Селекція пшениці для зрошуваного землеробства

У підвищенні врожайності озимої пшениці на зрошуваних землях велика роль відводиться короткостеблості середньорослі сортам, що характеризується високою продуктивністю, стійкістю проти вилягання і хвороб, гарною якістю зерна, ефективно використовують зрошувальну воду і добрива. В даний час стоїть завдання створювати комплексно цінні сорти з врожайністю при зрошенні 95-100 ц / га. Така врожайність може бути забезпечена при поєднанні наступних ознак: продуктивність колоса -1,6-1,8 г при наявності на кожному квадратному метрі посіву не менше 550-600 продуктивних стебел короткий (70-90 см) і міцний стебло, що дозволяє уникати вилягання при застосуванні великих доз удобреній- відношення зерна до соломи в загальному врожаї 1: 1,2 1: 1 достатня стійкість проти негативних зимових температур (зимостійкість на рівні сучасного сорту Одеська 51) - генетична стійкість проти переважаючих фізіологічних рас і біоти ів іржі бурої, борошнистої роси і гнилей корневих- скоростиглість на рівні сортів Безостая 1 або Одеська 51- якість зерна на рівні показників сортів Безостая 1, Одеська 51 і вище.

Для досягнення поставленої мети необхідно створювати особливий морфологічний тип рослин. Робота проводиться не тільки в напрямку зменшення довжини стебла, але і в напрямку зміни співвідношень розмірів стебла і колоса, в параметрах листкової поверхні, які повинні бути біологічно узгоджені з агротехнічної і господарської точки зору.

Дуже важливо створювати і відбирати форми з високопродуктивними колоссям і синхронним розвитком пагонів кущіння. Такі рослини дозволяють формувати густий і щільний фітоценоз з хорошою врожайністю. Нашими дослідженнями встановлено, що гени короткостеблості часто зменшують розміри листя (особливо їх довжину), що обумовлює відповідне зменшення фотосинтетичного потенціалу. В кінцевому підсумку це може призвести до зниження озерненості колоса, так як кількість зерен в колосі знаходиться в істотної позитивної зв`язку з фотосинтезуючої поверхнею листя (rф = 0,54-0,72, Rч = 0,56-0,77) і фотосинтетичним потенціалом листя (rф = 0,50-0,73, Rч = 0,51 - 0,76). Тому короткостебельние форми повинні мати підвищену чистої продуктивністю фотосинтезу, що забезпечить їм оптимальні умови для генеративного розвитку та підвищення продуктивності колоса.

З метою підвищення ефективності фотосинтезу у короткостебельних сортів, створюваних для зрошуваного землеробства, необхідно змінити також розміри і форму листя і інших фотосинтезуючих органів. Доцільно збільшувати ширину листя (особливо прапорів) до 1,5-2 см і дещо зменшити їх довжину (до 16-18 см). Рослини з такою структурою листя відносяться до високоинтенсивному типу, вони формують велике, добре виконане зерно. Широколисті форми мають також великими потенційними можливостями в накопиченні білка. За рахунок фізіологічної діяльності колоскових лусок формується більше 30 маси зернівок. Встановлено, що між розмірами колоскових, квіткових лусок і зерен існує пряма кореляція (r = 0,36-0,57), тому збільшення довжини колоса і кількості колосків в ньому забезпечить не тільки збільшення кількості зерен, але і сприятиме збільшенню їх розмірів.

Для підвищення ефективності селекційної роботи в умовах зрошення необхідно використовувати генетичні методи сполучення в одному сорті горизонтальною і вертикальною (расоспецифической) стійкості проти різних хвороб. Такий принцип захисту зводить до мінімуму ураження рослин. Підбір батьківських пар для гібридизації. Основним методом створення вихідного селекційного матеріалу є внутрішньовидова гібридизація, при якій батьківські форми повинні забезпечувати максимально можливий вихід рекомбінації короткостеблості продуктивності, відмінної якості зерна, зимостійкості, стійкості проти хвороб. Тому при підборі компонентів гібридизації ми керуємося такими основними принципами:

1) Щоб отримати позитивні трансгресії по одному або декільком ознаками, в гібридизацію залучаються генотипи з різними генетичними системами контролю конкретних ознак. Хорошим критерієм для попереднього визначення генетичної віддаленості сортів є приналежність їх до різних екологічних груп. Схрещування таких біотипів забезпечує широке формоутворення в гібридних популяціях і створює хороші умови для ефективної селекційної роботи. Високими параметрами позитивної трансгресії по продуктивності колоса характеризуються, зокрема, гібридні комбінації, створені за участю сортів південноукраїнського степового екотіпа (Одеська 51, Одеська напівкарликова, Степняк), з сортами лісостеповій екології (Іллічівка, Дніпровська 521, Безостая 1, Мутант 48, КМБ- 1, Краснодарський Карлик 1 і ін.), а також з сортами західно-європейської групи (Сания, Русалка, Сава, Златна долина і ін.).

2) Для отримання цінного селекційного матеріалу з широкими адаптивними можливостями в якості одного з батьків повинен бути сорт, добре пристосований до грунтово-кліматичних умов зони діяльності селекцентр. В умовах півдня УРСР високими частотами появи комплексно цінних форм характеризуються гібридні популяції Одеська 51 × Русалка, Одеська 51 × Сания, Пітікул × Об-рий, Одеська напівкарликова × Херсонська 170, Одеська напівкарликова × Херсонська ювілейна і ін.

3) При підборі пар для схрещувань необхідно віддавати перевагу тим сортам і формам, які мають найменшою кількістю негативних властивостей і ознак. З цією метою в гібридизацію залучаються сорти, у яких Короткостебельная, зимостійкість, продуктивність, якість зерна та інші властивості мають домінантну (або полудомінантную) генетичну детермінацію. Тип генетичного контролю легко визначається серією рекогносцирувальна схрещувань. Схеми схрещування. Успіх у створенні інтенсивних короткостебельних сортів значною мірою залежить від методів створення гібридного селекційного матеріалу. При цьому використовуються наступні схеми схрещування: парні, потрійні, поворотні і складні. При добре проведеному підборі батьківських форм і знанні закономірностей успадкування властивостей і ознак, які необхідно поєднувати, парні схрещування дозволяють досить швидко отримувати нові сорти. Парні схрещування застосовуються, в основному, для поліпшення окремих властивостей у сортів, які за більшістю ознак відповідають планованому генотипу в умовах зрошення.

В Українському НДІ зрошуваного землеробства цим методом отримали напівкарликові сорти інтенсивного типу: Херсонська ювілейна, Остиста 3, Херсонська 404 (КМБ-1 × Дніпровська 537), Остиста 5 (КМБ-1 × Дніпровська 521), Херсонська 552, Находка (Одеська 51X Русалка) та ін. Урожайний потенціал цих сортів при зрошенні - 85-95 ц / га. Загальним характерним їх властивістю є поєднання в одному фенотипе короткостеблості (75-90 см), великий продуктивності колоса та стійкості проти іржі бурої.

Метод парних схрещувань можна ефективно використовувати в трансгресивної селекції. З цією метою для гібридизації підбирають карликові (50-60 см) і напівкарликові (61-70 см) форми, тобто схрещування проводять по типу низькорослий × низькорослий. У цих комбінацій в розщеплюються поколіннях з`являється більше 50 фенотипів з довжиною стебла 75- 85 см. Серед них є значна частина форм, які можна віднести до позитивних по висоті рослин трансгресії. Ці форми характеризуються хорошою продуктивністю колоса і можуть бути використані в селекції на врожайність.

Метод потрійних схрещувань (А × В) × С застосовують в тому випадку, коли ставиться завдання рекомбінації комплексу ознак, а властивості, які потрібно комбінувати, неможливо знайти у двох батьків. Спочатку парне схрещування залучаються зазвичай донори цінних властивостей з відносно простим наслідуванням (наприклад, стійкість проти іржі бурої). В якості третьої компонента необхідно залучати високоинтенсивний, добре пристосований до умов зрошення сорт з відмінною якістю зерна.

У селекційній роботі з проблеми створення сортів з високою стійкістю проти іржі бурої нами використовуються гени Lr9, (геноносітелі Абе, Артур 71, Рилей 67 і ін.), Lr19 (агрус), Lr24 (Агент, Блюба II). У гібридизацію широко залучаються також різні донори з полігенним і олігогенів контролем стійкості. У їх числі сорти Обрій, Русалка, Сава, Херсонська 552, Донська напівкарликова, Донська безоста і ін. На генетичній основі французького сорту Роазон, югославських Сания, Златна долина створений цінний селекційний матеріал з високою стійкістю проти гнилей кореневих і борошнистої роси. У конкурсному сортовипробуванні вивчають сорти, які практично не уражаються цими хворобами. В потрійних схрещування можливе посилення трансгресії по одному елементу продуктивності колоса без ослаблення в прояві іншої ознаки, в результаті чого трансгресія по масі зерна в колосі істотно посилюється.

Для підвищення частоти рекомбінації короткостеблості зимостійкості ми зазвичай дотримуємося наступного принципу в проведенні потрійних схрещувань. Якщо у гібридів F1, (А × В) домінує підвищена зимо і морозостійкість (технічно це легко виявити), то в якості третьої батька - С в подальшому схрещуванні використовується Короткостебельная, по можливості зимостійка, форма. Ті гібриди F1, у яких зимостійкість успадковується проміжно або за типом менш стійкого батька, схрещуються з сортами, що характеризуються підвищеною зимостійкістю. Тільки в таких випадках ми можемо сподіватися на отримання достатнього (з точки зору практичної селекції) кількості рекомбінацій короткостеблості зимостійкості (22-28). При залученні в гібридизацію трьох батьківських форм велику увагу необхідно приділяти вибору останнього компонента схрещувань, так як він вносить в гібридний організм близько 50 спадкових факторів і тому повинен бути по можливості найбільш морозо- і зимостійким. Домінантною зимостійкістю володіють сорти Одеська 51, Одеська напівкарликова, Донська безоста, Краснодарська 39, які є цінними донорами цього властивості.

Метод насичують, або зворотних, схрещувань - (А × B) × А застосовується у випадках, коли необхідно домогтися посилення в гібридному потомстві ознак одного з батьків (стійкість проти ураження грибними хворобами, зимостійкість), а також для створення ізогенних ліній. В умовах зрошення важливим генетичним прийомом підвищення зимостійкості короткостебельних гібридів озимої пшениці є неповні насичують схрещування. Дослідження показали, що при використанні в цих схрещуваннях зимостійких сортів типу Одеська напівкарликова або Херсонська 95 стійкість гібридів різних поколінь досягає рівня рекурентних батьків уже при першому беккроссов. Так, у гібридів Одеська полукарліковая2 × Сания, Одеська полукарліковая2 × Партизанка, Херсонська 922 × Херсонська ювілейна, Херсонська 952 × Сания і інших після перезимівлі зберігається 94-98 живих рослин.

Обсяги схрещувань і відборів. Для вирішення різних селекційних задач (підвищення продуктивності, якості зерна, стійкості проти хвороб, зимостійкості) кількість гібридних комбінацій залежить від наступних факторів: 1) Особливостей генетичного контролю конкретних господарських і біологічних властивостей (домінантний, полудомінантний, рецесивний)- 2) Параметрів рекомбінації двох і більшого числа кількісних ознак, що можна визначити експериментальним шляхом в розрізі наявних донорів тих чи інших властивостей- 3) Завдань селекційного процесу на певний період- 4) Застосовуваних схем гібридизації та ін. При гарній вивченості сортів-донорів і їх компонентів щорічний обсяг схрещувань може обмежуватися 60-80 комбінаціями, які є основними.

По кожній основний комбінації в рік гібридизації необхідно отримати 250-500 зерен. При цьому ми дотримуємося наступного основного принципу: якщо ставиться завдання поєднувати важко поєднувані ознаки (продуктивність та якість зерна, продуктивність і зимостійкість, короткостеблості зимостійкість і т. Д.), Гібридних зерен має бути по можливості більше. При наявності донорів з домінантним контролем ознак можна обмежуватися порівняно невеликою кількістю гібридних зерен. В умовах зрошення при обмежено вільному запиленні кількість зав`язалися зерен становить 40- 60.

Отже, по кожній комбінації необхідно каструвати і запилювати 25-50 класів (500 -1000 квіток). При використанні в схрещуваннях мало вивчених сортів і форм обсяг схрещувань збільшується до 150-200 комбінацій. У таких рекогносцирувальна схрещування зазвичай каструють і запилюється 5-10 класів. Для виділення цінних високопродуктивних трансгресивних форм необхідно вирощувати велику кількість рослин F2- не менше 20 тисяч. Для закладки селекційного розсадника зазвичай використовують високопродуктивні колосся (кількість зерен не менше 45, маса зерен з колоса -1,8-2 г і більше). Кількість кожної комбінації багато в чому залежить від поставленої мети і особливостей формоутворення в гібридної популяції. У більше однорідних по морфобіологічні ознаками популяціях відбирається 200-300 елітних рослин (класів), а в сильно мінливих, з підвищеною кількістю рекомбінації -500- 1000 рослин. Таким чином, в селекційному розпліднику вивчається 20-25 тис. Сімей - потомств індивідуальних відборів. Приблизно третина загальної кількості сімей в селекційному розпліднику представлена ​​потомство відборів з F2, інші номери - це потомства відборів з F3-F5. Дослідженнями встановлено, що за вираженості основних господарсько-біологічних властивостей (продуктивності, зимостійкості та стійкості проти хвороб) константні потомства відборів F2-F3 істотно не розрізняються, хоча сім`ї більш пізніх поколінь відрізняються великою вирівняність за морфологічними ознаками.

Перше і подальше розщеплюються покоління гібридів краще вирощувати широкорядно (площа живлення 5 × 30 см). Це сприяє поліпшенню умов розвитку низькорослих морфобіотіпов. В процесі відборів головна увага приділяється Короткостебельная (70-80 см) і середньорослі (до 90 см) рослинам з великими добре озерненность колоссям. Перевага повинна бути віддана биотипам з раннім колосіння, тривалим періодом зернообразованія і, природно, з високою стійкістю проти іржі бурої і борошнистої роси.

Враховуємо і той факт, що у гібридних популяцій, створених за участю генотипів з рецесивною детерминацией короткостеблості, константність (гомозиготность) за цією ознакою настає в ранніх матеріалів, що розщеплюються поколіннях (F2-F5), в той час як у популяцій з домінантною Короткостебельная її необхідно контролювати і в більш пізніх поколіннях.

Використовуючи розроблені в інституті нові методи створення селекційного матеріалу, відбору та випробування перспективних форм рослин, селекціонери створили велику кількість комплексно цінних сортів і ліній, які передані на Державне сортовипробування і проходять різні етапи конкурсних сортовипробування.

В даний час на державних сортодільницях вивчають короткостебельние і середньорослі сорти Остиста 5, Мрія Херсона, Херсонська 84, Херсонська 86. В умовах зрошення при дотриманні нормативів інтенсивної технології ці сорти в кращі роки забезпечують 81-88 ц / га зерна (табл. 1).

Таблиця 1

Урожай сортів озимої пшениці в конкурсному сортовипробуванні УНІІОЗ, ц / га

Як видно, за врожайністю вони перевершують стандарт - сорт Одеську напівкарликовий - в середньому на 4,7-13,2 ц / га.

За комплексом господарсько цінних властивостей особливо виділяється сорт Мрія Херсона (Одеська напівкарликова × Херсонська 170). У конкурсному сортовипробуванні УНІІОЗ він перевершував по врожайності стандарт на 4,2-12,6 ц / га. На Каховському зрошуваному сортодільниці в середньому за 1984-1986 рр. зібрано 58 ц / га зерна, що більше стандарту на 4,4 ц / га, а в 1986 р.- 75,6 ц / га, або більше на 6,3 ц / га. У виробничих умовах в 1986 р в радгоспі «Батумський» Білозерського району Херсонській області зібрали по 56,6 ц / га зерна, т. Е. На 5,1 ц / га більше, ніж сорти Одеська напівкарликова. У радгоспі «Комунар» того ж району у сорту Мрія Херсона урожай був 57,6 ц / га, або на 7,1 ц / га більше, ніж у Одеській напівкарликової. Хлібопекарські властивості нового сорту добрі, він відноситься до цінних пшениць. При оптимальної забезпеченості азотним харчуванням вміст білка в зерні при зрошенні - 13,4-14,1, на суходолі - 15,5- 16,5 - вміст сирої клейковини в борошні - 28-34. Загальна оцінка якості - 4,5-5 балів.

У 1984 р закінчена робота по створенню нового сорту, який під назвою Херсонська 84 в 1985 р переданий на Державне сортовипробування. Він володіє комплексною стійкістю проти хвороб і гарною якістю зерна. Середній урожай в конкурсному сортовипробуванні становить 70,9 ц / га, перевищення над стандартом (Одеської напівкарликової) - 4,7 ц / га. Максимальний урожай 89,4 ц / га отримано в 1982 р.

Сорт Херсонська 86 (Обрій × Одеська напівкарликова) є одним з найбільш високоврожайних среднерослих сортів, виведених в останні роки. У конкурсному сортовипробуванні по урожаю в середньому за три роки він перевищив стандарт на 13,2 ц / га. За комплексом фізичних, біохімічних і хлібопекарських властивостей відноситься до сильних пшениць.

Необхідно відзначити, що нові короткостебельние сорти не завжди забезпечують стабільно високі врожаї, хоча потенційна врожайність у кращих з них досягає 95-105 ц / га. Це обумовлено різними причинами, але головна з них полягає в тому, що генотипи деяких нових низькорослих сортів не забезпечені міцними механізмами гомеостазу і в несприятливих умовах вирощування (низькі мінусові температури, грунтова і повітряна посуха та ін.) Вони зменшують урожай і не витримують конкурсних випробувань . Поєднати в одному сорті хорошу пластичність (вона є у високоврожайних короткостебельних генотипів) і хорошу гомеостатичність - проблема надзвичайно важка і для її вирішення потрібні серйозні фізіолого-генетичні дослідження. Але ми повинні також правильно використовувати вже створений короткостебельний сортимент озимої пшениці і виконувати, в першу чергу, принципи сортової агротехніки. Наші спостереження, досвід передових господарств свідчать про те, що в зрошуваних сівозмінах при дотриманні науково обгрунтованих режимів зрошення і кореневого живлення рослин наявні сорти гарантують отримання не менше 80 ц / га зерна. Невиконання будь-якого елементу інтенсивної технології озимої пшениці різко зменшує врожай, в результаті чого компрометується як сама улюблену модель Короткостебельная сорти, так і зрошення, яке є найважливішим фактором виробництва зерна в посушливих регіонах нашої країни.

Особливо різко зменшується врожай у інтенсивних сортів в тих випадках, коли не дотримуються режими поливів. Перед селекціонерами стоїть завдання підвищити на 10-15 нижню межу врожайності нових сортів озимої пшениці. Селекційна робота в цьому напрямку повинна бути заснована на принципах поліпшення властивостей і ознак, які забезпечують підвищення адаптації рослин проти різних несприятливих умов.

В даний час зусилля селекціонерів спрямовані на вирішення проблем подальшого поліпшення у короткостебельних сортів таких властивостей, як зимостійкість, стійкість проти різних хвороб, повітряної посухи та жаростійкість. В плані виконання цих завдань в інституті і ведеться певна робота.

Так, напівкарликові сорти Мрія Херсона і Остиста 5 по зимостійкості прирівнюються до стійкого сорту Одеська 51. Сорти Херсонська 552, Херсонська 84, Херсонська 86 і інші характеризуються комплексною стійкістю проти борошнистої роси, іржі бурої і гнилей кореневих.

Велика увага приділяється подальшому підвищенню морозостійкості у короткостебельних сортів озимої пшениці. Знаходяться на Державному сортовипробуванні сорти Остиста 5, Мрія Херсона та Херсонська 86 по зимостійкості не поступаються районованих Одеська напівкарликова і Дніпровська 846. Дані проморожуванні рослин в холодильних камерах показують, що 55-70 сортів конкурсного сортовипробування відносяться до категорії з підвищеною морозостійкістю: при температурі проморожування - 18 ° С загибель рослин становить 2-7 .

Тривалий час нам не вдавалося поєднати в одному фенотипе велику врожайність і гарна якість зерна. Проведені спеціальні селекційно-генетичні дослідження показали, що у багатьох зарубіжних донорів відповідні гени короткостеблості лімітують зміст і якість клейковини, і для отримання матеріалу, що відповідає завданням селекції в умовах зрошення, доводилося проводити насичують схрещування за різними схемами і напрямками, що збільшувало терміни виведення нових сортів . В даний час у зв`язку з появою високоврожайних і з гарною якістю зерна сортів типу Полукарлік 49, Одеська напівкарликова, Херсонська 170 та інших завдання селекції дещо спростилися. Нами встановлено, що гени короткостеблості перерахованих вище сортів не лімітують прояву ознак якості зерна та у нас є реальні можливості для подальшого збільшення врожайності без погіршення якості. Серед уже створених низькорослі сорти Херсонська 94 і Херсонська 86-за якістю зерна належать до сильних пшениць, а Остиста 3, Остиста 5, Мрія Херсона та Херсонська 84 - до цінних.