Секция – биологические науки,

Подсекция ресурсоведение и интродукция растений

Орлова И.Г.

Ставропольский государственный университет, ЮНЦ РАН

лаборатория биоресурсов, биологически активных веществ и новых материалов

ИЗМЕНЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ КОЛОСА ЗЛАКОВ В ЭВОЛЮЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОМ АСПЕКТЕ

Нами была проведена сравнительная оценка продуктивности соцветий современных сортов культурных растений и древнего сородича пшеницы - полбы.

Известно, что если родину происхождения многих культурных растений можно установить, то найти дикого родоначальника не удается. Труднее всего дело обстоит с хлебными злаками. Человек в древности не вел сознательной селекции, но межвидовая гибридизация имела место. В результате таких скрещиваний получались гибриды с крупным соцветием, пышным развитием, что привлекало земледельца, и он бессознательно вел отбор. Поэтому родоначальником злака может служить не одно, а два - три растения (Комаров, 1961).

По литературным данным (Вульф, Маляева, 1969) полба (Эммер) -Triticum dicoccum Schrank произошла от T. dicoccoides (Koern.) Aaronsohii (Жуковский, 1964). Синонимами считаются T. spelta dicoccum Schrank., T. spelta Host. Полба известна свыше 4500 лет до н.э. Первичное географическое место введения в культуру пшеницы - вопрос неразрешенный. Наибольшее число видов и разновидностей пшеницы встречается в Грузии и Армении. Пока считается первичным очагом культуры пшеницы Грузия. Полбы наиболее древние, возделываемые пшеницы, являются пленчатыми, зерна трудно вымолачиваются, а колосья легко распадаются на колоски. Сейчас эта культура носит "островной характер". Наибольшие площади, занятые ею, существуют в Эфиопии, Испании, Италии, Швейцарии, Франции. В России - в Закавказье, Удмуртии, Татарстане и др. В мировой селекции полба сыграла значительную роль в межвидовых скрещиваниях (Жуковский, 1964).

Для сравнительных исследований зерновой продуктивности культурных растений и их дикорастущих сородичей, оценки достижений селекции полба представляет особый интерес. Нами был проведен сравнительный структурный анализ соцветий на XII этапе органогенеза, а также биометрических показателей главных побегов полбы с такими культурными растениями, как многолетняя рожь Державинская 29, однолетняя рожь Белта, пшеница Безостая 1, ячмень Циклон, тритикале зерновой сорт Амфидиплоид 206 и кормовой сорт Ставропольский 1 (табл. 1, 2).

По данным таблицы 1 в отличие от пшеницы Безостая 1 у полбы основной процент колосков в колосе имеет две зерновки, в этом заключается ее сходство с многолетней и однолетней рожью и кормовым тритикале Ставропольский 1. Зерновая продуктивность у ржи обусловливается количеством колосков в колосе. В каждом колоске формируется шесть - семь цветков (потенциальная продуктивность по Куперман), завязывается одна - две зерновки. Средняя озерненность колоска колеблется в пределах значений от 1,0 до 1,4. У культурной пшеницы насчитывается 10-12 цветков (потенциальная продуктивность по Куперман) в одном колоске и зерновок две - три и более. То есть реальная продуктивность не превышает 30%. Такие показатели, как длина колоса, число колосков в колосе, плотность колоса, не претерпели больших изменений в результате селекции, и сохранилось сходство полбы и культурной пшеницы (табл. 1).

Анализ биометрических показателей показал, что у исследуемых злаков стебель может иметь от четырех до шести междоузлий. Если сравнивать между собой побеги с одинаковым количеством междоузлий, то к низкорослым растениям следует отнести ячмень. Среднерослыми растениями являются пшеница и Амфидиплоид 206, а высокорослыми - рожь, тритикале Ставропольский 1. Архитектоника растений современного сорта озимой пшеницы Безостая 1 не претерпела таких изменений в ходе селекции, как продуктивность и структура колоса.

Таблица 1

Сравнительный анализ структуры колоса полбы и культурных злаков на XII этапе органогенеза

Показатели продуктив ности колоса	Объекты исследования
	Много летняя рожь Держа вин ская 29	Одно летняя рожь Белта	Яч мень Цик лон	Пше ница Безос тая 1	Пше ница Полба (Эм мер)	Тритии кале Ставро поль ский 1	Тритии кале Амфи дип лоид 206
Длина колоса, см	16.3± 1.07	9.4± 0.18	5.4± 0.18	7.8 ± 0.18	6.0± 0.11	10.4± 0.43	8.8± 0.19
Колосков в колосе, штук	43.6± 1.23	30.7± 0.42	20.6± 0.70	16.4± 0.28	15.0± 0.23	33.6± 0.84	21.8± 0.31
Зерен в колосе, штук	55.2± 3.05	43.2± 1.08	51.8± 2.20	34.9± 0.98	23.8± 0.88	34.8± 3.60	39.6± 1.37
Плотность колоса, см	0.37± 0.01	0.31± 0.01	0.27± 0.01	0.48± 0.01	0.40± 0.01	0.31± 0.01	0.40± 0.01
Средняя озернен ность колоска, штук	1.3± 0.06	1.4± 0.04	2.5± 0.08	2.1± 0.06	1.6± 0.09	1.0± 0.09	1.8± 0.06
% колосков в колосе с зерновками
0	16 ± 1	14 ± 1	13 ± 1	8 ± 1	20 ± 4	26 ± 4	10 ± 1
1	40 ± 4	32 ± 2	3 ± 1	9 ± 1	9 ± 2	44 ± 7	23 ± 2
2	44 ± 3	54 ± 2	10 ± 2	44 ± 5	67 ± 8	30 ± 7	43 ± 3
3	0	0	74 ± 2	39 ± 4	4 ± 1	0	24 ± 3

Длина побега полбы и Безостой 1 имели почти равные значения 95.0 ± 4.90 см и 103.1 ± 1.3 см соответственно. На главном побеге Безостой 1 насчитывалось шесть междоузлий, а полбы – четыре. Разница в количестве междоузлий компенсировалась их длиной, поэтому не отмечалось больших различий по высоте растений. Так, у полбы длина верхнего междоузлия достигала 47.7±2.50 см, а последующего среднего междоузлия - 19.3±0.55 см, у сорта Безостая 1 длина верхнего колосоносного междоузлия составляла 33.1±1.2 см (табл. 2).

Таблица 2

Биометрические показатели главных побегов различных злаков

Показа тели	Объекты исследований
	Однолет няя рожь Белта	Пшеница Безос тая 1	Пшеница Полба		Ячмень Циклон	Трити кале Ставро поль ский 1	Трити кале Амфи дипло ид 206
Длина побега, см	156.0±2.25	103.1±1.3	95.0±4.90		78.8±1.3	144.0± 4.88	124.4± 1.32
Длина междоузлий, см
верхние	45.6±1.0	33.1±1.2	47.7±2.50	34.6± 0.82		44.1± 1.50	49.9± 0.61
	34.6±0.97	22.9±0.77		15.7± 0.37		29.4± 1.30	29.5± 0.38
средние	24.3±0.48	14.3±0.27	19.3±0.55	11.3± 0.32		19.5± 1.27	17.5± 0.19
	20.4±0.57	11.8±0.32	10.0±0.44	8.0±0.25		19.3± 0.52	13.0± 0.39
нижние	15.9±0.63	7.8±0.36	5.0±0.40	3.8±0.23		16.4± 0.64	4.3±0.22
	5.6±0.55	1.9±0.35				7.2±0.34

Таким образом, сравнительный анализ показал, что вклад в зерновую продуктивность изучаемых злаков тех или иных элементов продуктивности колоса не равнозначен и для повышения урожая зерна у растений, необходимо учитывать эти различия. В процессе эволюции у каждого вида репродуктивная способность развивалась в тесной взаимосвязи с биологическими, физиологическими и морфологическими особенностями растений (Егорова, 1998). Поэтому увеличение зерновой продуктивности у современных сортов пшеницы возможно за счет более синхронного развития цветков в колосках, а у полбы нет. У ржи урожай зерна можно увеличить за счет числа продуктивных побегов на 1м², так как количество зерновок в колосе предопределено уже на V-VI этапах органогенеза и улучшение условий возделывания не обеспечит развитие больше двух зерновок в колоске. Такие факторы как погодные условия, элементы минерального питания, различные агротехнические приемы оказывают воздействие на урожайность, но за счет разных элементов продуктивности растений (Орлова, 2002; Lupton, 1966).

Список литературы

1. Вульф Е.В., Маляева О.Ф. Мировые ресурсы полезных растений (пищевые, кормовые, технические, лекарственные и другие). Справочник. – Л.: Изд-во Наука, 1969. – 563 с.

2. Егорова В.Н. Семенное размножение растений в природных сообществах: Биоморфологические основы формирования плодовитости, факторы и механизмы ее реализации (на примере 11 видов злаков). Бюлл. МОИП отд. биол. Т. 103. – Вып. 5. – 1998. – С. 31-41.

3. Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи (Систематика, география, цитогенетика, экология, происхождение, использование). - Л.: Колос, 1964. – 792 с.

4. Комаров В.Л. Происхождение растений. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. – 190 с.

5. Орлова И.Г. Основные пути воспроизводства культурных и дикорастущих растений. – Ставрополь: Изд-во СГУ, 2002. – 143 с.

6. Lupton F.G.H. The use of physiological characters in breeding for yield in wheat. Acta Agric. Scan. Suppl. – 1966. – P. 16.