Адаптивная способность и экологическая стабильность некоторых сортов фасоли в условиях западной лесостепи Приобья

Автор: Паркина О.В., Якубенко О.Е., Нгуен Н.Т.

Рубрика: Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры

Статья в выпуске: 6 (80), 2024 года.

Бесплатный доступ

Актуальность. Продуктивность сельскохозяйственных культур определяется генотипом, влиянием окружающей среды и их взаимодействием. Комплексная оценка сортов сельскохозяйственных культур на основе их адаптивности, пластичности и стабильности позволяет отобрать наиболее перспективные, высокоурожайные и адаптированные к различным условиям окружающей среды сорта для повышения продуктивности. Материал и методика. Четырнадцать сортов фасоли были испытаны в рандомизированной схеме с тремя повторениями в течение двух лет (2022 и 2023 гг.) на опытном поле «Сад Мичуринцев» Новосибирского государственного аграрного университета. Учитывали признаки продуктивности: число и масса бобов с растения, масса 1000 семян, урожайность. Целью работы являлась оценка образцов фасоли на адаптивность способности и экологическая стабильность в условиях лесостепи Приобья.

Еще

Фасоль обыкновенная, урожайность, сортоиспытание, генотип, среда

Короткий адрес: https://sciup.org/140307846

IDR: 140307846 | DOI: 10.18619/2072-9146-2024-6-52-57

Текст научной статьи Адаптивная способность и экологическая стабильность некоторых сортов фасоли в условиях западной лесостепи Приобья

Оригинальная статья / Original article

Фасоль (Phaseolus vulgaris L.) была одомашнена около 8000 лет назад в Америке и сегодня является одним из основных продуктов питания во всем мире. Среди пяти одомашненных разновидностей фасоли (P. vulgaris, P. dumosus Macfad, P. coccineus L., P. acutifolius A. Gray и P. lunatus L.) фасоль P. vulgaris занимает более 90% посевных площадей в мире и также является наиболее широко потребляемой бобовой культурой. Помимо обеспечения энергией, необходимыми витаминами и микроэлементами, спаржевая фасоль также имеет большую экономическую и экологическую ценность благодаря способности фиксировать азот, поэтому в процессе выращивания потребление химических удобрений сокращается – ключ к гигиене и безопасности пищевых продуктов и устойчивому развитию сельского хозяйства [1].

По мнению ученых, повышение продуктивности сельскохозяйственных культур в основном зависит от качества семян, удобрений и агротехники, при этом семена считаются ведущей движущей силой повышения урожайности и объема производства [2]. В настоящее время в ассортименте зернобобовых культур распространены сорта высоко- и среднеадаптивные, характеризующиеся высокой устойчивостью к изменениям среды, но не всегда отличающиеся высокой урожайностью [3]. Главным условием для создания высококачественного сорта является сочетание в нем экологической пластичности и продуктивности. При этом большое внимание уделяется параметрам, оказывающим влияние на потенциальную продуктивность сорта [4].

Оценка стабильности и адаптивности сортов в разных экологических регионах будет способствовать повышению продуктивности и урожайности сельскохозяйственных культур [5]. На основе анализа взаимодействия генотипа и окружающей среды (G x E) было выявлено множество сортов растений с высокой стабильностью и адаптивностью, например, исследования гороха, сои, ярового ячменя и фасоли обыкновенной [6-9].

Целью данного исследования является оценка адаптивности и стабильности сорта фасоли в условиях западной лесостепи Приобья как научной основы для выведения сорта в производство, способствующая повышению продуктивности и выхода продукции фасоли для Сибирского региона.

2 .Объекты и методы исследований
3 .Результаты исследований и обсуждение

Эксперименты проводили в 2022-2023 годах (срок посева – конец мая, сбор – начало сентября) на опытном поле Новосибирского ГАУ "Сад Мичуринцев". Погодные условия в разные вегетационные периоды сильно различались. В течение 2022 года погода довольно сухая по сравнению со средними многолетними значениями, с небольшим средним количеством осадков (от 2,5 до 58,8 мм) и средней дневной и ночной температурой, колеблющейся от 11 до 19 ° C, тогда как 2023 год был более влажным в июле–августе (62,3 мм и 112,3 мм соответственно) и более теплым в течение всего сезона.

Объектами исследования служили 14 сортообразцов различного эколого-географического происхождения с кустовым типом роста. Стандартный сорт - Солнышко, совместной селекции СибНИИРС и Новосибирского ГАУ.

При проведении фенологических наблюдений руководствовались «Методическими указаниями по коллекции мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение» [10]. Морфологическое описание растений проводили по «Методическим указаниям по изучению образцов мировой коллекции фасоли» [11].

Эффективный метод по оценке адаптивности генотипов разработан А.В. Кильчевским и Л.В. Хотылевой (1985). Согласно методу «…адаптивную оценку образцов на реакцию сортов характеризуют два показателя: общая адаптивная способность (ОАС), показывающая среднее значение признака в отличающихся условиях выращивания и специфическая адаптивная способность ( δСАС ) – отклонение от ОАС в изучаемой среде…» [12]. На основе изученных данных выведен комплексный показатель – селекционная ценность генотипа (СЦГ), благодаря которому появляется возможность выделить генотипы, сочетающие средовую устойчивость и стабильно высокую продуктивность. Показатель экологической пластичности рассчитывали по методике S.A. Eberhart иW.A. Russell [13], подробно описанной в работе О.С. Корзун и А.С. Бруйло [14].

Таблица 1. Дисперсионный анализ изучаемых признаков Table 1. Analysis of variance of the studied features

Компоненты дисперсии	Средние квадраты
Компоненты дисперсии	число бобов на растении (шт.)	масса боба (г)	масса 1000 семян (г)	фактическая урожайность (кг/м²)
Среды (А)	505.28*	1.15	398,01*	0.57*
Генотипы (В)	6296.19*	4.28**	8635,49*	0.72*
Взаимодействие генотип x среда (А x В)	9.39*	0.51	1319,39*	0.24*
Случайное	0.34	0.33	6.83	0.01

Примечание: *достоверно при Р≤0,01; **достоверно при Р≤0,05

Во время проведения эксперимента средняя температура имела тенденцию к постепенному повышению с мая по июль и постепенному снижению в последующие месяцы. Температура в июне и июле была ниже в 2022 году (17,3 ° С и 18,9 ° С соответственно) по сравнению с 2023 годом (19,0 ° С и 21,6 ° С соответственно).

2023 год характеризовался теплым весенне-летним периодом с повышенным количеством осадков, что оказывало благоприятное влияние на появление всходов и развитие растений, во II декаде июня температура превышала среднее многолетнее значение в 6 ° C, что привело к формированию высокого урожая.

В целом агроклиматические условия во время проведения эксперимента в 2023 году были более благоприятны для роста и развития фасоли, чем в 2022 году.

ся общей адаптивной способностью.Варианса специфической адаптивной способности у изученных образцов колебалась от 0,17 (Красно пестрая Н4) до 15,68 (Оран). Показатель относительная стабильность генотипа изменялся в пределах от 1,63 (Красно пестрая Н4) до 61,59 (Мухранула), лучшими по этому параметру были сортообразцы Красно пестрая Н4 и Синель Никовская.

В результате анализа по признаку «Число бобов на растении» были отмечены следующие сортооб-разцы,которые проявили высокую общую адаптивную способность и селекционную ценность генотипа: Синель Никовская (ОАС=25,54, СЦГ=36,57), Неруса (ОАС=20,46, СЦГ=16,81) и B omba (ОАС=2,24, СЦГ=13,16).

Таблица 2. Показатели адаптивной способности и стабильности по числу бобов на растении Table 2. Indicators of adaptive capacity and stability by number of beans per plant

№	Образец	Xi, шт.	ОАСi	δCACi	Sgi	b i	СЦГi
1	Рубин-ст.	12.07	-6.06	2.35	19.48	0.52	7.00
2	Brunot	10.90	-7.24	1.25	11.49	0.28	8.20
3	Синель Никовская	42.67	24.54	2.83	6.64	0.63	36.57
4	Бичанка пестрая	14.33	-3.80	2.36	16.46	-0.53	9.25
5	Bomba	20.37	2.24	3.35	16.43	0.74	13.16
6	Canario	13.67	-4.47	4.05	29.62	0.90	4.94
7	Оран	27.49	9.36	15.68	57.04	3.48	-6.30
8	Мухранула	17.28	-0.86	10.64	61.59	2.36	-5.65
9	Красно пестрая	11.15	-6.99	4.73	42.41	1.05	0.96
10	Золотистая	18.31	0.18	5.52	30.17	1.23	6.41
11	Неруса	38.59	20.46	10.11	26.19	2.25	16.81
12	Красно пестрая Н4	10.58	-7.55	0.17	1.63	0.06	10.21
13	Vernoorl	9.88	-8.25	3.32	33.62	0.74	2.72
14	Stringless	6.57	-11.56	1.22	18.51	0.27	3.95

Примечание: Xi - среднее значение генотипа; ОАСi - Общая адаптивная способность; δCACi - варианса специфической адаптивной способности; Sgi - относительная стабильность; bi - коэффициент регрессии; СЦГi - селекционная ценность генотипа

Для установления существенности вкладов генотипов, сред и взаимодействия между ними в фенотипическую изменчивость признаков применяли двухфакторный дисперсионный анализ, который позволил выявить достоверные различия между генотипами и средами по всем изучаемым признакам на 1 и 5% уровнях значимости (табл. 1)

В фенотипическую изменчивость числа бобов на растении,массы боба,массы 1000 семян и фактической урожайности в значительной степени вносят вклад средовые эффекты (средние квадраты сред превосходят средние квадраты генотипов).

В таблицах 2–4 представлены основные показатели адаптивной способности и стабильности 14 сортов фасоли. Одним из важных элементов продуктивности культуры является число бобов на растении. Признак находится под влиянием как генотипа сорта, так и почвенно-климатических условий [4].

Проведенный генетико-статистический анализ (табл. 2) показал, что сорта Синель Никовская (24,54), Неруса (20,46), Оран (9,36) и Bomba (2,24) по признаку «Число бобов на растении» выделяют-

Среднее значение генотипа по признаку «масса 1000 семян» варьировало от 210,68 (Неруса) до 673,88 (Красно пестрая) (табл. 3). Сорта Рубин, Бичанка пестрая n Vernoorl характеризовались высокими показателями общей адаптивной способности (41,53–112,06), селекционной ценностью генотипа (178,83–373,03) и являлись пластичными формами c коэффициентом регрессии b i >1, т. е. масса семян у них увеличивалась при улучшении условий выращивания. Однако, учитывая результаты дисперсионного анализа изучаемых признаков, у большинства образцов фенотипическое проявление масса 1000 семян в большей степени зависит не от среды, а от генотипа.

По признаку фактической урожайности, среднее значение генотипа сортов варьировало от 0,18 (Stringless) до 0,64 кг/м2 (Мухранула), в среднем составила 0,38 кг/м2 (табл. 4)

Наибольшей общей адаптивной способностью (OACi) обладают сорта Мухранула, Bomba и Оран с соответствующими значениями 0,64; 0,48 и 0,45.

По величине урожайности и общей адаптивной способности выделены пять сортов, три из которых (Рубин, Красно пестрая и Золотистая) – стабильные

Таблица 3. Показатели адаптивной способности и стабильности по массе 1000 семян Table 3. Indicators of adaptive capacity and stability in 1000 seed weight

№	Образец	Xi, г	ОАСi	δCACi	Sgi	b i	СЦГi
1	Рубин - стандарт	534.21	112.06	61.99	11.60	1.64	263.85
2	Brunot	511.71	89.56	233.33	45.60	6.19	-505.92
3	Синель Никовская	227.03	-195.12	9.21	4.06	0.25	186.87
4	Бичанка пестрая	478.38	56.23	68.68	14.36	1.82	178.83
5	Bomba	341.18	-80.97	48.60	14.24	1.29	129.23
6	Canario	411.05	-11.10	63.91	15.55	1.70	132.32
7	Оран	261.30	-160.85	38.80	14.85	1.03	92.09
8	Мухранула	474.20	52.05	67.80	14.30	-1.80	178.51
9	Красно пестрая	673.88	251.74	6.78	1.01	-0.18	644.31
10	Золотистая	461.96	39.81	61.07	13.22	1.62	195.62
11	Неруса	210.68	-211.47	10.99	5.22	0.29	162.75
12	Красно пестрая Н4	490.73	68.58	61.26	12.48	-1.63	223.54
13	Vernoorl	463.68	41.53	20.78	4.48	0.55	373.03
14	Stringless	370.10	-52.05	46.16	12.47	1.22	168.80

Примечание: Xi - среднее значение генотипа; ОАСi - общая адаптивная способность; δCACi - варианса специфической адаптивной способности; Sgi - относительная стабильность; bi - коэффициент регрессии; СЦГi - селекционная ценность генотипа формы (bi=0,28–1,17), два сорта (Мухранула и Bomba) – пластичные (bi=1,69–1,85) с положительной реакцией на улучшение условий среды. Эти же образцы обладали высокой селекционной ценностью генотипа.

Выявленные закономерности связей между урожайностью и показателями стабильности следует учитывать при общей оценке адаптивности генотипов. Существует значительная положительная корреляция между селекционной ценностью генотипа (СЦГ), средней урожайностью (Xi) и общей адаптивностью (OAC ) с коэффициентом корреляции 0,63 (табл. 5).

Таблица 4. Показатели адаптивной способности и стабильности по урожайности Table 4. Indicators of adaptive capacity and yield stability
№	Образец	Xi, кг/м²	ОАСi	δCACi	Sgi	b i	СЦГi
1	Рубин - стандарт	0.41	0.03	0.18	44.00	1.17	0.15
2	Brunot	0.39	0.02	0.12	31.42	0.81	0.21
3	Синель Никовская	0.32	-0.06	0.18	57.84	1.20	0.05
4	Бичанка пестрая	0.36	-0.02	0.24	66.80	1.58	0.01
5	Bomba	0.48	0.10	0.28	58.94	1.85	0.07
6	Canario	0.19	-0.18	0.02	10.73	0.14	0.16
7	Оран	0.45	0.08	0.32	70.65	2.10	-0.01
8	Мухранула	0.64	0.27	0.26	40.26	1.69	0.27
9	Красно пестрая	0.44	0.06	0.04	9.57	0.28	0.38
10	Золотистая	0.44	0.06	0.16	35.56	1.02	0.21
11	Неруса	0.33	-0.05	0.11	34.60	0.74	0.16
12	Красно пестрая Н4	0.33	-0.04	0.02	5.76	0.13	0.31
13	Vernoorl	0.31	-0.07	0.12	37.58	0.76	0.14
14	Stringless	0.18	-0.20	0.08	45.80	0.54	0.06

Таблица 5. Коэффициент корреляции между средней урожайностью и индексами адаптивности, пластичности и стабильности Table 5. Correlation coefficient between average yield and indices of adaptability, plasticity and stability

Индекс	Xi	ОАСi	δCACi	Sgi	b i	СЦГi
Xi	1.00	1.00	0.63	0.22	0.63	0.26
ОАСi	1.00	1.00	0.63	0.22	0.63	0.26
δCACi	0.63	0.63	1.00	0.88	0.99	-0.59
Sgi	0.22	0.22	0.88	1.00	0.87	-0.86
b i	0.63	0.63	0.99	0.87	1.00	-0.59
СЦГi	0.26	0.26	-0.59	-0.86	-0.59	1.00

Примечание: Xi - среднее значение урожайности; ОАСi - общая адаптивная способность; δCACi - варианса специфической адаптивной способности; Sgi - относительная стабильность; bi - коэффициент регрессии; СЦГi - селекционная ценность генотипа.

Рис. 1.Мировая дублетная коллекция картофеля в поле и в хранилище Fig. 1. World doubletcollection ofpotatoesin the field and during storage

Корреляция между селекционной ценностью генотипа (СЦГ) и параметрами ОАСі, δCACi, Sgi и b i составляет 0,26; -0,53; -0,66 и -0,53, соответственно. В то время как параметры δCACi, Sgi и b i тесно коррелируют друг с другом с коэффициентами корреляции 0,87; 0,88; и 0,89, соответственно. Это показывает, что большинство индексов δCACi, Sgi и b i в основном оценивают стабильность сорта и имеют отрицательную корреляцию с селекционной ценностью генотипа (СЦГ).

График анализа главных компонент PCA на основе параметров адаптивной способности и стабильности по урожайности с 99.25% общей вариации, распределенной как 7 1,57 % и 27 ,68% суммы квадратов между главными компонентами PC1 и PC2, соответственно (рис. 1).

Заключение

Результаты оценки адаптивности и стабильности 16 образцов фасоли показывают, что сорта коллекции Новосибирского ГАУ достаточно разнообразны по степени реакции на изменение условий выращивания.Это согласуется с результатами предыдущих исследований многих ученых [15-17].

По величине урожайности и общей адаптивной способности выделены пять сортов, три из которых (Рубин, Красно пестрая и Золотистая) – стабильные формы (b i =0,28–1,17 ), два сорта (Мухранула и B omba) – пластичные (b i =1,69–1,85) с положительной реакцией на улучшение условий среды. Эти же образцы обладали высокой селекционной ценностью генотипа.

Сорта Рубин, Красно пестрая, Золотистая и Мухранула имеют высокие показатели общей адаптивности и селекционной ценности генотипа, поэтому их относят к высокоадаптивным сортам и рекомендуют включать в селекционные программы в качестве исходного материала для создания сортов фасоли, адаптированных к условиям западной лесостепи Приобья.

00600010011x

Об авторах:

Aboutthe Authors:

Oksana V. Parkina – Cand. Sci. (Agriculture),

Associate Professor, SPIN-code: 3497-9701, ,

Olga E.Yakubenko – Cand. Sci. (Agriculture),

Associate Professor, SPIN-code: 2503-1376, ,

Nam T.Nguyen – Graduate Student,

ISSN 2618-7132 (Online) Овощи России №6 2024 [ 57 ] Vegetable crops of Russia №6 2024 ISSN 2072-9146 (Print)

Список литературы Адаптивная способность и экологическая стабильность некоторых сортов фасоли в условиях западной лесостепи Приобья

Castro-Guerrero N.A., Isidra-Arellano M.C., Mendoza-Cozatl D.G., Valdés- López O. Common Bean: A Legume Model on the Rise for Unraveling Responses and Adaptations to Iron, Zinc and Phosphate Deficiencies. Frontiers in Plant Science. 2016;(7):600. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00600
Hoa V.D. Curriculum on plant variety selection. Agricultural university Hanoi publishing company, 2005. pp.172.
Паркина О.В., Якубенко О.Е., Ван Ч., Нгуен Н.Т. Оценка сортов фасоли обыкновенной на адаптивность и продуктивность в условиях лесостепи Приобъя. Вестник НГАУ. 2023;4(69):86-95. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2023-69-4-86-95 https://elibrary.ru/ojafpz
Якубенко О.Е., Паркина О.В., Попова К.И., Колупаев Д.А. Оценка адаптивной способности и стабильности сибирского генофонда фасоли овощной. Овощи России. 2020;(1):35-41. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2020-1-35-41 https://elibrary.ru/wubdwh
Acquaah G. Principles of Plant Genetics and Breeding. John Wiley & Sons, Ltd. 2012. 659 pp.
Василенко А.А., Солонечный П.Н., Понуренко С.Г. Оценка селекционного материала гороха (Pisum sativum L.) в различных системах расчетов. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2019;(2):191-195. https://elibrary.ru/lfmozf
Белявская Л.Г., Белявский Ю.В., Диянова А.А. Оценка экологической стабильности и пластичности сортов сои. Зернобобовые и крупяные культуры. 2018;4(28):42-48. https://doi.org/10.24411/2309-348X-2018-11048 https://elibrary.ru/vouuxu
Куркова И.В., Фокин С.А. Оценка адаптивной способности и экологической пластичности сортов и сортообразцов ярового ячменя амурской селекции. Вестник КрасГАУ. 2018;2(137):16-21. https://elibrary.ru/ywlufp
Molosiwa O.O., Pharudi J., Seketeme S., Mashiqa P., Chirwa R. Assessing yield stability and adaptability of Andean common bean genotypes in the semiarid environment of Botswana. African Journal of Agricultural Research. 2019;14(32):1593-1600. https://doi.org/10.5897/AJAR2019.13988
Вишнякова М.А., Сеферова И.В., Буравцева Т.В., Бурляева М.О., Семенова Е.В., Филипенко Г.И., Александрова Т.Г., Егорова Г.П., Яньков И.И., Булынцев С.В., Герасимова Т.В., Другова Е.В. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение. Федеральный исследовательский центр Всероссийский инсти- тут генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, Санкт-Петербург, 2018. 143 с. https://doi.org/10.30901/978-5-905954-79-5 https://elibrary.ru/yzcxnz
Методические указания по изучению образцов мировой коллекции фасоли. СПб, 1987. 60 с.
Моисеева М.О., Никонович Т.В., Пугачева И.Г., Добродькин М.М., Кильчевский А.В. Адаптивная способность и экологическая стабильность гибридов перца сладкого. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2014;(4):91–95. https://elibrary.ru/zghxyt
Eberhart S.A., Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties. Crop. Sci. 1966;(6):36-40. https://doi.org/10.2135/cropsci1966.0011183X0 00600010011x
Корзун О.С., Бруйло А.С. Адаптивные особенности селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений: пособие. Гродно: ГГАУ, 2011. 140 с. ISBN 978-985-6784-96-8. https://elibrary.ru/uhbent
Якубенко О.Е., Паркина О.В., Ван Ч., Нгуен Н. Оценка сортов фасоли овощной (Phaseolus vulgaris) на адаптивность и клубенькообразующую способность в условиях лесостепи Приобья. Овощи России. 2023;(2):35-40. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2023-2-35-40 https://elibrary.ru/rlfaws
Тютюма Н.В., Павленко А.В., Бондаренко А.Н. Адаптивность различных сортов фасоли обыкновенной к условиям Астраханской области. Новые технологии. 2023;19(2):120-127.
Кравченко Р.В., Мусаев Ф.Б.О., Скорина В.В., Литовкин А.А., Паркина О.В. Элементы адаптивного семеноводства фасоли овощной (Phaseolus vulgaris). Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012;(79):443-454. https://elibrary.ru/oyxgqv

Еще

Статья научная