Порівняльна характеристика тетраплоїдних видів пшениці в Правобережному лісостепу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Порівняльна характеристика тетраплоїдних видів пшениці в правобережному лісостепу

Ж.М. Новак, кандидат сільськогосподарських наук, І.О. Полянецька, кандидат сільськогосподарських наук, В.В. Любич, доктор сільськогосподарських наук; Уманський національний університет садівництва

У статті проаналізовано показники продуктивності - кількість продуктивних стебел, довжина колоса та кількість колосків у ньому, маса 1000 зерен, урожайність тетраплоїдних видів пшениць (картлійська, ефіопська, польська, полба ісфаганська, полба звичайна). Встановлено, що елементи продуктивності та врожайність зерна істотно змінювалась у різних видів пшениць.

Ключові слова: сортозразок, види пшениці, кількість продуктивних стебел, довжина колоса, кількість колосків, маса 1000 зерен, урожайність.

Annotation

Comparative characteristics of tetrapioid wheat species in the Right-Bank Forest Steppe

Novak Zh. M., Polianetska I. O., Liubych V. V.

Introduction. One of the leading problems of biological science is the enrichment of flora by creating new forms and varieties of plants that best meet human needs. Important in solving these problems belongs to remote hybridization, a method that can significantly enrich the gene pool of cultivated plants and create a particularly broad formative process, which creates unique forms that are significantly different from those that existed before.

Research methods. Field, mathematical and statistical.

Results. The collection of spring wheat specimens of Uman National University of Horticulture includes tetraploid wheat species - Triticum durum Desf., Triticum carthlicum Nevski, Triticum dicoscum (Schrank) Schuebl, Triticum ispahanicum Heslot, Triticum Jakubum, Jakitum and Jakritumum. The studied cultivars differed greatly from each other - the average number of productive stems was 3.23-6.36 million productive stems per 1 ha. The lowest indicators were observed in the species Triticum polonicum and Triticum aethiopicum - respectively 3.23 and 4.01 million units / ha, which was inferior to the indicator of durum wheat variety Descendants by 38 and 22 %. Varieties of Triticum persicum and Triticum dicoscum differed in this indicator. According to the results, a close correlation was observed between the weight of 1000 grains and yield, the average positive relationship - between the number of productive stems and yield, ear length and number of ears in the ear, number of ears in the ear and weight of 1000 grains and yield. The average negative relationship was observed between the number of productive stems and the length of the ear. There was a weak correlation between the number of productive stems and the number of spikelets in the ear and the weight of 1000 grains, the length of the ear and the yield and the length and length of the ear and the weight of1000 grains.

Conclusions. The smallest number of productive stems was formed by cultivars 144/20 (Triticum polonicum) and 145/20 (Triticum aethiopicum). Breeding numbers 142/20 (Triticum dicoscum) and 143/20 (Triticum ispahanicum) exceeded the standard for two years in a row according to the analyzed indicator. Variety 144/20 had the longest ear in two years of research (9.0 cm), short ears were observed in biotypes 141/20 (5.1 cm), 142/20 (5.4 cm), і4з/20 (5.5 cm) ) and 145/20 (5.3 cm), which was less than the standard by 22; 18; 15 and 19%. Breeding numbers of the species Triticum persicum: 139/20 and 140/20 on the length of the ear were similar to the durum wheat variety Descendant. The number of spikelets in the ear averaged 20.3 pieces in the standard, in varieties 139/20; 140/20; 141/20; 142/20; 143/20; 144/20 and 145/20 - 14.5 respectively; 14.8; 15.4; 17.4; 15.7; 20.5 and 16.7pcs. The highest rate was observed in the biotype 144/20 (Triticum polonicum), the lowest - in the species Triticum persicum 139/20 and 140/20. It was found that the weight of 1000 grains had the greatest impact on grain yield.

Key words: variety sample, wheat, number of productive stems, spikelet length, number of spikelet, weight of 1000 grains, yield.

Постановка проблеми

Широкі селекційні дослідження пшениці проводяться з використанням традиційних методів гібридизації, як внутрішньовидової, так і віддаленої, а також подальших масових та індивідуальних доборів. З метою поєднання в одному генотипі низки корисних ознак, до гібридизації залучаються віддалені географічно та генетично форми. При цьому до останніх належать близькі види пшениці. Нині в Україні висівається найбільше пшениці м'якої - близько 6,2 млн га, твердої - біля 200 тис та невелика кількість пшениці спельти. Пшениця м'яка та пшениця спельта - гексаплоїди з однаковим геномом A^uBD, тому між ними доволі легко вдається провести гібридизацію та отримати насіння. Проте гібридизація між цими видами і пшеницею твердою зазвичай неможлива через різну плоїдність (тверда пшениця тетраплоїдна). У європейських країнах висівається більша частка видів пшениці з кращим хімічним складом зерна, зокрема, пшениці спельти, полби звичайної, шарозерної. Деякі з цих видів мають однакову плоїдність з пшеницею твердої та однаковий геном A^uB, що робить можливою і перспективною гібридизацію між ними. На кафедрі генетики, селекції рослин ба біотехнології імені І.П. Чучмія (Уманський НУС) зібрано колекцію сортозразків тетраплоїдних видів пшениці: Triticum durum Desf., Triticum carthlicum Nevski, Triticum dico^um (Schrank) Schuebl, Triticum ispahanicum Heslot, Triticum polonicum L. і Triticum aethiopicum Jakubz.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Однією з провідних проблем біологічної науки є збагачення флори і фауни методом створення нових форм і сортів рослин, які найбільш повно відповідають запитам людини. Важливе значення у вирішенні цих завдань належить віддаленій гібридизації, методу, який дозволяє значно збагатити генофонд культурних рослин і створити особливо широкий формотворчий процес, при якому виникають унікальні форми, які значно відрізняються від тих, що існували раніше [1]. Однак цей метод пов'язаний з численними труднощами на шляху його практичного використання: низький рівень статевої сумісності при схрещуваннях та життєздатності гібридних зернівок, низька продуктивність або повна стерильність гібридів першого покоління; значні порушення в процесі мікро - і макроспорогенезу, що призводить до тривалого процесу стабілізації гібридних популяцій [2]. На процес формування зернівок впливають як внутрішні фактори, а саме генетичні [3, 4], так і зовнішні, зокрема погодні умови, які часто є характеристикою певної екологічної зони [5].

Селекція на збільшення продуктивності зерна - одне з найважчих завдань, оскільки воно пов'язане з надзвичайною складністю і комплексністю даної ознаки. Потрібно знати оптимальні параметри формування усіх властивостей та ознак сорту. Важливо чітко уявляти, яким вимогам повинен відповідати майбутній сорт, та які зміни можуть відбутися за час його створення на рівні сільськогосподарського виробництва [6]. Це дає змогу правильно підібрати вихідний матеріал, а також оцінити перспективні лінії [7]. Основними елементами структури продуктивності є довжина колоса, кількість зерен з колоса, маса зерна з колоса та маса 1000 зерен. Чим більше колосків у колосі, тим, як правило, вищою є продуктивність. Кількість колосків характеризується значною константністю [8, 9], має меншу мінливість порівняно з іншими ознаками, тому більш значуща в селекції. Проте під впливом метеорологічних факторів ця ознака може змінюватися. Тому в селекції пшениці важливим аспектом є створення такого матеріалу, який буде максимально пристосованим до конкретної зони вирощування [10, 11]. Для цього необхідно у даній зоні дослідити вихідні форми, які будуть залучатися у селекційний процес [12, 13]. Отже, аналіз сортозразків тетраплоїдних видів пшениць становить інтерес як у селекції пшениці твердої, так і досліджених видів.

Методика досліджень

Експериментальну частину роботи проводили в Уманському національному університеті садівництва впродовж 2020-2021 рр. Ґрунт дослідної ділянки - чорнозем опідзолений важкосуглинковий на лесі з вмістом гумусу 3,8 %, вміст азоту легкогідролізованих сполук - низький, рухомих сполук фосфору та калію - підвищений, рН_Ксі - 5,7.

Вирощували тетраплоїдні види пшениці - Triticum durum Desf., Triticum carthlicum Nevski (Triticum persicum Vavilov ex Zhuk.), Triticum dicoccum (Schrank) Schuebl, Triticum ispahanicum Heslot, Triticum polonicum L. і Triticum aethiopicum Jakubz. Усі зразки належали до геному A^uB. Норма висіву насіння - 4 млн/га. Облікова площа ділянки 4,0 м². Повторність восьмиразова. Ширина міжряддя становила 15 см. Агротехнологія загальноприйнята для зони Правобережного Лісостепу.

Визначали показники продуктивності - кількість продуктивних стебел, довжина колоса та кількість колосків у ньому, маса 1000 зерен, урожайність за методикою [14].

Погодні умови значно відрізнялись від середньобагаторічних показників. Так, у 2020 рр. погодні умови характеризувались меншою кількістю опадів. За період квітень - липень випало 213,8 мм опадів або на 12 % менше середньобагаторічного показника (242 мм). Достатньою була кількість опадів у 2021 р. За період квітень - липень випало 300,8 мм опадів з рівномірним розподілом упродовж вегетаційного періоду. Середньодобова температура повітря була оптимальною, що негативно не впливало на ріст і розвиток рослин тритикале ярого. Так, у період інтенсивного росту стебла (вихід рослин у трубку) вона становила 9,3-16,4 °С, що відповідало оптимальному показнику (9-16 °С). У період достигання зерна тритикале ярого в 20 20 р. також була в межах оптимального інтервалу (22-25 °С) і становила 20,925,9 °С. У 2021 р. вона була дещо нижчою - 20,6-22,6 °С, що вплинуло на формування вмісту азотовмісних сполук у зерні.

Під час проведення дисперсійного аналізу підтверджували або спростовували «нульову гіпотезу». Для цього визначали значення коефіцієнта «р», який показував ймовірність відповідної гіпотези. У випадках коли p<0,05 «нульова гіпотеза» спростовувалась, а вплив чинника був достовірним. Групування коефіцієнта варіювання здійснювали за такими градаціями: 0-10 % - незначне, 10-20 - невелике, 20-40 - середнє, 40-60 - велике, > 60 % - дуже велике.

Результати досліджень

Одним з вирішальних показників, що впливає на урожайність посіву, є його продуктивна кущистість. Досліджувані сортозразки дуже відрізнялись між собою - середня кількість продуктивних стебел становила 3,23-6,36 млн продуктивних стебел на 1 га (рис. 1).

Рис. 1. Кількість продуктивних стебел тетраплоїдних зразків пшениці млн шт/га

Найменші показники було відмічено у видів Triticum polonicum і Triticum aethiopicum - відповідно 3,23 та 4,01 млн шт/га, що поступалось показнику сорту пшениці твердої ярої Нащадок на 38 та 22 %. Сортозразки видів Triticum persicum і Triticum dicoccum різнилися між собою за даним показником. Так, селекційний номер Triticum persicum 139/20 сформував 4,07 млн продуктивних стебел/га, а біотип 140/20 - 5,81. Сортозразки 141/20 та 142/20, що належать до виду Triticum dicoccum мали кількість продуктивних стебел відповідно 4,89 і 6,36 млн шт/га, що відрізнялось від даних стандарту на (-5) - 23 %.

Кількість продуктивних стебел визначається генотипово, але має досить широку норму реакції, тобто, знаходиться у залежності від погодних умов. Відмінність умов років досліджень зумовила різницю у продуктивній кущистості аналізованого селекційного матеріалу.

У 2020 році кількість продуктивних стебел сортозразків тетраплоїдних видів пшениці становила 2,56-6,41 млн шт/га. При цьому перевищували стандарт біотипи 140/20 (Triticum persicum), 142/20 (Triticum di coccum) і 143/20 (Triticum ispahanicum) відповідно на 29,7 та 22 %, зразок 139/20 (Triticum persicum) не відрізнявся від сорту Нащадок, а селекційні номери 141/20 (Triticum dicoccum ), 144/20 (Triticum polonicum) і 145/20 (Triticum aethiopicum) поступались йому відповідно на 49 і 17 %.

Продуктивна кущистість у 2021 році коливалась від 3,89 до 7,39 млн шт/га. У сортозразків 141/20 (Triticum dicoccum), 142/20 (Triticum dicoccum) і 143/20 (Triticum ispahanicum) вона була більшою, ніж у сорту пшениці твердої ярої Нащадок відповідно на 16,38 і 10 %, а у біотипів 139/20 (Triticum persicum), 140/20 (Triticum persicum), 144/20 (Triticum polonicum) і 145/20 (Triticum aethiopicum) - меншою на 41; 3 і 27 %.

До біометричних показників, що характеризують певний генотип, належить, зокрема, довжина колоса (рис. 2).

У сорту пшениці твердої ярої Нащадок довжина колоса становила 6,4-6,6 см у різні роки спостережень. Довжина колоса сортозразків, що аналізуються, складала в середньому за 2020-2021 рр. 5,1 - 9,0 см. У межах 10% відрізнялись від стандарту - сорту пшениці твердої ярої Нащадок селекційні номери виду Triticum persicum 139/20 та 140/20. Проте інші біотипи мали більш сильну відмінність від сорту Нащадок за довжиною колоса. Так, селекційні номери 141/20; 142/20; 143/20 і 145/20 поступались стандарту відповідно на 22; 18; 15 і 19 % з показниками 5,1; 5,4; 5,5 та 5,3 см. Сортозразок 144/20 Triticum polonicum мав найдовший колос серед досліджуваних селекційних номерів - 9,0 см, що перевищувало показник стандарту на 38 %.

Рис. 2. Довжина колоса тетраплоїдних зразків пшениці, см

Дані різних років не були однаковими, проте тенденція динаміки довжини колоса залежно від умов років досліджень була різною. Так, у сорту Нащадок та біотипів 139/20; 142/20 і 145/20 довший колос був у 2021 році відповідно на 0,2; 1,5; 0,7 та 0,4 см. У селекційних зразків 141/20; 143/20 і 144/20 довжина колоса більшою була, навпаки, у 2020 році - відповідно на 0,3-0,2 см. Довжина колоса біотипу 140/20 залишалась сталою протягом обох років досліджень.

У 2020 році найдовший колос було відмічено у зразка 144/20 Triticum polonicum 9,1 см, що перевищував показник сорту Нащадок на 43 %. Довжина колоса інших сортозразків тетраплоїдних видів пшениці становила 5,0-6,4 см, поступаючись стандарту на 0-22 %. Схожі результати отримано і в 2021 році: найдовший колос у Triticum polonicum, колоси сортозразків 140/20; 142/20; 143/20 і 145/20 були коротшими за такі у стандарту на 2-25 %. Цього року колос біотипу 139/20 також був довший за стандарт. Кількість колосків у колосі належить не лише до біометричних показників, адже, від нього залежить озерненість колоса, яка безпосередньо впливає на урожайність посіву.

Відомо, що в пшениці твердої колос довжиною до 6 см короткий, за 6-8 см - середній, за 8-9 см - довгий і > 9 см - дуже довгий. Отже, за цим показником довгий колос був у пшениці польської, середньої довжини у пшениці твердої і пшениці картлійської, коротким був у пшениці полби, пшениці ісфаганської і пшениці ефіопської.

У сорту пшениці твердої ярої Нащадок в середньому нараховувалося 20,3 колосків у одному колосі (табл. 1).

Табл. 1. Кількість колосків у колосі різних видів пшениць, шт.