Журнал ФЕРМЕР
» » » Исходный материал для селекции гибридов подсолнечника в Поволжье
Предложить свою тему

Исходный материал для селекции гибридов подсолнечника в Поволжье

Обсуждаются основные достижения и динамика изменения расового состава заразихи на всех этапах селекции. Представлены характеристика линий, устойчивых к гербицидам имидазолиноновой группы, и основные направления селекции гибридов подсолнечника на ближайшую перспективу.
 
Введение
Подсолнечник – основная масличная культура России, на которой базируется сырьевая база масложировой промышленности.
По мере роста качества жизни населения спрос на высококачественные продукты питания, в том числе на традиционное растительное масло и другие продукты (жмых, шрот), получаемые в процессе переработки, а также широкий ассортимент кондитерских изделий, производимых из семян подсолнечника, постоянно возрастает. Однако достигнутый уровень производства маслосемян еще не покрывает потребности перерабатывающей промышленности и рынка.
В настоящее время на товарных посевах высеваются сорта и гибриды с масличностью семян близкой или на уровне биологического порога накопления жира в семенах подсолнечника. Поэтому для повышения продуктивности этой ценной культуры необходимы новые селекционные технологии, в том числе поиск и создание качественно нового исходного материала, на основе которого будут созданы новые высокопродуктивные гибриды, адаптированные для возделывания в зонах рискованного земледелия.
Анализ показывает, что наиболее значимым фактором, ограничивающим продуктивность этой ценной культуры на протяжении практически всего периода промышленного возделывания подсолнечника, является большой урон урожаю, наносимый облигатным цветковым паразитом – заразихой (Orobanche cumana Wallr.)
Этот облигатный почвенный паразит не имеет собственных корней, листьев, хлорофилла и формирует только стебель, цветки и семена. Имеющиеся в почве семена заразихи прорастают в корневых выделениях подсолнечника, образуют гаустории, которые проникают в корни, сосудистую систему и используют питательные вещества растения-хозяина. Из клеток гаустория, не проникших в корни, формируются клубеньки, которые заполняются питательными веществами. Из каждого клубенька может отрастать один или несколько цветоносов с многочисленными цветками и семенами. Некоторые из них не выходят из почвы, опыляются собственной пыльцой и образуют семена, засоряя почву.
В процессе длительного периода совместной эволюции с подсолнечником у этого вредоносного растения постоянно совершенствуются генетические системы, обеспечивающие паразитический образ жизни. Этому способствует высокая семенная продуктивность: каждое растение формирует до 500 000 мелких пылевидных семян, способных распространяться ветром, с.-х. техникой и другими способами на большие расстояния и сохраняться в почве более 13 лет.
Высокая вредоносность заразихи обеспечивается и широким видовым разнообразием этого паразита и промежуточных хозяев среди культурных, дикорастущих и сорных растений. И, как следствие, повышается интенсивность мутационного процесса и сокращаются сроки появления новых более вирулентных рас.
Существенное влияние на широкое распространение заразихи оказывают и почвенно-климатические условия региона, расположенного в зонах рискованного земледелия. В условиях происходящего потепления климата и нарастания повторяемости разного типа засух, недостаточной влагообеспеченности и высокой (свыше 30–35˚ С) температуры воздуха, растения подсолнечника зачастую попадают в стрессовые условия. Как следствие, возрастает концентрация корневых выделений подсолнечника, повышается интенсивность прорастания семян заразихи и возрастает количество цветоносов и вредоносность этого паразита.
 
Материал и методы исследований
В качестве исходного материала использовали 15 самоопыленных линий, устойчивых к гербицидам выделенных в Синтетике 5 ИМИ.
Обработку растений гербицидом Евролайтинг в дозе 1,2 л/га проводили ранцевым опрыскивателем в фазу 3–5 пар настоящих листьев. Площадь делянок составляла 35 м2, в трехкратной повторности. Растения высевались по схеме 70х30 см.
Учеты и наблюдения велись по методике, принятой в селекционной практике лаборатории масличных культур ФГБНУ НИИСХ Юго-Востока, и методике ГСИ. Масличность семян определяли на ЯМР – анализаторе АМВ-1006М.
Статистическая обработка экспериментальных данных производилась с использованием программы Агрос.
 
Результаты исследований
К моменту открытия НИИСХ Юго-Востока (бывшей Саратовской сельскохозяйственной станции) в 1911 году заразиха уже распространилась на больших площадях промышленных посевов и наносила большой урон урожаю подсолнечника. Поэтому, учитывая вызовы, сложившиеся в производстве, связанные с высокой вредоносностью этого паразита, на всех этапах селекционного улучшения этой культуры до настоящего времени ведется планомерная работа по созданию сортов и гибридов с генетической устойчивостью к заразихе, продуктивности и засухоустойчивости.
Первоначально исследования велись под руководством директора института, крупного ученого и организатора науки А. И. Стебута. По мере пополнения кадрами с 1915 года была создана лаборатория масличных культур, которую возглавила его ученица Е. М. Плачек.
В качестве исходного материала она использовала 126 крестьянских сортов народной селекции, хорошо адаптированных к местным природно-климатическим условиям.
Среди них имелись образцы с высокой устойчивостью к заразихе, ржавчине, моли, с высокой масличностью и другими хозяйственно ценными признаками. В исходный материал включались и образцы однолетних и многолетних видов подсолнечника, которые периодически поставлялись Н. И. Вавиловым после возвращения из зарубежных командировок. (В то время Николай Иванович работал в Саратове.)
Для закрепления хозяйственно ценных признаков Е. М. Плачек впервые на подсолнечнике применила метод инцухта. После селекционной и генетической проработки лучшие самоопыленные линии и гибридный материал от скрещивания их с однолетними и многолетними видами подсолнечника поступали в признаковую, генетическую и рабочую коллекцию и включались в селекционный процесс.
С именем этого талантливого генетика и селекционера связаны и другие наиболее значимые достижения по генетике и частной селекции подсолнечника. В процессе генетической проработки селекционного материала она установила, что устойчивость к заразихе расы А контролируется доминантным геном, как простой моногенный признак. В процессе анализа расщепляющихся поколений она наблюдала и случаи более сложного наследования, что свидетельствует о популяционном составе этой расы и зарождении новых рас. По такой же моногенной схеме наследуется устойчивость подсолнечника к подсолнечниковой моли и ржавчине.
В результате многолетней работы была доказана возможность у этой перекрестноопыляющейся культуры выделять автогамные растения с высокой семенной продуктивностью и высокой масличностью семян.
Под руководством Е. М. Плачек и при ее непосредственном участии для оценки комбинационной способности линий подсолнечника впервые использовали систему диаллельных скрещиваний, установили эффективность использования гетерозиса для повышения его продуктивности и сделали попытку получения гибридных семян при свободном цветении родительских линий. Однако из-за отсутствия генетической системы, обеспечивающей полное опыление материнских форм, при свободном цветении родительских линий использовать эффект гетерозиса в полной мере не удалось.
На основе этих теоретических разработок и созданного исходного материала в короткие сроки были выведены первые селекционные сорта с генетической устойчивостью к заразихе расы А, моли, высокой толерантностью к ржавчине и другим патогенам: Саратовский-169, Саратовский-206, Саратовский-420 и Саратовский ранний. Наибольшее распространение получил сорт Саратовский-169, который высевался на небывалой до того времени площади – 1,3 млн га. По продуктивности он превышал все местные крестьянские сорта на 10–28% и высевался в Поволжье, ЦЧО, на Урале, в Сибири, а также в засушливых зонах Северо-Кавказского региона, Украины и Казахстана. Высокая морфологическая выравненность, пластичность, продуктивность, скороспелость обеспечили высокую популярность и длительные сроки – до 60 лет возделывания в производстве.
В 1930-е годы в Поволжье стала проникать и распространяться новая более вирулентная заразиха расы Б, которая поражала все сорта, устойчивые к расе А. Однако сокращение посевов подсолнечника в 1941–1945 гг. и внедрение выносливых сортов к этой расе: Саратовский-10, Юго-Восточный, Волгарь и сортов селекции ВНИИМК, устойчивых к этой расе заразихи, сдерживало распространение этой расы заразихи Б [1, 8]. Повышению эффективности селекции на устойчивость к заразихе способствовало и расширение штатного состава лаборатории, а также вступление в строй комплекса теплиц, позволяющих в осеннее-зимний период выращивать по 2 поколения в год. Используя инфекционные фоны, в сочетании с жесткой оценкой селекционной элиты на устойчивость к заразихе, в теплице удалось существенно повысить эффективность селекции и ускорить селекционный процесс в течение длительного времени.
В короткие сроки были созданы и внедрены в производство сорта: Скороспелый, Скороспелый-87, Саратовский-20, Степной-81, Саратовский-85 и гибриды: ПГ 34, Юбилейный-75, ЮВС-2, ЮВС-3, ЮВС-4, ЮВС-5; обладающие устойчивостью к расам заразихи АВСД. Эти сорта включены в Реестр селекционных достижений в областях Поволжья, ЦЧО, Урала, Сибири. Максимальная площадь посева в зонах районирования в 2000–2001 гг. достигла соответственно 968 и 962 тыс. га. Использование инфекционных фонов и общепринятых методов оценки селекционного материала в теплице позволяет ежегодно повышать устойчивость и толерантность к расе Е, уже присутствующей в этом регионе. Однако широкий поток гибридов из зарубежных стран, поступивших в последующие годы, и интенсивное распространение их на больших площадях – до 65–70% от всех сортовых посевов подсолнечника – значительно затрудняет решение борьбы с этим вредоносным паразитом подсолнечника. В процессе глобализации рынка семян и переходе на короткие ротации севооборотов происходит переопыление местных сортов, рас и разных по составу популяций заразихи, завезенных с семенами гибридов иностранных фирм, что ведет к ускорению мутационного процесса и сроков появления новых вирулентных рас F, G, H.
В зарубежных странах для уничтожения и подавления заразихи и других сорняков успешно применяют гибриды с генетической устойчивостью к гербицидам имидазолиноновой группы и сульфатмочевине, что позволяет возделывать подсолнечник по технологии Clearfield, Сумо, которые обеспечивают высокую защиту от сорняков в течение всего периода вегетации подсолнечника.
Такая работа ведется в лаборатории масличных культур на основе Синтетика У5.
 
Работа по поиску и отбору устойчивых к гербицидам имидазолиноновой группы проводилась в Синтетике И 5ИМИ, составленного от свободного переопыления родительских линий районированных экспериментальных гибридов собственной селекции ЮВ12, ЮВ14, ЮВ25, ЮВ26, ЮВ28, ЮВ30, ЮВ31, ЮВ32, ЮВ33; 20 гибридов однолетнего подсолнечника с дикими однолетними видами на цитоплазме H. lenticularus источники устойчивости к имидазолинону зарубежных стран, образцы из коллекции ВИР 50 образцов и 100 образцов из рабочей коллекции собственной селекции. В 2005 году этот материал высевался на отдельном участке; половина его обрабатывалась гербицидом Пивот, вторая – Пульсар в фазу 3–4 пар листьев. В фазу цветения изолировались лучшие па фенотипу растения. В период уборки убирались вручную отдельно однокорзиночные и многокорзиночные растения. В зимний период они высевались в теплице для размножения в сосуды с песчано-почвенной смесью (в соотношении 1:3), в которые вносилась заразиха: смесь из Саратовской и Ростовской областей по 200 мг/кг почвы. В последующие годы эти циклы оценки на устойчивость к гербицидам повторялись с использованием гербицида Евролайтинг в дозе 1,2 л/га, и отбирались лучшие по фенотипу самоопыленные однокорзиночные и многокорзиночные растения. В 2014 году началась оценка лучших самоопыленных линий, устойчивых к гербицидам имидазолиноновой группы (табл.).
Таблица. Характеристика линий, устойчивых к гербицидам имидазолиноновой группы, 2014-2015 гг.
 

Линия

Вегета­ционный период, суток

Урожайность семян, ц/га

Мас­лич­ность, %

Масса 1000 семян, г

Высота растений, см

2014 г.

2015 г.

Среднее

ЮВ 12 St

86

12,8

15,3

14,0

48,5

63,0

132,5

ИМИ 100

79

11,6

14,0

12,7

47,5

56,0

123,0

ИМИ 101

81

12,1

14,4

13,2

48,1

72,5

123,5

ИМИ 102

82

11,3

15,0

13,1

49,5

70,5

130,0

ИМИ 115

86

12,8

15,3

14,0

49,6

75,5

135,5

ИМИ 120

84

12,6

16,0

14,3

49,5

71,0

141,0

ИМИ 121

85

14,1

16,6

15,3

49,0

57,5

138,0

ИМИ 126

85

14,1

16,8

15,4

47,5

64,5

123,0

ИМИ 128

86

13,9

18,2

16,0

49,0

64,0

125,5

ИМИ 129

88

14,4

18,6

16,5

50,5

62,0

125,0

ИМИ 130

88

14,7

16,6

15,6

50,5

62,0

130,0

ИМИ 134

89

14,6

16,7

15,6

50,4

59,5

140,0

ИМИ 135

90

15,5

16,8

16,1

51,5

58,5

125,0

ИМИ 137

91

15,6

17,5

16,5

51,4

56,5

154,0

ИМИ 138

93

15,6

18,3

16,9

51,0

61,0

157,5

ИМИ 139

95

16,0

19,7

17,8

52,5

61,0

162,5

НСР05


1,9

0,6




 
  На основе этих линий создаются фертильные и стерильные аналоги материнских линий лучших районированных и экспериментальных гибридов подсолнечника. Завершена программа создания первой серии ветвистых линий восстановителей фертильности с рецессивным контролем этого признака.
Выводы
Таким образом, накоплен исходный материал и создан хороший задел для ведения планомерной работы по этому приоритетному направлению инновационной селекции гибридов подсолнечника, адаптированных к возделыванию в Поволжье. Тем не менее, более чем 130-летний практиче­ский опыт возделывания и результаты научных учреждений показывают, что наиболее надежная защита подсолнечника от этого вредоносного паразита может быть обеспечена только в сочетании с организационными методами и внедрением научно обеспеченных севооборотов.
 
В. Ф. Пимахин,
В. М. Лекарев,
А. Ю. Буенков,
С. П. Кудряшов, ФГБНУ НИИСХ Юго-Востока
 
Теги:
Статья опубликована 22-08-2017, 11:03, её прочитали 133 раз(а) и оставили 0 комментариев.
Комментарии к статье

Информация
Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 30 дней со дня публикации.