• Агрономия
• Научные исследования

19.09.2024

Использование селекционных индексов при оценке продуктивности озимой твердой пшеницы

В системе интенсивного растениеводства сорту, как одному из основных средств производства, отводится важное место.

Создание высокопродуктивных генотипов с высоким качеством зерна, приспособленных к определенным погодно-климатическим условиям среды, — одна из основных народно-хозяйственных проблем в настоящее время.

Одной из задач селекции пшениц является повышение потенциала зерновой продуктивности. В связи с этим необходимы знания о степени сопряженности отдельных элементов структуры урожая между собой и непосредственно с зерновой продуктивностью.

Урожайность нельзя рассматривать как простой признак — это комплекс, образованный взаимодействием частных показателей. Главными компонентами, участвующими в формировании урожая, являются число колосьев на единицу площади и продуктивность одного колоса, которая складывается из числа зерен и массы зерновки. Каждый из них — результат генетического взаимодействия многих факторов и агроэкологических условий.

Чтобы получить успех в работе, необходимо знать сущность и причинные связи между отдельными компонентами, участвующими в формировании урожая.

Трудности, с которыми сталкиваются селекционеры при проведении отбора на урожайность, всегда заставляют искать и другие критерии, на основе которых можно было бы вести отбор лучших по продуктивности генотипов. Поэтому особое внимание стали уделять роли генетико-физиологических систем, которые вносят свой вклад в повышение урожайности и могут быть оценены в виде индексов.

Цель исследований — на основе структурного анализа урожайности оценить перспективные сорта и линии озимой твердой пшеницы по селекционным индексам.

Материалы и методы исследования

Опыты проводились в 2021–2023 гг. в южной зоне Ростовской области на полях лаборатории селекции и семеноводства озимой твердой пшеницы ФГБНУ «АНЦ “Донской”» по предшественнику сидеральный пар. Материалом для исследований послужили сорта озимой твердой пшеницы: Диона, Услада, Лакомка, Динас, Эллада, Хризолит, Придонье, Графит, Каротинка и линии 536/19, 971/19, 1147/19, 1174/19, 1037/17 селекции ФГБНУ «АНЦ “Донской”», в качестве стандарта использовался сорт Кристелла — также от ФГБНУ «АНЦ “Донской”».

Закладка и проведение исследований осуществлялись по методике полевого опыта. Посев проводили сеялкой Wintersteiger Plotseed S (Австрия) рядовым способом с нормой высева 450 всхожих зерен на 1 м². Площадь делянок — 10 м², повторность — шестикратная.

Фенологические наблюдения, структурный анализ проводили согласно методике Государственного сортоиспытания с.-х. культур РФ.

Массу 1000 зерен определяли согласно ГОСТ 12042.

При оценке продуктивности использовали различные селекционные индексы:

•  мексиканский индекс (Mx) — масса зерна с колоса (высота растения);
•  канадский индекс (Ki) — масса зерна с колоса (длина колоса);
•  индекс продуктивности растений (ИПР), представляющий собой отношение произведения числа зерен колоса на вес зерна с колоса к длине колоса;
•  индекс потенциала колоса (ИПК) — длина колоса (высота растений);
•  индекс перспективности (Jp) — процентное отношение массы 1000 зерен к длине стебля.

Математическая обработка экспериментального материала проводилась с помощью специальных программ Microsoft Office Excel, Statistica 6.0 (США).

Результаты и их обсуждение

Потенциально твердая пшеница — культура высокопродуктивная, при создании для нее благоприятных условий она может давать урожаи, не уступающие мягкой, а иногда превосходить ее.

Урожайность сортов и линий озимой твердой пшеницы в годы исследований (2021–2023 гг.) варьировала от 7,86 т/га у стандартного сорта Кристелла до 9,42 т/га у сорта Графит (рис. 1).

Максимальную прибавку относительно стандартного сорта Кристелла (НСР₀₅ = ±0,44 т/га) по данному признаку сформировали: 1147/19 (+1,29 т/га), 536/19 (+1,32 т/га), Придонье (+1,38 т/га), 1174/19 (+1,42 т/га), Графит (+1,56 т/га).

Известно, что низкорослые формы озимой твердой пшеницы более успешно противостоят полеганию и в силу этого способны давать высокие урожаи зерна, соответствующие требованиям интенсивного земледелия.

Высота растений изучаемых сортов и линий колебалась от 86,3 см (Хризолит) до 95,1 см (Каротинка) (рис. 2).

Согласно распределению В.Ф. Дорофеева (1987 г.) все образцы относились к короткостебельной группе растений (86105 см).

Особый интерес для селекции на низкорослость представляют сорта Хризолит, Диона, Эллада, Придонье с высотой растений 86,3–86,9 см.

Для характеристики изучаемых сортов и линий по селекционным индексам использовались следующие структурные элементы урожайности: длина колоса, масса зерна с колоса и количество зерен в нем, масса 1000 зерен (табл. 1).

Длина колоса сортов и линий озимой твердой пшеницы находилась в пределах от 6,6 см (Диона) до 8,8 см (Графит). Длинный колос (8–9 см) имели линии 1174/19 (8,4 см), 1147/19, 536/16 (8,6 см) и сорт Графит (8,8 см).

Число зерен в колосе имеет важное значение в повышении продуктивности растений. В данных исследованиях этот признак образцов варьировал от 37,0 шт. (Эллада) до 52,3 шт. (1174/19). Максимальное число зерен в колосе (S_х = ±5,1) сформировали сорта Лакомка (49,1 шт.), Хризолит (51,1 шт.), Придонье (47,8 шт.) и линии 1174/19 (52,3 шт.), 1147/19 (48,8 шт.), 971/19 (45,5 шт.), 1037/17 (43,3 шт.).

Масса зерна с колоса сортов и линий озимой твердой пшеницы находилась в пределах от 1,38 г (Диона) до 2,14 г (1174/19). Стандартный сорт Кристелла сформировал 1,52 г. По данному признаку выделились (S_х = ±0,23 г): Лакомка (1,78 г), Хризолит (1,97 г), Придонье (1,90 г), 536/19 (1,76 г), 971/19 (2,01 г), 1147/19 (2,06), 1174/19 (2,14 г), 1037/17 (2,10 г).

Лучшим считается зерно с хорошей выполненностью, то есть с высокой массой 1000 зерен. Данный признак по генотипам озимой твердой пшеницы варьировал от 34,6 г (Лакомка) до 44,3 г (536/19), у стадартного сорта Кристелла — 40,5 г. Линии 536/19 и 1037/17 достоверно превысили стандарт (S_х = ±2,9 г) по массе 1000 зерен.

Была проведена оценка продуктивности сортов и линий озимой твердой пшеницы по 5 селекционным индексам: мексиканский, канадский, индекс потенциала колоса, продуктивности растений и перспективности.

Рассматривая мексиканский индекс, который отражает возможности механических тканей соломины, были выделены 8 образцов с высокими значениями в сравнении со стандартным сортом Кристелла: Лакомка, Хризолит, Придонье, 536/19, 971/19, 1147/19, 1174/19, 1037/17. Их значения находились в пределах 0,20–0,23 г/см (табл. 2).

Канадский индекс информирует об удельном урожае колоса. Данный индекс находился в пределах 4,93 шт/см у стандартного сорта Кристелла до 7,13 шт/см у сорта Хризолит. Высокие показатели (S_х = ±0,71 шт/см) отмечены у сортов Диона (5,80 шт/см), Динас (5,83 шт/см), Придонье (5,99 шт/см), Услада (6,16 шт/см), Лакомка (6,56 шт/см), Хризолит (7,13 шт/см) и селекционных линий 1147/19 (5,66 шт/см), 971/19 (6,28 шт/см), 1174/19 (6,19 шт/см), 1037/17 (6,53 шт/см).

По индексу потенциала колоса сорта и линии варьировали от 0,082 см/см у стандартного сорта Кристелла до 0,097 см/см у линии 536/19. Максимальные значения данного показателя были получены у образцов: Придонье (0,092 см/см), Графит (0,094 см/см), 536/19 (0,097 см/см), 1147/19 (0,095 см/см), 1174/19 (0,092 см/см).

По мнению О.В. Эсенкуловой, индекс перспективности показывает способность соломины транспортировать пластические вещества в зерно. Интерес представляют те образцы, у которых данный показатель выше 50 единиц. Высокие значения данных показателя были получены: Эллада (52,0%), Придонье (51,1%), 536/19 (55,4%), 971/19 (53,0%), 1147/19 (51,6%), 1037/17 (53,7%).

Анализ коэффициента вариации (Cv, %) показал, что слабой сортовой изменчивостью характеризовались индекс потенциала колоса (9,6%) и индекс перспективности (7,9%), средней изменчивостью — канадский (12,2%) и мексиканский (14,2%) индексы.

Рядом авторов установлено, что индекс продуктивности растений служит маркером адаптивности. На основе его возможно выявление устойчивых генотипов к био- и абиострессорам окружающей среды, что свидетельствует о приспособленности селекционного материала.

Согласно классификации, предложенной И.Р. Манукян, сорта и линии озимой твердой пшеницы варьировали от низкой (ИПР < 7,0; масса зерна с колоса — до 1,5 г) до высокой (ИПР > 11,0; масса зерна с колоса — более 2,0 г) продуктивности (рис. 3).

Максимальные показатели по индексу продуктивности растений (12,4–14,0) и массы зерна с колоса (1,37–2,14 г) были получены: Хризолит, 1174/19, 971/19, 1037/17, что говорит о их высокой продуктивности. Выявлена сильная положительная связь между данными показателями (r = 0,88 ± 0,13).

Для анализа достоверности изучаемых селекционных индексов были рассмотрены коэффициенты корреляции с урожайности сортов и линий озимой твердой пшеницы (рис. 4).

В данных исследованиях была отмечена достоверная взаимосвязь урожайности с индексом потенциала колоса (r = 0,57 ± 0,22).

Выводы

По результатам структурного анализа урожайности выделили 4 образца озимой твердой пшеницы — 1174/19, 1147/19, 536/19, Графит, обладающие комплексом лучших показателей.

Оценивая влияние селекционных индексов на продуктивность сортов и линий озимой твердой пшеницы, наибольшая взаимосвязь была получена с: ИПК (индекс потенциала колоса) (r = 0,57 ± 0,22), что говорит о возможности его использования в селекционном процессе в условиях Ростовской области, так как данный показатель полнее раскрывает свойства создаваемых генотипов.

Об авторах

Анна Сергеевна Иванисова; младший научный сотрудник

kameneva.anka2016@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0003-1466-250Х

Дмитрий Михайлович Марченко; ведущий научный сотрудник, кандидат сельскохозяйственных наук

https://orcid.org/0000-0002-5251-3903

Аграрный научный центр «Донской», Научный городок, 3, Зерноград, 347740, Ростовская обл., Россия

УДК 633.112:631.52:631.559
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-385-8-150-154