Адаптивные возможности современных сортов яровой пшеницы

Вве^ение. Одним из ва^ных стресс-факторов, сильно лимитирующих уро^айность сельскохозяйственных культур, является засуха, вследствие значимого влияния ее на экспрессию генов, активность фотосинтеза, рост и развитие растений [1]. Для решения этой проблемы предлагается существенно повысить адаптивные возмо^ности новых сортов [2], которые в результате селекции на высокую уро^айность имеют выра^енную тенденцию к сни^ению [3]. Для этого ва^но проводить оценку генетических ресурсов сельскохозяйственных культур по устойчивости к засухе и выделять ценные источники этого ва^ного свойства растений для селекции. Весьма актуальна эта работа и для яровой пшеницы, являющейся ва^ной продовольственной, технической и кормовой культурой [2, 4, 5].

Цель иссле^ований – провести оценку адаптивных возмо^ностей современных сортов яровой пшеницы и выделить ценные источники засухоустойчивости растений для использования в селекции.

Услови^, материалы и мето^ы . Исследования проводились на базе ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» ФГБОУ ВО Орловский Г^У в рамках совместного проекта с Шатиловской СХОС ФГБНУ ФНЦ ЗБК.

Объектом исследований являлись 20 генотипов яровой пшеницы из разных селекционных центров России. Лабораторную оценку опытного материала на засухоустойчивость проводили в чашках Петри и рулонным методом, адаптированным к яровой пшенице по ГОСТ 12038-84. Относительную засухоустойчивость рассчитывали отношением нормально проросших семян на осмотическом растворе маннита и воде [6]. Осмотическое давление раствора составляло 18 атм., повторность по сорту 8-кратная. В условиях полевого опыта адаптивные возмо^ности сортов к засухе оценивали по уро^айности зерна, сформированной в годы с благоприятными и стрессовыми погодными условиями вегетации. Площадь делянки составляла 25 м2, размещение – систематическое со смещением, повторность 4-кратная, технология выращивания – общепринятая для региона.

Метеорологические условия вегетации растений в годы исследований были разными, что проявлялось в неравномерном распределении осадков и температуры воздуха по фазам роста и периодам развития. Наиболее ^есткие погодные условия вегетации растений отмечались в 2018 году и, в определенной степени, в 2017 году, тогда как в 2019 и 2020 годы они были относительно благоприятные для формирования высокого уро^ая культурой (табл. 1).

Математическая и статистическая обработка экспериментальных данных проведена с помощью современных компьютерных программ.

Таблица 1 - Метеорологические условия вегетации растений в годы проведения исследований, по данным ОГМС при ФГБНУ ФНЦ ЗБК

Год/ месяц	Температура, °С (отклонение от ср. многолетней нормы)
	Апрель	Май	Июнь	Июль	Среднее
2016	9,1 (+2,9)	14,3(+0,5)	18,1 (+1,3)	20,9(+2,9)	15,6(+1,9)
2017	7,7 (+1,5)	12,6(-1,2)	15,8 (-1,0)	18,2(+0,2)	13,6(-0,1)
2018	8,3 (+2,1)	17,0(+3,2)	18,0 (+1,2)	20,4(+2,4)	15,9(+2,2)
2019	8,7 (+3,0)	16,2 (+2,4)	20,7 (+3,9)	17,3 (-0,7)	15,7 (+2,0)
2020	6,3 (+0,1)	11,1 (-2,7)	20,0 (+3,2)	18,7 (+0,7)	14,0 (+0,3)
Ср. мн.	6,2	13,8	16,8	18,0	13,7
Осадки, мм					всего
2016	74,6 (+32,6)	63,2(+12,2)	68,4 (-4,6)	127,6(+46,6)	333,8(+86,8)
2017	8,7 (-33,3)	54,0 (+3,0)	59,8 (-13,2)	142,2(+61,2)	264,7(+17,7)
2018	32,0 (-10,0)	32,0 (-19,0)	17,0 (-56,0)	109,0(+28,0)	190,0 (-57,0)
2019	23,5(-18,5)	105,9 (+54,9)	37,6 (-35,4)	85,9 (+4,9)	252,9 (+5,9)
2020	18,0 (-24,0)	74,6 (+23,6)	74,2(+1,2)	120,9 (+39,9)	287,7 (+40,7)
Ср. мн.	42,0	51,0	73,0	81,0	247,0

Результаты и обсуждение. Результаты исследований показали, что в настоящее время яровая пшеница не всегда мо^ет быть наде^ной страховой культурой в Центрально-Черноземном регионе РФ, из-за существенного влияния погодных условий вегетации на продукционный процесс растений возделываемых сортов. В 2018 году, с ярко выраженной засушливой погодой на протя^ении, почти, всего периода вегетации, сухая масса растений культуры была на 48,8% ниже, чем в 2019 году, на 36,0% - по сравнению 2020 годом и на 15,9% - по сравнению с 2017 годом (рис. 1).

Рисунок 1 - Сухая масса растений яровой пшеницы на период уборки в разные годы исследований, в среднем по всем опытным сортам.

Особенно негативно влияла засуха на репродуктивный процесс растений яровой пшеницы. В годы исследований количество образующихся зерновок в колосе изменялась от 21,8 до 37,3 шт. на растение. В экстремальных метеоусловиях во время формирования генеративных органов в 2017 и 2018 годах, озерненность колоса у растений современных сортов культуры была в среднем на 39,0 % меньше, чем в другие годы вегетации (рис. 2).

□

2017 г.

2018 г.

2019 г.

2020 г.

Рисунок 2 - Озерненность колоса растений у современных сортов яровой пшеницы в разные годы вегетации, в среднем по изученным сортам

Причем, у сортов культуры с различным уровнем уро^айности негативное влияние экстремальных погодных условий на озерненность колоса было приблизительно одинаковым. В 2017 и 2018 годах количество зерен в колосе у высокоуро^айных сортов было на 35,5%, а у низкоуро^айных на 35,3% меньше, чем в 2019 и 2020 годах (рис. 3).

Рисунок 3 – Озерненность колоса у изученных современных сортов яровой пшеницы, различающихся по уро^айности в годы исследований

Установлено, что современные сорта яровой пшеницы характеризуются низкими адаптивными способностями и на ранних этапах развития. Проведенная лабораторная оценка прорастания семян на осмотическом растворе манита показала, что их относительная засухоустойчивость составляет в среднем 32,4%. По сравнению с контролем, количество нормально проросших зерновок на манните в среднем по всем сортам было в 3 раза меньше (рис. 4).

Рисунок 4 – Относительная засухоустойчивость прорастающих семян современных сортов яровой пшеницы на 7-е сутки развития, в среднем по 2-м сериям лабораторных опытов

Интервал генотипического варьирования показателя составлял 17,5-56,3%. Ме^ду группами генотипов, различающихся уровнем уро^айности, существенных различий не наблюдалось. Проявляется лишь небольшая тенденция превосходства сортов с более низкой уро^айностью. В ка^дой группе имелись сорта как с относительно высокой (от 40,0 до 56,3%), так и низкой (от 17,5 до 40,0%) засухоустойчивостью на ранних этапах развития. Среди изученных сортов высокой засухоустойчивостью характеризовались в основном сорта мягкой яровой пшеницы: ^ль Варис, Хуторянка, Тулайковская Наде^да и Вороне^ская 20 – всхо^есть их семян на растворе маннита находилась в пределах 42,1-56,3%, по сравнению с прорастанием на воде. Данные сорта могут быть использованы в качестве ценных источников для селекции яровой пшеницы на засухоустойчивость.

Невысокой засухоустойчивостью характеризуются и проростки современных сортов яровой пшеницы. При выращивании в рулонах на осмотическом растворе маннита, имитирующим физиологическую сухость, длина их стебля на 14-е сутки была меньше по отношению к контролю в среднем на 13,0%, а длина корешка – в среднем на 20,0% (рис. 5).

О

? 20

s с;

ч

Рисунок 5 – Длина стебля и корешка у 2-х недельных проростков яровой пшеницы на осмотическом растворе маннита (опыт) и дистиллированной воде (контроль), среднее по 2-м сериям лабораторных опытов

Современные сорта яровой пшеницы характеризовались и небольшой восстановительной способностью ростовых процессов после действия стрессора. Спустя 7 дней, после перевода 14-и суточных проростков из экстремальных в оптимальные условия развития, длина их ростка увеличилась всего на 13,6%, а корешка – на 8,1%, по сравнению с опытом (учет проводился на 21-е сутки развития). Из них наиболее выра^енной способностью в возобновлении активного начального роста после действия стрессовых условий отличались сорта Лиза и Рима, Мелодия Дона и Безенчукская Нива, которые так ^е могут быть использованы в селекции культуры в качестве ценных источников данного биологического свойства растений (табл. 2).

Таблица 2 – Длина ростка и корешка на 14-е (раствор маннита 18 атм) и 21-е сутки развития проростков (дистиллированная вода) у современных сортов яровой пшеницы, различающихся по уро^айности

Сорт	14-е сутки		21-е сутки
	Длина, см
	корешка	ростка	корешка	ростка
Высокоуро^айные
Бурлак	18,70	22,42	18,83	24,83
Вороне^ская 13	19,04	19,94	19,82	22,90
Вороне^ская 18	17,73	20,20	18,78	23,50
Донэла М*	18,50	23,40	18,80	26,60
Мелодия Дона*	18,01	20,00	23,25	24,32
РИМ^	18,25	22,55	20,70	26,00
Ульяновская 105	19,25	23,25	23,55	24,52
Черноземноуральская 2	18,50	24,65	19,19	25,05
Среднеуро^айные
Безенчукская 210*	17,91	17,02	18,78	26,77
Вороне^ская 20	16,45	20,43	16,69	22,67
Донская Элегия*	18,60	23,50	18,90	26,70
Лиза	19,00	20,24	21,65	25,60
Тулайковская Наде^да	17,00	23,03	18,80	24,00
Хуторянка	13,30	16,90	18,32	26,52
Юбилейная 80	19,00	19,82	19,94	23,15
Низкоуро^айные
^ль Варис	18,00	23,05	18,50	25,80
^рсея	18,60	23,21	18,90	24,32
Безенчукская Нива*	19,25	22,90	20,90	26,50
Злата	18,10	24,35	19,00	25,45
Радмира	19,25	20,80	19,78	25,48
НСР 05	0,37	0,43	0,27	0,34

Примечание. *Сорта твердой яровой пшеницы.

Известно, что поступление воды из почвы и засухоустойчивость пшеницы во многом зависят от морфофизиологических параметров корней, в частности, от поглотительной их способности и глубины проникновения в почву [7] . Исходя из этого, ряд ученых предлагает отбор генотипов на засухоустойчивость проводить по количеству формируемых зародышевых корней, рассматривая данное свойство в качестве селекционного показателя [7, 8].

Выво^ы. Проведенные исследования позволяют заключить, что современные сорта яровой пшеницы, пре^де всего, формирующие повышенную уро^айность зерна, характеризуются относительно низкими адаптивными возмо^ностями к засухе как на ранних, так и на поздних этапах развития. Однако, наличие в генофонде культуры отдельных генотипов, формирующих относительно высокий уро^ай и в ^естких погодных условиях, дает основание рассчитывать на создание более засухоустойчивых сортов по сравнению с районированными. Для этого ва^но проводить отбор исходного материала не только по количеству формируемых зародышевых корней, но и по отношению длины корешка к длине проростка, считая перспективными те образцы, у которых это отношение более высокое.