77-8, Gord. 11-99-1. The authors highlight the following promising lines according to the experimental results: Gord. 05-12-7(v), Gord. 08-107-5, Gord. 09-68-1, Gord. 08-67-1. Selection assessment of promising lines was carried out on the indicators of grain quality and disease resistance. The following parameters are seen as good quality indicators at the Gord line 11-70-7: weight of1000 grains is 49.75 g and high resistance to stem rust (6%). According to the quality of grain and weight of1000 grains, Gord. line 09-68-1 is better than Zhemchuzhina Sibiri, affection of brown and stem rust is minimal that is interesting for selection procedures. The following varieties are valuable from the point of view of breeding, stability of genotype, high productivity, quality of grain and pasta and resistance to disease: Gord. 05-12-7(v), Gord. 08-107-5, Gord. 09-68-1, Gord. 08-67-1, Gord. 11-70-7, Gord. 11-99-1.

Введение

Основное назначение твердой пшеницы - изготовление качественных макаронных изделий, которые длительный срок сохраняются без заметного ухудшения цвета, вкуса, питательных свойств. В Западной Сибири твердая пшеница возделывается в степной и южной лесостепной зонах. Это типичный аридный регион с недобором осадков и высокими температурами в отдельные периоды вегетации. Среднегодовое количество осадков в южной лесостепи - 300-350 мм, а их распределение крайне неравномерно в течение года.

Повышение адаптивного потенциала культурных растений является чрезвычайно важной проблемой. В селекционных программах на современном этапе в выборе между широкой общей адаптивностью как способностью сорта произрастать в широко варьирующих условиях и адаптивностью узкоспециализированной, т.е. приспособленностью к конкретной среде места обитания, предпочтение отдается последнему направлению [1-5].

Экологическая пластичность сортов тесно связана с их нормой реакции на факторы внешней среды. Генотипы с широкой нормой реакции произрастают в различных условиях и обладают сравнительно высокой продуктивностью, узкая же норма реакции приводит к неустойчивости урожая по годам и незначительному ареалу распространения сорта [6-9].

Экологические факторы являются ведущими в определении величины изменчивости количественных признаков в процессе роста и развития растения. Генотип любого растения, взаимодействуя с условиями внешней среды, модифицирует в соответствии с этим свои признаки. Все признаки, которые являются элементами структуры урожая, следует рассматривать с точки зрения их изменчивости и связи с генетическими и средовыми факторами. Знание закономерностей варьирования количественных признаков играет важную роль в селекции растений при отборе ценных генотипов, а также дает возможность определить пластичность сортов [10, 11].

Приспособительные изменения признаков и свойств затрагивают организм в целом. При изменении условий существования отдельные генотипы могут утратить способность к выживанию, что ведет к изменению частот аллей, генов и появлению более приспособленных форм. Адаптация, таким образом, является ответом популяции на изменения среды [12, 13].

Приспособленность организма в какой-то определенной или любой среде характеризует адаптивность. Дифференциальная приспособленность может быть связана с любой стадией онтогенеза. Вне зависимости от биологических причин дифференциальная приспособленность определяется совокупностью факторов, приводящих к дифференциальному представительству генов от разных генотипов в следующем поколении [12, 14].

Цель исследования - провести оценку продуктивности линий твердой пшеницы по адаптивной способности и стабильности, изучить показатели качества зерна и устойчивость к болезням, что позволит выявить степень адаптивности перспективных линий и определить их селекционную ценность.

Объекты и методы исследований

Полевые исследования выполнялись в 2018-2019 гг. на базе селекционного севооборота лаборатории селекции твердой пшеницы ФГБНУ «Омский АНЦ», а также на опорном пункте семеноводства в степной зоне в поселке Новоуральский Таврического района Омской области. Опыты в обоих экологических пунктах были заложены по чистому пару. Почва опытного участка - чернозем слабовыщелоченный среднегумусный (6,2%) тяжелосуглинистый. Площадь делянок 10 м², повторность четырехкратная, размещение рендомизированное. Оценка материала по качеству зерна и макарон по микрометодикам была проведена в лаборатории качества зерна Омского АНЦ. Параметры экологической пластичности рассчитывали по А.В. Кильчевскому и Л.В. Хотылевой [14, 15].

Погодные условия в течение вегетационного периода 2018 г. отличались контрастностью как по осадкам, так и по температурному режиму. Практическое отсутствие осадков в первой и второй декадах июля при относительной влажности воздуха 62-63% и наличии обильной росы способствовало проявлению на посевах мучнистой росы, максимум которой зафиксирован в конце третьей декады июля - первой декаде августа. Эпифитотии бурой и стеблевой ржавчины наблюдались во второй и третьей декадах августа, чему способствовали благоприятные гидротермические условия (ГТК - 1,04 и 2,25 соответственно). Формирование зерна происходило в конце августа - начале сентября.

В 2019 г. сложились нетипичные метеорологические условия: благоприятные в первый период вегетации и засушливые - во второй (поволжский тип засухи). В наиболее критический период развития растений (июнь - первая декада июля) наблюдалась пониженная температура воздуха с обильными осадками, что способствовало формированию большой биомассы растений и затяжной вегетации. Чрезмерное количество осадков, сильные ветры, высокая влажность воздуха способствовали сильному полеганию растений и развитию болезней, особенно стеблевой ржавчины. Повышенная температура в первой и второй декаде августа ускорила налив и созревание зерна твердой пшеницы, что повлияло на его качество. Поэтому в более выгодном положении оказались среднеранние сорта и линии.

Результаты исследований и их обсуждение

Перспективные линии разновидности гордеиформе выращивали в двух экологических зонах Омской области - южной лесостепной и степной. В качестве стандарта взят среднеранний сорт Жемчужина Сибири. Урожайность линий твёрдой пшеницы значительно варьировала в зависимости от агроклиматических условий года и пункта возделывания.

Лучшие условия для роста и развития генотипов сложились в лесостепной зоне. Здесь высокую продуктивность имели линии Горд. 73-2 (5,62 т/га), Горд. 11-70-7 (5,78 т/га), Горд. 11-99-1 (5,58 т/га). В степной зоне условия вегетации и уровень агротехники были значительно хуже. Низкая продуктивность отмечалась у большинства линий и только четыре из них превысили стандарт по урожайности: Горд. 05-12-7(в), Горд. 08-107-5, Горд. 08-67-1, Горд. 09-68-1 (табл. 1).За два года исследований средняя урожайность по фонам у сорта Жемчужина Сибири составила 3,87 т/га. Все линии превысили по продуктивности стандарт, а максимальная урожайность отмечалась у линий Горд. 08-67-1 и Горд. 09-68-1 (4,31 т/га).

Коэффициент линейной регрессии Bi показывает реакцию сортов и линий на изменение условий выращивания. Сорт Жемчужина Сибири и большинство линий имеют показатель пластичности ниже 1, они более приспособлены к меняющимся экологическим условиям и менее требовательны к уровню агротехники (табл. 1). Высокую пластичность проявили линии Горд. 10-33-3, Горд. 11-778, Горд. 11-99-1, их лучше выращивать по интенсивному фону. Показатель среднеквадратического отклонения (B²d), или стабильности, показывает уровень взаимодействия «генотип - среда». Различия по величине показателя стабильности незначительны. Вся изменчивость продуктивности линий вызвана только влиянием условий внешней среды, а не их генетическими особенностями.

По методике А.В. Кильчевского и Л.В. Хотылевой проведена оценка стабильности пластичности. Этот метод генетического анализа основан на испытании генотипов в различных средах и позволяет выявить общую и специфическую адаптивную способность, их стабильность, селекционную ценность и вести отбор для селекции [14]. Сравнение линий проводили путём оценки взаимодействия конкретного генотипа с внешней средой, используя вариансу взаимодействия (Q²(C'E)gi). Общая адаптивная способность характеризует среднее значение признака, специфическая - отклонение в конкретных условиях среды. По всем изученным линиям ОАС близка к нулю, что показывает стабильность генотипов во внешней среде. Специфическая адаптивная способность варьировала от 2 до 3 у линий Горд. 10-33-3, Горд. 10-8-4, Горд. 11-70-7, Горд. 11-77-8, Горд. 11-99-1. Относительная стабильность генотипов (Sgi, %) у этих линий самая высокая. Коэффициент компенсации генотипа (Kgi) колебался от 0,7 до 1,25 и у большинства линий был ниже 1, что свидетельствует о преобладании стабильности (см. табл. 1). Согласно коэффициенту нелинейности (Lji), у всех линий реакция генотипов носит линейный характер. При отборе стабильных генотипов следует отдавать предпочтение линиям, у которых Kgi = 1.

Селекционная ценность генотипа зависит от продуктивности сортов и линий и адаптивной способности к условиям внешней среды. По результатам исследования выделены перспективные линии: Горд. 05-12-7(в), Горд. 08107-5, Горд. 09-68-1, Горд. 08-67-1.

Таблица 1

Продуктивность генотипов и параметры адаптивной способности и стабильности Genotype productivity and adaptive capacity and stability parameters