Ценность челночного исходного материала яровой мягкой пшеницы для Западной Сибири

Яровая мягкая пшеница в условиях Западной Сибири является основной зерновой культурой. Урожайность зерна современных сортов в условиях производства в благоприятные годы достигает 3–4 т/га и выше. Реальная средняя урожайность в областях Западной Сибири находится в пределах 1,2–1,4 т/га [1].

Урожайность коммерческих сортов значительно варьирует по годам за счет громадных потерь их потенциала под влиянием неблагоприятных условий, и прежде всего из-за засухи и поражения болезнями, в частности бурой ржавчиной, мучнистой росой, септориозом и в последние годы стеблевой ржавчиной [2].

Начиная с 2000-х гг. в Западной Сибири эпифитотии бурой ржавчины отмечены в 2001, 2005, 2007 и 2008 гг. Значительному распространению бурой ржавчины способствуют обильные осадки и изменение расового состава популяции патогена [3]. При эпифитотийном развитии бурой ржавчины в отдельности и совместно с септориозом потери урожая яровой пшеницы могут достигать 15–25%, а от стеблевой ржавчины – 40–50% и более [4]. В 2009 г. поражение стеблевой ржавчиной стебля и листьев пшеницы на производственных посевах в условиях Омской области варьировало от 10–15 до 100%, что привело к потере не менее 25– 30% урожая.

Угроза распространения новой агрессивной расы стеблевой ржавчины Ug 99 вынуждает научное сообщество предпринимать ряд соответствующих мероприятий, способных предостеречь от потерь зерновое производство Западной Сибири [5].

Ориентация в процессе селекции только на высокий потенциал продуктивности способствовала снижению устойчивости сортов к неблагоприятным воздействиям внешней среды. Разница между максимальной и минимальной урожайностью по годам достигает у интенсивных сортов 100-150% [6].

Очевидно, что дальнейшее увеличение урожайности будет происходить благодаря повышению устойчивости растений к стрессовым факторам, и селекция на стабильность урожайности в ближайшем будущем будет преобладающей [7].

В последнее десятилетие много дискуссий ведется по вопросу потепления климата в целом на планете, в том числе по регионам. Даются различные прогнозы последствий повышения температуры. Наш анализ изменения максимальной и минимальной среднесуточной температуры воздуха и среднемесячного количества осадков почти за пятидесятилетний период (1961-2009) в Омском регионе, проведенный совместно с А.И. Моргуновым (СИМ-МИТ), показывает, что за указанный период произошло достоверное увеличение температуры воздуха. Тенденция потепления отмечается в основном в весенний, летний и осенний периоды. Следует отметить, что средняя минимальная температура воздуха увеличивается в большей степени, чем средняя максимальная. Коэффициент детерминации средней максимальной температуры воздуха за весну составил 0,103 (достоверен при Р = 95), за лето 0,184 (Р = 99) и за осень 0,121 (Р = 95). Весной, в мае, отмечается достоверная тенденция увеличения минимальной температуры воздуха (r2 = 0,142), летом соответственно в августе (r2 = = 0,177) и в июне (r2 = 0,094). Расчетные данные свидетельствуют о том, что вероятность засушливых лет увеличивается в связи с возрастанием показателей температуры воздуха, при этом количество осадков остается на прежнем уровне.

Актуальная проблема на сегодняшний день - уменьшение генетического разнообразия сортов пшеницы в процессе селекции [8]. Генетическое сходство сортов, выведенных в рамках региональных селекционных программ, значительно выше рекомендованного, что может иметь опасные последствия в силу однообразной восприимчивости к патогенам. При благоприятных для развития патогена условиях эпифитотия может охватить обширные территории [9]. Вместе с тем, селекционная практика подтверждает, что скрещивание генетически разнообразных форм дает ценный материал для повышения урожайности, адаптивности, устойчивости сортов к неблагоприятным условиям среды, различным видам болезней [10]. В процессе эволюции в условиях географической отдаленности в местных популяциях закрепляются и накапливаются гены с наибольшей адаптивной ценностью по отношению к специфическим условиям среды. У отдаленных родителей хозяйственные признаки контролируются различными наборами аллелей, случайные рекомбинации которых вызывают трансгрессивное расщепление [11].

Примером эффективного решения проблемы селекции на повышение урожайности и устойчивости к болезням может служить комплексная программа «КАСИБ» (Казахстанско-Сибирский питомник сортоиспытания), в основе которой положен метод челночной селекции. Лучшие российские и казахстанские сорта и линии скрещиваются с источниками устойчивости к болезням (бурой, стеблевой ржавчине и др.), высокой потенциальной урожайности и хорошего качества селекционного материала Мексики (СИММИТ), Канады, США и других стран. Созданные популяции испытываются в условиях Западной Сибири с целью комплексной их оценки на устойчивость к неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам среды. Выделяются лучшие из них в качестве исходного материала для дальнейшей селекции.

Объекты и методы исследований

В СИММИТ (Обрегон, Мексика) ежегодно создается селекционный материал скрещиванием казахстанских и сибирских сортов яровой пшеницы, выделенных по данным двух лет испытания в питомнике КАСИБ, с лучшими образцами СИММИТа [12]. Затем в Мексике в популяциях второго поколения проводится отбор на чувствительность к фотопериоду по высоте растений и по устойчивости к болезням. Отобранные популяции предоставляются селекционным учреждениям Сибири и Казахстана для проведения отборов по комплексу признаков [13].

В качестве материала использованы популяции и линии яровой мягкой пшеницы, полученные по программе челночной селекции. Оценки, учеты и наблюдения в Казахстанско-Российском питомнике челночной селекции (далее – КазРус) проводятся в соответствии с методическими указаниями и рекомендациями СИММИТа. Площадь делянки – 2 м2. Стандартные сорта – Памяти Азиева, Омская 29, Омская 35. Тип реакции (в баллах) на внедрение патогена определяли по шкале Майнса и Джексона, степень поражения бурой ржавчиной (в %) – по шкале Петерсона, мучнистой росой – по Е.Е. Саари и Дж.М. Прескотту, стеблевой ржавчиной – по Стекману и Левину [14].

Результаты исследований и обсуждение

За 11 лет в научных учреждениях Западной Сибири и Казахстана проведена оценка 4085 линий и популяций по 921 комбинации скрещивания – в среднем 4 линии и популяции на комбинацию. Это позволило увеличить генетическое разнообразие исходного материала в каждом селекционном учреждении – участнике программы «КАСИБ».

Селекционеры ОмГАУ при оценке челночного материала в качестве главного критерия для отбора на первых этапах принимают показатель устойчивости к болезням. Популяции питомника КазРус в основном отличаются комплексной устойчивостью к болезням и представляют значительный интерес для селекции в Западной Сибири (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика лучших популяций в питомниках челночной селекции (2009–2011)

Селек-цион-ный номер	Родословная	Оценка устойчивости (восприимчивости) к:			Урожай-ность, г/м2
		мучнистой росе, балл	бурой ржавчине, балл/%	стеблевой ржавчине, балл/%
КазРус-9
Омская 29, стандарт		4	4/25	4/25	308
71	KAZAKHSTANSKAYA25/2*ATTILA/3/T.DICOCCON PI94625/AE.SQUARROSA (372)//3*PASTOR/4/OMSKAYA 37	8	0	0	315
87	SARTOVSKAYA29/4/KAUZ//PRL/VEE#6/3/BAV92/5/H Y439/6/T.DICOCCON PI94625/AE.SQUARROSA(372)//3*PASTOR/7/LUTESCE NS 210.99.10	7	4/5	0	357*
227	TERTSIYA/5/CROC_1/AE.SQUARROSA(224)//OPATA/3 /BJY/COC//PRL/BOW/4/BJY/COC//PRL/BOW/6/PARUS/ PASTOR	6	4/25	0	352*
274	LUTESCENS54//JNRB.5/PIFED/5/SERI*3//RL6010/4*YR /3/PASTOR/4/BAV92	8	4/10	0	351*
НСР 05                                                                            21
КазРус-10
Омская 29, стандарт		3	–	–	343
1	SONATA*2/5/CHEN/AE.SQUARROSA//2*WEAVER/3/B AV92/4/JARU	7	–	–	505*

Окончание табл. 1

Селекционный номер	Родословная	Оценка устойчивости (восприимчивости) к:			Урожай-ность, г/м2
		мучнистой росе, балл	бурой ржавчине, балл/%	стеблевой ржавчине, балл/%
17	CHELYABA/4/OASIS/SKAUZ//4*BCN/3/WBLL1/5/ LUTESC. 30-94	7	–	–	414*
205	OMSKAYA37/5/SERI*3//RL6010/4*YR/3/PASTOR/ 4/BAV92	7	–	–	459*
248	LUTESCENS13,KAZ/MUU//LUTESC. 30-94	8	—	—	386*
347	VISTA//LONG911211/SW89.1862/3/EMB16/CBRD// CBRD	7	—	—	411*
НСР 05                                                                            38
КазРус-11
Дуэт, стандарт		4	3/40	2/40	294
351	ARIA/3/EMB16/CBRD//CBRD/4/LUTESCENS 30-94	6	0	0	311
407	LUTESCENS-13,KAZ*2/3/EMB16/CBRD//CBRD	5	0	0	341*
709	UDAHA/3/KA/NAC//TRCH/4/LUTESCENS 1350	6	0	0	373*
717	UDAHA/3/KA/NAC//TRCH/4/LUTESCENS 1350	6	0	0	384*
796	LUTESCENS196.94.6/KBIRD//LUTESCENS 1350	4	0	0	366*
НСР 05 41

Примечание : «*» – достоверная прибавка урожайности по сравнению со стандартом при Р = 95.

Таблица 2

Характеристика лучших линий СП-2, выделенных из питомника челночной селекции (опытное поле ОмГАУ, 2011 г.)

Се-лек-цион-ный номер	Родословная	Оценка устойчивости к:			Урожайность
		муч-нис-той росе, балл	бурой ржавчине, %	стеблевой ржавчине, %	г/м²	+
297	Nac/Th/Ac//3*PVN/3/Mirlo/BUC/4/2*PASTOR	2	15	0	402*	+160
371	KAZAKHSTANSKAYA-25/2*ATTILA/3/T.DICOCCON PI94625/AE.SQUARROSA (372)//3*PASTOR/4/OMSKAYA 37	1	0	0	311*	+ 69
388	OMSKAYA 29/5/CROC_1/AE.SQUARROSA (224)//OPATA/3/BJY/COC//PRL/BOW/4/BJY/COC//PRL/BO W/6/SERI*3//RL6010/4*YR/3/PASTOR/4/BAV92	1	0	0	308*	+ 66
392	GVK 1369.2 /4/RL6043/4*NAC//PASTOR /3/BAV92/5/SERI*3//RL6010/4*YR/3/PASTOR/4/BAV92	1	0	0	322*	+ 80
393	GVK 1369.2 /4/RL6043/4*NAC//PASTOR /3/BAV92/5/SERI*3//RL6010/4*YR/3/PASTOR/4/BAV92	2	0	0	398*	+156
Ст-т	Терция	1	65	10	219
Ст-т	Эритроспермум 59	2	25	0	242
НСР 05 28

Примечание : «*» – достоверная прибавка к лучшему стандарту Эритроспермум 59; « + » к Эритроспермум 59.

В КазРус-9 были выделены, в сравнении со стандартом Омская 29, лучшие популяции, сочетающие в себе наибольшую урожайность и устойчивость к болезням. В жестких засушливых условиях вегетации, сложившихся в 2010 г. (КазРус-10), популяции № 1, 17, 205, 248, 347 достоверно превысили стандарт по урожайности. Кроме этого, выделенные образцы характеризуются высокой и средней степенью устойчивости к мучнистой росе. В КазРус-11

популяции № 407, 709, 717, 796 также по урожайности зерна достоверно превысили стандарт и отличались комплексной устойчивостью к болезням, их можно отметить как перспективные формы для условий региона.

Всего с 2009 по 2012 г. в ОмГАУ оценили 2530 популяций питомника КазРус, из них отобрано для дальнейшей селекции 970 популяций, или 38,4%.

Гибридные популяции и линии, выделенные в питомниках челночной селекции, как источники хозяйственно ценных признаков включены в селекционный процесс лаборатории селекции пшеницы ОмГАУ (табл. 2).

Оценка в 2011 г. исходного материала на естественном инфекционном фоне опытного поля ОмГАУ показала, что селекционные линии из питомника челночной селекции проявили иммунитет к бурой и стеблевой ржавчине. Линии № 297, 371, 388, 392, 393 достоверно превосходят по урожайности лучший стандарт Эритроспермум 59. Выделенные линии включены в селекционные питомники для дальнейшей оценки по комплексу признаков. В настоящее время почти половина общего объема линий в питомниках ОмГАУ составляет челночный селекционный материал, полученный по программе «КАСИБ».

В острозасушливом 2012 г. в питомнике КазРус-12 испытано более 800 популяций, из них отобрано свыше 300, в СП-1 испытано более 4000 линий челночного материала, отобрано около 10% для дальнейшего испытания, в СП-2 изучено 264 линии, в КП – 66 и 5 линий в предварительном сортоиспытании. Испытанные и отобранные в условиях жесточайшей засухи линии челночной селекции представляют селекционную ценность в качестве исходного материала для селекции яровой мягкой пшеницы в условиях Западной Сибири. В табл. 3 приведены лучшие линии челночной селекции, отобранные в контрольном питомнике в условиях засухи 2012 г.

Таблица 3

Лучшие линии челночной селекции программы «КАСИБ» из контрольного питомника в засушливом 2012 г., опытное поле ОмГАУ

Се-лекц. номер	Сорт, родословная	Урожайность, т/га	+/– к станд., т/га
	Памяти Азиева (международный стандарт питомника КАСИБ)	1,07
	Омская 35 (международный стандарт питомника КАСИБ)	1,02
28	FITON 156/5/SERI*3//RL6010/4*YR/3/PASTOR/4/BAV92/6/FITON 42	1,58	+0,51*
41	LUTESCENS 30-94/3/T.DICOCCON PI94625/AE.SQUARROSA (372)//3*PASTOR/4/GVK 1916.9	1,48	+0,41*
29	ALTAYSKAYA 530*2/7/TOB/ERA//TOB/CNO67/3/PLO/4/VEE#5/5/KAUZ/6/FRET2	1,70	+0,63*
30	CHALYABA 2/3/PASTOR//HXL7573/2*BAU/4/LUTESCENS 210.99.10	1,46	+0,39*
15	SIBAKOVSKAYA YUBILEYNAYA/3/EMB16/CBRD//CBRD/4/27.90.98.3	1,60	+0,53*
17	UDACHA/3/KA/NAC//TRCH/4/LUTESCENS 1350	1,49	+0,42*
18	STEPNAYA 15*2/KINGBIRD #1	1,50	+0,43*
21	GLE/3/KA/NAC//TRCH/4/OMSKAYA 37	1,60	+0,53*
23	LONG91-1211/PASTOR/3/EMB16/CBRD//CBRD/4/TERTSIYA	1,54	+0,47*
24	SONATA*2/5/CHEN/AE.SQ//2*WEAVER/3/BAV92/4/JARU	1,52	+0,45*
25	TERTSIYA/7/TOB/ERA//TOB/CNO67/3/PLO/4/VEE#5/5/KAUZ/6/FRET2/8/L UTESCENS 1085	1,49	+0,42*
27	LUTESCENS 30-94*2/3/T.DICOCCON PI94625/AE.SQUARROSA (372)//3*PASTOR	1,62	+0,55*
34	BVXIAOBINGMAI (T.AT)/CHOIX//KE HAN 10/4/MILAN/SHA7/3/CROC_1/AE.SQUARROSA (224)//OPATA/5/GLE	1,54	+0,47*
106	OMSKAYA 19//SUNCO/2*PASTOR/4/KRICHAUFF/FINSI/3/URES/PRL//BAV92	1,48	+0,41*
НСР 05	0,24

Примечание : «*» – достоверное превышение над стандартами.

Как видно из данных табл. 3, все лучшие линии достоверно превысили стандарты по урожайности зерна в засушливом 2012 г.

Таким образом, обмен материалом между СИММИТ (Мексика), научными учреждениями Казахстана и Западной Сибири позволяет вовлекать в гибридизацию новые перспективные источники хозяйственно ценных признаков и идентифицированные гены устойчивости из мирового генофонда. Изучение исходного материала, созданного по программе челночной селекции, свидетельствует о высокой устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине. Выделенный исходный материал представляет интерес для селекции устойчивых к болезням и засухе сортов яровой мягкой пшеницы с высоким потенциалом продуктивности в условиях Западной Сибири. В контрольном питомнике лучшие линии в засушливом 2012 г. более чем в полтора раза превосходили стандарты по урожайности зерна.