Сельское хозяйство/ Растениеводство, селекция и семеноводство

К.с.-х.н. Кадиков Р.К.

Башкирский государственный аграрный университет, Россия

К.с.-х.н. Михкельман В.А.

Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева, Россия

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ УРОЖАЙНОСТИ И РАСЧЁТА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ СЕЛЕКЦИОННЫХ ЛИНИЙ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ

С целью создания новых сортов ячменя с ещё более высоким генетическим потенциалом относительно современных сортов необходимо для каждого конкретного научного подразделения с учетом его возможностей определить схему селекционного процесса, объём и методику испытания таким образом, чтобы оценка селекционного материала была наиболее достоверной и объективной.

В наших длительных (свыше 20 лет) опытах объектом исследования служили межсортовые гибриды ярового ячменя, полученные на кафедре селекции и семеноводства полевых культур МСХА. Селекционную проработку материала проводили по схеме, которая включала репродуцирование гибридных популяций до F₄ путем массового отбора лучших по продуктивности колосьев (модификация метода пересева) в питомниках массового отбора 1, 2 и 3-го года (ПМО-1, ПМО-2 и ПМО-3), заключительный индивидуальный отбор элитных колосьев (F₅) - в питомнике отбора (ПО) и испытание линий в селекционных питомниках 1-го и 2-го года (СП-1 и СП-2), контрольном питомнике (КП) и конкурсном сортоиспытании (КСИ).

Из наших наблюдений следует, что 39% популяций (27 из 72 комбинаций), имеющих самую низкую продуктивность колоса, массу 1000 зерен за трёхлетний период репродуцирования в питомниках массового отбора и получивших наименьшую оценку в питомнике отбора, могут быть забракованы без риска потери ценных генотипов. Это позволяет тщательно и в большем объеме проводить отбор элит из популяций, получивших максимальную оценку по изучаемым показателям [1].

В селекционном питомнике первого года (СП-1) нами изучалось 379 линий, отобранных по колосу, и 411 - по растению. В первом случае коэффициент вариации урожайности в разные годы испытания (1984-1989) составил от 20 до 46%, во втором, при учете урожайности по средним значениям трех повторностей, - от 17 до 27%. Поскольку генетические отличия и в 1-й повторности (имитация отбора по колосу), и при оценке по среднему из трех повторностей были одинаковы, то различия в коэффициентах вариации были связаны только с модификацией, что создавало иллюзию генетического разнообразия.

В варианте отбор по колосу линии из СП-1, условно разделенные на высоко- и низкопродуктивные, воспроизвели свой тип в СП-2 на 53%, в то же время в варианте отбор по растению сходимость показателей урожайности линий в СП-1 и СП-2 составила 81%. Это позволяет судить о сравнительно высокой надежности отбора элитного материала по растению в селекционной работе с ячменем [2].

Нами также изучалась корреляция между урожайностью и её составляющими элементами в селекционных питомниках различных видов. Была установлена хорошая сопряженность в звене СП-2 - КСИ таких показателей, как масса зерна с растения и озерненность колоса, которые тесно связаны с продуктивностью колоса и влияют в целом на урожайность в КСИ. Все это подтверждает необходимость оценки селекционных номеров в СП-2 по данным показателям.

Нами выявлена также устойчивая связь между всеми питомниками по высоте растений, которая положительно коррелирует с урожайностью в СП-2 (0,68*), но отрицательно - в КСИ (- 0,72*). Таким образом, в СП-1, и особенно в СП-2, несмотря на явное несоответствие урожайности и низкорослости, необходим поиск именно таких низкорослых, но одновременно урожайных форм.

При оценке материала в СП-1 следует также обращать внимание на продуктивную кустистость, продуктивность растения, крупность зерна. Все они имеют тесную связь с аналогичными показателями в СП-2, а часть из них сопряжена и с КСИ [3].

Результаты многолетних селекционных исследований доказывают, что испытание материала в СП-1 лучше проводить при загущенном способе посева по сравнению с разреженным - снижается ошибка опыта, увеличивается соответствие значений таких показателей, как продуктивность растений и масса 1000 зерен по годам. Учет данных в СП-2 следует проводить со всей делянки, при этом относительная ошибка опыта снижается с 8,4 до 5,0%, а значение массы зерна с растения по годам имеет положительную взаимосвязь в пяти случаях из шести [5].

Экспериментально установлено, что задержка с посевом на 10-12 дней при испытании образцов КСИ увеличивает относительную ошибку опыта с 4,1 до 5% и снижает урожайность в среднем на 20%, но у разных сортов снижение неодинаково, что позволяет выделять высокоурожайные и устойчивые к неблагоприятным условиям формы ячменя [4].

Для выявления устойчивых к абиотическим факторам форм ячменя предлагается использование водного раствора реглона. Несмотря на многие положительные моменты, связанные с посевом КСИ в два срока, у данного приема есть недостатки. Во-первых, способ трудоемок, так как предусматривает повторный посев КСИ; во-вторых, при позднем сроке сева снижение урожайности наблюдается не каждый год, к тому же при этом сроке сева значительно возрастает относительная ошибка опыта. Поэтому на кафедре селекции и семеноводства полевых культур МСХА была начата поисковая работа, связанная с изучением реакции сортов ячменя на обработку растений различными дозами реглона, т.е. попытались искусственно воспроизвести ситуацию, близкую к стрессовой, имитирующую, например, воздушную засуху с частичным поражением листового аппарата.

Опрыскивание посевов ячменя в фазу предколошения реглоном в дозе 1,5-2,0 л/га приводило к снижению уровня урожая, имитируя второй срок сева, что позволяло обойтись без посева КСИ в два срока. Использование данного приема расширяет масштаб отбора устойчивых к стрессовым факторам сортов (линий) ячменя [6].

Сравнение генотипов, выращенных в разных местах (Центральный регион -Московская с.-х. академия имени К.А. Тимирязева и Уральский регион - Башкирский госагроуниверситет) показывает, что генотипический эффект варьирует в зависимости от условий, обусловленных взаимодействием генотипа со средой. Степень и величина данного взаимодействия отражается на результатах селекционной оценки генотипа. Существенное взаимодействие «генотип х среда» наиболее характерно для признаков, тесно связанных с приспособленностью организма, его адаптивностью. Наибольшая адаптивность генотипа может быть обеспечена за счёт пластичности отдельных признаков, которые обуславливают стабильность проявления других.

Результаты исследований, проводившихся в ходе реального селекционного процесса показали, что адаптивность изучаемых селекционных линий ячменя была различна и проявлялась соответствующим образом на разных фонах, имитирующих вариабельность метеопараметров в процессе вегетации растений. Согласно рассчитанных показателей индексов условий среды (Ij), отражающих изменчивость условий выращивания образцов ячменя в опытах, наиболее благоприятные условия произрастания сложились в следующих вариантах: 1) Оптимальный срок посева (Центральный регион) – Ij = + 5,38; 2) Оптимальный срок посева (Уральский регион) –Ij = + 7,09. Худшие условия для вегетации растений ячменя отмечались по следующим фонам испытания: 1) Поздний срок посева (Центральный регион) –Ij = - 6,21; 2) Оптимальный срок посева с дефолиацией растений реглоном (Центральный регион) – Ij = - 6,26. Равные значения показателей индексов среды свидетельствовали в данном случае о высокой степени соответствия между собой вышеуказанных двух фонов имитации стрессовых факторов метеопараметров.

По совокупной оценке адаптивности и урожайности генотипов была выделена линия 741h 85-95 по признаку стабильности и высокой средней урожайности, обеспечиваемой за счёт низкой реакции на условия выращивания, особенно на жёстких фонах, что присуще для сортов экстенсивного типа. Наиболее интенсивной, при создании благоприятных условий возделывания, являлась высокоотзывчивая, но нестабильная линия 3h 1-03 с наивысшей по опыту средней урожайностью по всем фонам оценки. Малоценными для последующей селекционной работы по обобщающей оценке продуктивности и адаптивности были стабильно низкоурожайные и слабоотзывчивые на благоприятные условия линии 73h 32-03, 1251h 63-99, 1196h 62-98.

Таким образом, для совершенствования методики селекционного процесса рекомендуются следующие вышеописанные приемы: браковка 39 % гибридных популяций ячменя, неперспективных для последующей селекционной проработки; отбор элитного материала «по растению» из питомника отбора; повышение густоты посева в СП-1; учет урожайности в СП-2 со всей делянки, а не только по центральному рядку; отбор в СП-1 и СП-2 высокоурожайных, крупнозерных, низкорослых форм ячменя; испытание образцов в КСИ при двух сроках сева с применением реглона; учет метеорологических факторов при оценке сортов; расчёт экологической пластичности сортообразцов по урожайности зерна методом Эберхарта и Рассела. Данные приёмы является надёжным инструментом селекционера при создании сортов ячменя с широкой адаптивной способностью и высокой стабильностью урожайности, начиная с первых этапов отбора и оценки ценных генотипов на различных фонах и экологических пунктах. Результативность указанных приёмов подтверждается созданием сорта ярового ячменя Михайловский, хорошо адаптированного в четырёх регионах России с охватом 27 областей и республик страны, а также передачей в государственное сортоиспытание двух новых сортов ячменя - ТСХА 4 и ТСХА 10.

Литература:

1.Коновалов Ю.Б. Прогнозирование селекционной ценности гибридных популяций ярового ячменя при модифицированном методе пересева / Ю.Б. Коновалов, В.А. Михкельман, Р.К. Кадиков и др. // Известия ТСХА. - Вып. 3. -1991. С. 44-52.

2.Коновалов Ю.Б. Надежность оценки линий ярового ячменя в селекционных питомниках в зависимости от способа отбора элитного материала/ Ю.Б. Коновалов, В.А. Михкельман, Р.К. Кадиков // Известия ТСХА. - Вып. 2.- 1991.- С. 76-84.

3.Микхельман В.А. Изменчивость параметров сортов ячменя в разных звеньях селекционного процесса и выбор критериев при отборе / В.А. Михкельман // Известия ТСХА. - Вып. 5. - 1991. - С. 22-30.

4.Микхельман В.А. Оценка сортов ячменя в конкурсном сортоиспытании при двух сроках сева / В.А. Михкельман // Известия ТСХА. - Вып. 2. - 1997. - С. 59-73.

5.Микхельман В.А. Урожайность ячменя и ее связь с основными показателями структуры урожая в разных звеньях селекционного процесса / В.А. Михкельман, Н.Н. Скорняков // Известия ТСХА. - Вып. 2. - 1998. - С. 90-105.

6.Микхельман В.А. Использование реглона с целью отбора устойчивых к абиотическим факторам среды сортов ярового ячменя / В.А. Михкельман, В.В. Пыльнев и др. // Известия ТСХА. - Вып. 4. - 2008. - С. 53-59.