• Агрономия
• Научные исследования

15.03.2024

Оценка коллекционных образцов риса Oryzasativa L. на Дальнем Востоке России

Приморский край — один из старейших регионов рисосеяния в России. Пройдя неоднократно этапы подъема, стабилизации и спада в рисоводстве, край в отдельные периоды входил в тройку лидеров производства зерна риса в РФ даже в постсоветский период, когда уже очень широко было развито рисоводство в европейской части страны.

К середине 1980-х годов площадь под рисовыми системами в регионе возросла до 66 тыс. га, посевные площади с учетом севооборотов достигли максимума — 49,4 тыс. га.

Юг Дальнего востока является единственной рисопригодной территорией на всей азиатской части России. При возобновлении масштабов производства даже на уровне 1970–1980-х годов Приморский край остается потенциальным производителем зерна риса на экспорт. Примером реализации амбиций сельхозтоваропроизводителей стала другая традиционно дальневосточная  культура — соя, которая экспортируется в Юго-Восточную Азию. Уникальные почвенно-климатические условия Приморья позволяют выращивать здесь рис на северной границе ареала вида Oryza sativa L. Многие страны (Казахстан, Япония, КНР) и регионы РФ (Ростовская область, Краснодарский край) также находятся на границе распространения вида и сталкиваются с ограничениями в теплообеспеченности риса. Особенность растениеводства Приморского края — наличие длительных возвратных холодов в мае — июне при сумме положительных температур в период вегетации 2400–2600 °С.

Из-за ограничений в росте в начальные периоды развития теплолюбивых растений в дальневосточной зоне рисосеяния районируют раннеспелые сорта, которые могут вызревать за 100–110 дней.

Современные сорта риса дальневосточной селекции характеризуются высокой урожайностью (до 6,0 т/га). При средней урожайности в последние годы (в пределах 2,5 т/га) потенциал сортов не реализуется в полной мере, главным образом ввиду организационных ограничений и низкой агротехники возделывания риса в крае.

Работа по сортоизучению и селекции O. sativa в Приморском крае была развернута в 20-х годах прошлого столетия и успешно велась на протяжении ХХ века. В настоящий момент все сортаO. sativa, внесенные в Государственный реестр селекционных достижений РФ по 12-й зоне, принадлежат дальневосточным селекционерам. При формировании лаборатории селекции риса на базе Приморского НИИСХ (ныне ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки) создана новая коллекция (2009–2012 гг.), в ее основу легли образцы ВИР. Кроме этого, небольшой набор образцов поступил на изучение на основе договоров о сотрудничестве с научными учреждениями РФ, Китая и Кореи. Вновь созданная коллекция изучена фрагментарно с выделением наиболее скороспелых образцов, однако всестороннего детального изучения коллекции не проводилось.

Цели работы — изучение новой коллекции риса O. sativa в условиях Приморского края, выделение продуктивных и скороспелых образцов для селекционных целей дальневосточного рисосеяния.

Материалы и методы исследования

В работе изучено 157 коллекционных образцов риса O. sativa из 22 стран (табл. 1). Семена были собраны в 2018–2021 годах и хранились в холодильнике при 4 °С. В качестве контроля использованы сорта Приморский 29 (стандарт в государственном сортоиспытании) и Долинный (один из последних районированных сортов ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки»).

Рис высевали 25 мая 2022 года (в оптимальные сроки) на вегетационной площадке в сосудах размером 1,54 м², наполненных почвой. Каждый образец размещали в рядках с междурядьями 15 см по 10–12 растений в половине рядка (рендомизированно) в двукратной повторности. Для проведения вегетационных опытов использовали почву, характерную для рисовых полей, — лугово-бурую с тяжелым механическим составом. Содержание органического вещества — 5,1%, подвижных форм фосфора и калия — 28,0 мг/кг и 132,0 мг/кг почвы соответственно, легкогидролизуемого азота — 61,5 мг/кг, рН солевой вытяжки — 5,1. Режим орошения — укороченное затопление. Погодные условия вегетационного периода соответствовали биологическим требованиям культуры, превышая среднемноголетние данные региона на 0,2–0,8 °С.

Сбор растений производили до 30 сентября. Позднеспелые образцы пересадили в пластиковые сосуды и поместили в тепличные условия при температуре 18–20 °С для дозревания. Определяли следующие биометрические показатели: продуктивное кущение (шт.), высоту растений (см), длину метелки (см), число и массу зерна главной метелки (шт. и г), массу зерна растения (г), пустозерность (%), массу 1000 зерен (г). Проводили ручной уход за посевами. Фиксировали остистость, осыпаемость зерновок, дату всходов и созревания (не менее трех растений в повторности в нужной фазе), усредняя для каждого образца.

Объем выборки каждого образца составил 5–10 растений в повторности в зависимости от всхожести семян. Объем контрольных образцов увеличен до 20 растений в каждой повторности для уменьшения разброса значений дисперсии биометрических показателей.

Сравнительную оценку коллекционных образцов с контролем проводили дисперсионным анализом, используя программу Statistica 10 (StatSoft, Inc., США).

Результаты и обсуждение

Выделение продуктивных образцов

В результате дисперсионного анализа выявлены значимые различия (р < 0,001) по биометрическим показателям между коллекционными образцами и повторностями в опыте.

Контрольные образцы (Приморский 29 и Долинный) характеризуются равной продуктивностью растений (2,4 г) и массой 1000 зерен (28,6 г). Однако продуктивная кустистость Долинного (2,22 шт.) выше, чем у сорта Приморский 29 (1,67 шт.). Массы зерна главных метелок рознятся — 1,61 г у Долинного, 1,92 г у Приморского 29.

Сравнительный анализ продуктивности позволил выделить 39 коллекционных образцов, превышающих значения контрольных сортов по массе зерна главной метелки и (или) массе зерна растения. Только 23 из них имеют высокие значения массы 1000 зерен (28,0 г и выше), 2 из них (ДОН 7790 и Азовский) — щуплые. Выделившиеся по продуктивности образцы характеризуются периодом вегетации 103–131 день, неосыпающиеся, 3 из них склонны к полеганию (Belocco, с. 926 р. 6, с. 900 р. 4), 2 слабоостисты: Херсонский 1 образует небольшие ости всех растений, короткими остями обладали отдельные растения образца Украина 96. Биометрические показатели этих образцов приведены в таблице 2.

Наибольший интерес вызывают образцы, превосходящие оба контроля по двум показателям продуктивности: УкрНИС 9706, УкрНИС 3455, ДОН 7790, Nika Zulanzon, 2 из них (УкрНИС 9706 и Nika Zulanzon) демонстрируют высокие значения массы 1000 зерен — 33,9 г и 29,9 г.

Продуктивность растений риса определяется такими показателями, как кустистость, количество зерен на метелке, масса 1000 зерен. При подборе исходных форм для селекции в условиях Приморского края предпочтительнее иметь образцы со слабой кустистостью, максимально сочетающие показатели продуктивности.

Из изученных образцов 14 превосходили по кустистости оба контроля, в том числе 9 оказались с большими значениями продуктивной кустистости, чем сорт Долинный, у которого этот показатель и так достаточно высокий (2,22 шт.) (табл. 2). Среди этих 9 образцов есть выделившиеся по продуктивности с высокими значениями массы 1000 зерен: Belocco, Херсонский 1, Таврический, УкрНИС 6168, Xayakaze, Соната, Лалаза Лоуду. Все они превосходят по массе зерна с растения контрольные образцы и уступают по массе зерна главной метелки сорту Приморский 29, у которого этот показатель значимо выше Долинного (при р = 0,004).

По высоте растений продуктивные образцы представлены полукарликовыми сортами — 61–80 см (32 шт.), в том числе Приморский 29 и Долинный, и низкорослыми — 81–90 см (9 шт.). Большинство образцов (27 шт.) превосходят по высоте контроль (табл. 2). В период расцвета Зеленой революции приветствовались низкорослые формы O. sativa, несущие гены полукарликовости растений, например sd-1. Считалось, что низкорослость гарантирует устойчивость растений к полеганию.

В ХХI веке произошла смена представлений о взаимосвязи высоты растения риса, продуктивности и устойчивости к полеганию. Оказалось, что при одинаковом минеральном питании высокорослые формы обеспечивают большую продуктивность растений.

Устойчивость соломины риса определяется ее диаметром и толщиной паренхимного слоя, формирование которых зависит от метаболизма калия, сахаров, кремния и других элементов питания растений.

Данные В.А. Ковалевской также показывают, что в условиях Приморского края короткостебельность не всегда сочетается с высокой устойчивостью к полеганию. Поэтому коллекционные образцы разной высоты могут быть использованы в селекционном процессе в зависимости от их преимуществ по другим хозяйственно полезным признакам.

По длине метелки 20 образцов превысили контрольные образцы (табл. 2). Известно, что в условиях Приморского края нет необходимости создавать сорта с плотной компактной метелкой, так как с увеличением плотности метелки возрастает пустозерность.

Для районов северного рисосеяния необходима модель вертикального раскидистого соцветия, что позволяет увеличить фотосинтетическую активность всех частей метелки, содержащих хлорофильную паренхиму. Пустозерность, превышающая значения сортов Приморский 29 и Долинный, отмечена у 16 образцов. В семи случаях значительная пустозерность (до 28,7%) встречалась на метелках длиннее, чем в контроле. Образцы с любой длиной метелки из 39 выделившихся по продуктивности могут быть использованы в селекционном процессе.

Считается, что при оценке исходного материала риса для селекции на продуктивность следует уделять особое внимание пустозерности, так как она ведет к резкому снижению урожая. Установлено, что в условиях Приморского края наименьшим развитием признака характеризуются сортообразцы раннеспелой группы. В данном эксперименте также выявлена положительная зависимость этого показателя от длины вегетационного периода (n = 41, r = 0,41, p = 0,05). В такой же степени от длины вегетационного периода зависит и число зерен главной метелки (r = 0,43, p = 0,05). Однако с увеличением озерненности метелки снижается масса 1000 зерен (r = -0,63, p = 0,05), то есть она в некоторой степени зависит от продолжительности вегетации образца (r = -0,37, p = 0,05).

Можно заключить, что оптимальным является 60–90 зерен главной метелки, что позволяет в большинстве случаев сохранить массу 1000 зерен более 28 г. Из выделившихся образцов по продуктивности 10 имели число зерен главной метелки в таком диапазоне (табл. 2).

Выделение скороспелых образцов

Выведение раннеспелых сортов является постоянной задачей в селекции риса, так как продолжительность периода вегетации — главный лимитирующий фактор дальневосточной зоны рисосеяния. Средне- и позднеспелые формы с периодом вегетации более 116 дней имеют низкую урожайность или не достигают фазы полной спелости. Раннеспелые сорта, как правило, также менее урожайны. Оптимальным считается период вегетации до 110 дней. Несмотря на определенную отрицательную взаимосвязь продуктивности и скороспелости, необходим подбор именно этих свойств растений риса.

В.А. Ковалевская выделяет в условиях Приморского края источники скороспелости с периодом вегетации до 106 дней, что ниже уровня контроля на четыре дня и более.

В изученной коллекции 27 образцов были скороспелыми (период вегетации — 94–106 дней), 16 из них представлены селекцией Японии и Китая. Проведен отдельный анализ скороспелых образцов для выделения тех, которые не уступают по продуктивности контрольным сортам (табл. 3).

Выделено девять скороспелых образцов, имеющих значения массы зерна главной метелки и растения на уровне сортов Приморский 29 и Долинный. Образец № 24 значимо превышает оба контроля по массе зерна главной метелки. Образец Mu 07-980 формирует массу зерна растения выше контрольных значений (табл. 3). Среди выделившихся по скороспелости образцов отсутствовали полегающие и осыпающиеся. Отмечена остистость сорта Узрос 24-24. У семи образцов высокая масса 1000 зерен (27,8–31,3 г). Вегетационный период скороспелых образцов — 101–106 дней, что выше контроля на 2–8 дней. Ультраскороспелые образцы с вегетационным периодом до 100 дней (один китайский и пять японских сортов) уступали по продуктивности контрольным сортам. Девять выделившихся по скороспелости сортов приемлемы для селекции на скороспелость в условиях Приморского края.

Выводы

По результатам изучения коллекции риса в условиях Приморского края:

1.  Выделено 39 образцов, превышающих контрольные сорта по массе зерна главной метелки и (или) массе зерна растения, 4 из них превосходят оба контроля по продуктивности (УкрНИС 9706, УкрНИС 3455, ДОН 7790, Nika Zulanzon).
2.  Девять скороспелых образцов с периодом вегетации 101–106 дней, что ниже уровня контроля на 2–8 дней, сохранили продуктивность метелки и растения на уровне контроля (Зеравшаника, Onne Mochi, Mu 07-980, Mu-07-1055, Уссур, Узрос 24-24, № 24, Каскад, Long Jing 15). Образец № 24 превосходит по массе зерна главной метелки, Mu 07-980 — по массе зерна растения оба контроля.
3.  В селекции на продуктивность и скороспелость продуктивные и скороспелые образцы первой и второй групп могут быть использованы для гибридизации в качестве родительских форм.

Об авторах

Марина Владиславовна Илюшко, кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории сельскохозяйственной биотехнологии

ilyushkoiris@mail.ru; https://orcid.org/0000-0001-7042-8641

Марина Викторовна Ромашова, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории сельскохозяйственной биотехнологии

romashova_1969@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-7426-8523

Светлана Сергеевна Гученко, научный сотрудник лаборатории селекции риса

lana_svet8@mail.ru; https://orcid.org/0000-0003-3492-8934

Федеральный научный центр агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки,  ул. Воложенина, 30, пос. Тимирязевский, Уссурийск, 692539, Россия

УДК 633.18:631.526 DOI: 10.32634/0869-8155-2024-379-2-96-101