Оценка показателей стрессоустойчивости, стабильности и пластичности сортов озимого ячменя по массе 1000 зерен
Ячмень — одна из важнейших зернофуражных культур, занимающая ведущие позиции как в российском, так и в мировом сельском хозяйстве. Его широкое распространение обусловлено высокой урожайностью, неприхотливостью к условиям выращивания и, что особенно важно, богатым химическим составом, делающим его незаменимым компонентом в различных отраслях. Более 65% собранного урожая ячменя используется в качестве корма для животных, что обусловлено его питательной и биологической ценностью.
Выращивание ячменя имеет свои особенности. Культура достаточно засухоустойчива и хорошо переносит холодные условия, что позволяет культивировать ее в различных климатических зонах. Селекционеры постоянно работают над выведением новых высокопродуктивных сортов, адаптированных к изменяющимся климатическим условиям.
Разработка адаптивных сортов — это сложная задача, требующая междисциплинарного подхода. Необходимо учитывать не только генетические аспекты, но и агротехнические приемы, экологические аспекты применения новых сортов и экономическую эффективность их внедрения. Важно учитывать генетическое разнообразие исходного материала, чтобы избежать снижения генетической устойчивости новых сортов к другим стресс-факторам или болезням. Поэтому исследования должны быть направлены на разработку интегрированных стратегий, комбинирующих генетические улучшения с оптимизацией агротехники и устойчивым управлением почвенными ресурсами. Это позволит создать не только высокопродуктивные, но и экологически безопасные сельскохозяйственные системы, устойчивые к изменениям климата и способные обеспечить продовольственную безопасность в условиях глобальных вызовов.
Продуктивность сорта формируется за счет различных элементов структуры урожая, которые находятся в сложной корреляции как между собой, так и с урожайностью зерна. Масса 1000 зерен — это сортовой признак и один из наиболее значимых элементов структуры урожая. Этот параметр может варьироваться в зависимости от условий выращивания, таких как тип почвы, уровень влагообеспечения и температура.
Важно отметить, что сорта с крупными зернами, как правило, более устойчивы к неблагоприятным факторам окружающей среды, таким как засуха или болезни. Это делает их более предпочтительными для сельхозпроизводителей, особенно в регионах с нестабильным климатом. Семена с высокой массой 1000 зерен не только имеют отличные посевные и урожайные характеристики, но и обеспечивают больший выход продукции. Это означает, что при их использовании можно ожидать более высоких результатов в плане сбора урожая. Кроме того, крупные зерна облегчают процесс отделения семян от сорняков на семяочистительных машинах, что значительно упрощает обработку и подготовку семян к посеву.
Показатель «масса 1000 зерен» рассматривается как важный критерий адаптивности сортов. Исследования показывают, что чаще демонстрируют устойчивость к стрессам сорта с крупным, хорошо выполненным зерном, что позволяет им лучше адаптироваться к изменяющимся условиям. Таким образом, масса 1000 зерен не только является важным сортовым признаком, но и критерием, который помогает определить адаптивность сорта к различным условиям.
Цель исследования — оценка изменчивости значений пластичности, стабильности, стрессоустойчивости и гомеостатичности по признаку «масса 1000 зерен» у 20 сортов и линий озимого ячменя селекции ФГБНУ «АНЦ “Донской”».
Материалы и методы исследования
Исследования по изучению стрессоустойчивости и адаптивности сортов и линий озимого ячменя селекции ФГБНУ «АНЦ “Донской”» проводили с 2021 по 2023 год в Зерноградском районе Ростовской области Российской Федерации.
Объект исследований — 20 сортов и линий озимого ячменя местной селекции, из них 5 сортов внесены в Государственный реестр РФ (Тимофей, Ерема, Маруся, Фокс 1, Квант), сорт Степ проходит изучение в Госсортсети РФ и 14 перспективных линий. Посев производили сеялкой Wintersteiger Plotseed (Австрия), площадь учетной делянки — 10 м², количество повторений — 3.
Для определения показателей гомеостатичности (Hom) и селекционной ценности (Sc) применяли методику В.В. Хангильдина и Н.А. Литвиненко(1981 г.).
Показатели стрессоустойчивости (Ymin, Ymax) и генетической гибкости (Ymax + Ymin)/2) рассчитаны по уравнениям A.A. Rosielle, J. Hamblin в изложении А.А. Гончаренко (2005 г.).
Коэффициент отзывчивости на благоприятные условия выращивания (Кр) определяли по методу В.А. Зыкина (2005 г.), показатель уровня стабильности сорта (ПУСС) — по уравнению Э.Д. Неттевича (2001 г.).
Математическую обработку результатов исследований и расчет коэффициента вариации (Cv) проводили по методике полевого опыта Б.А. Доспехова (2014 г.). Массу 1000 зерен определяли согласно ГОСТ 10842-89.
2020/21 с.-х. год отличался повышенным температурным режимом — как в осенний, так и в весенне-летний период. Среднегодовая температура воздуха составила 11,7 °С, превысив многолетнюю на 2,0 °С. В весенний период в фазе выхода в трубку, цветения и налива зерна (апрель, май) выпали 160,9 мм осадков, что больше среднемноголетнего на 66,9 мм.
2021/22 с.-х. год был наиболее благоприятным для роста и развития озимого ячменя. Температурный режим был повышенный (+3,7 °С к среднемноголетней температуре), что способствовало благоприятной перезимовке растений озимого ячменя. Весенний период отличался достаточным количеством осадков — 164 мм (среднемноголетнее — 131 мм), что способствовало благоприятному развитию растений.
2022/23 с.-х. год характеризовался повышенным температурным режимом (+17,5 °С к среднемноголетней температуре) и снижением осадков по сравнению со среднемноголетними значениями — 220 мм и 277 мм соответственно. Однако в весенний период (апрель, май) большое количество влаги в виде ливней (204 мм) (среднемноголетнее — 94 мм) с порывами ветра и градом способствовало существенному полеганию посевов, что впоследствии негативно повлияло на формирование массы 1000 зерен.
Результаты и обсуждение
Перед анализом адаптивных свойств сортов и линий была проведена оценка и установлена достоверность источников среды, сортовых влияний на выраженность признака. Методом двухфакторного дисперсионного анализа выявлены значимые эффекты среды и генотипа на показатель «масса 1000 зерен». Фактор «погодные условия» оказывал доминирующее влияние на формирование массы 1000 зерен (90,2%), что охарактеризовало его как основной влияющий показатель на формирование признака при сложившихся погодных условиях года, тогда как влияние фактора «сорт» составило 8,7%, а влияние взаимодействия этих факторов — 1,1%.
Крупность зерна у изучаемого набора сортов и линий озимого ячменя за период исследования была высокой, но варьировала по годам. В среднем за годы испытания среднее значение признака «масса 1000 зерен» колебалось от 29,8 г у линии Параллелум 2016 (2023 г.) до 47,4 г у сорта Степ (2021 г.) (табл. 1).
При расчете Ij установили, что 2023 год был неблагоприятным для формирования массы 1000 зерен (Ij = -4,31), среднее значение признака составило 35,1 г. Благоприятными факторами среды для роста и развития ячменя характеризовались 2021 с.-х. год и 2022-й (Ij = +2,22–2,08). В условиях данных лет было сформировано крупное и хорошо выполненное зерно, среднее значение массы 1000 зерен составило 41,6 г и 41,5 соответственно.
Варьирование по крупности зерна в среднем за период испытания составило от 33,7 у сорта Ерема до 45,1 у сорта Степ. Массу 1000 зерен более 40 г сформировали сорта и линии Маруся, Степ, Параллелум 2015, Паралеллум 2019, Параллелум 2086, Паллидум 2100, Параллелум 2136 (табл. 2).
Важным этапом в алгоритме подсчета адаптивных свойств является оценка сортов по стрессоустойчивости. Показатель разницы между минимальным и максимальным значениями признака (Ymin, Ymax) характеризует сорт как устойчивый к стрессу. Сорт Виват и линия Паллидум 2100 имели самые низкие показатели по данному признаку (-4,0–4,1), что указывает на их широкий интервал приспособительных возможностей по формированию крупного зерна. Лучшие результаты по показателю генетической гибкости (Ymin + Ymax)/2) отмечены у сортов Маруся, Степ и линии Паллидум 2100 — 43,7, 44,2, 44,5 соответственно, высокое значение признака обусловливает степень соответствия между крупнозерностью сортов и факторами среды, влияющими на нее.
На основе вычисленных для каждого генотипа коэффициентов регрессии (bi) установлено, что варьирование данного показателя находилось в пределах от 0,44 у сорта Ерема до 1,83 у линии Параллелум 2016 (табл. 3).
У 40% образцов коэффициент регрессии больше 1, что характеризует их как отзывчивые на условия выращивания. Коэффициент регрессии менее 1, указывающий на слабую реакцию сорта на изменения условий возделывания, имели 40% сортов и линий, 20% образцов относились к сортам нейтрального типа (bi ≈ 1), которые являются адаптированными к условиям региона и в меньшей степени снижают показатель «масса 1000 зерен». Сорта Маруся, Степ и линия Параллелум 2019 выделились как стабильные (bi = 0,98, 1,03 и 1,09 соответственно), что подтверждается показателем среднеквадратического отклонения (σ²d = 0,02, 0,15 и 0,15 соответственно), данные сорта способны динамично изменять показатель «масса 1000 зерен» под влиянием изменчивой природной среды, сохраняя при этом высокие значения данного признака.
Cильная изменчивость согласно коэффициенту вариации (Cv > 20%) отмечена у линии Параллелум 2016 (24,8%), остальные изучаемые сорта проявили слабую изменчивость (Cv < 20 %).
Показатель гомеостатичности (Hom) варьировался от 13,2 у линии Параллелум 2016 до 118,2 у сорта Виват. Виват, Паллидум 2100, Параллелум 2086 и Параллелум 2136 имели высокий показатель гомеостатичности, что говорит об их способности сводить к минимуму неблагоприятные условия внешней среды (Hom = 118,2, 105,8, 86,1 и 82,1 соответственно).
Один из параметров оценки сорта, объединяющий высокую продуктивность со способностью адаптироваться к изменяющимся условиям среды, является показатель селекционной ценности генотипа (Sc). По признаку «масса 1000 зерен» показатели селекционной ценности генотипа у изучаемых образцов были высокими. Выделились Маруся, Степ и Паллидум 2100 (Sc = 39,0, 38,9 и 40,5 соответственно).
Коэффициент отзывчивости на условия окружающей среды (Кр) показывает разницу между урожайностью сорта, выращенного в благоприятной внешней среде, и урожайностью этого же сорта, полученной в неблагоприятных условиях, согласно которому все сорта хорошо реагируют на улучшение условий возделывания (Кр > 1,0). Наибольшие значения (Кр ≥ 1,30) имели линии Параллелум 2016, Параллелум 2093, Параллелум 2017 (рис. 1).
В данном исследовании показатель уровня стабильности сорта (ПУСС) варьировал от 45% (Параллелум 2016) до 189% (Паллидум 2100). Повышенные показатели уровня стабильности сорта относительно стандартного сорта Тимофей выявлены у 40% образцов (рис. 2).
Выводы
Результаты исследований позволили выявить адаптивные к условиям выращивания и стабильные сорта озимого ячменя по признаку «масса 1000 зерен». Сорта Маруся и Степ выделены как адаптивные, способные формировать высокую продуктивность и адаптироваться к изменяющимся условиям среды и в меньшей степени снижающие показатель «масса 1000 зерен». Данные сорта способны реализовать генетический потенциал, формируя выполненное крупное зерно, сохраняя высокую массу 1000 зерен.
Линии Параллелум 2086, Паллидум 2100 и Параллелум 2136 оценены как стабильные и способные сводить к минимуму неблагоприятные условия воздействия внешней среды, показывающие слабую реакцию сорта на изменения условий возделывания, сохраняя при этом высокие показатели массы 1000 зерен. Линия Паллидум 2100 проявила себя как стрессоустойчивая.
Данные сорта и линии были выделены на основании совокупности проанализированных характеристик и демонстрировали наилучшую приспособленность к формированию высокой массы 1000 зерен.
Об авторах
Ирина Михайловна Засыпкина, младший научный сотрудник
irinka_kolosok92@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-1281-5317
Аграрный научный центр «Донской», Научный городок — 3, Зерноград, Ростовская обл.,
347740, Россия
УДК 633.161:631.52
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-395-06-119-125
Просмотров: 227
