Характеристика нового исходного материала для селекции шалфея испанского в условиях южной лесостепи Западной Сибири

Импортозамещение в аграрной сфере приводит к повышенному интересу к малоизвестным или забытым культурам, таким как шалфей испанский, или чиа ( Salvia hispanica L.). Увеличивается спрос на продукты «правильного питания» в связи с обеспокоенностью населения своим здоровьем из-за последствий пандемии COVID-19. Семена чиа позиционируются как незаменимый продукт питания будущего [1–3].

Шалфей испанский становится популярным как важный биологический ресурс для получения сбалансированных продуктов питания. Селекционные исследования начались в Аргентине в 1991 г., сейчас шалфей испанский выращивается как коммерческая культура на площади более 400 тыс. га по всему миру [3].

Исследования зарубежных и отечественных ученых подтверждают, что добавление семян шалфея испанского в повседневную диету может стать эффективным способом борьбы с проблемами голода и несбалансированного питания [3]. В Российской Федерации нет площадей, на которых выращивается шалфей испанский, поэтому его семена приходится завозить из других стран [4].

Интродукция чиа будет иметь большое значение для сельского хозяйства и экономики России. Семена этой новой сельскохозяйственной культуры богаты омега-3 жирными кислотами, антиоксидантами и другими полезными веществами, что делает их ценным пищевым продуктом и ингредиентом для производства БАДов и косметических средств. Спрос на семена растет во всем мире, Россия может стать одним из его ведущих производителей [5; 6].

Для начала производства шалфея испанского в России необходимо учитывать процессы роста, развития и формирования урожая. Первые опыты по изучению шалфея испанского были проведены в 2018 г. в учебно-опытном хозяйстве Омского ГАУ.

Кроме того, чиа может выдерживать засуху и высокие температуры, это относительно неприхотливая культура, которая может выращиваться в различных климатических условиях регионов России, где традиционные сельскохозяйственные культуры часто страдают от нехватки влаги [7].

Успешная интродукция шалфея испанского в южной лесостепи Западной Сибири может принести значительные экономические выгоды для региона. Полученные нами в ходе отбора формы, приспособленные к местным условиям, могут стать новой прибыльной сельскохозяйственной культурой, а производство семян чиа – новым источником дохода для фермеров и перерабатывающих предприятий.

Цель исследований – изучить хозяйственно-ценные признаки нового исходного материала шалфея испанского (чиа), созданного в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Объекты и методика исследований

Исследования проведены на базе учебно-опытного хозяйства Омского ГАУ в 2020– 2022 гг. Объектами исследований являлись полученные в ходе отбора в местных условиях две новые формы шалфея испанского – 01/18 и 0/18. Стандарт – образец из Франции 3/18 (сорт «Oruro»). Опыты заложены по «Методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (Москва, 1989) и «Методике полевого опыта в овощеводстве» (Литвинов, 2011). Наблюдения, учеты и анализы проведены согласно «Методическим указаниям по изучению мелкосемянных культур» (ВИР, 1975) и «Методике фенологических наблюдений» (Бейдеман, 1974).

Посев проводили вручную на делянках площадью 15,4 м2 в четырехкратной повторности. Схема посева: ширина междурядья – 75 см, расстояние между растениями

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 1 53)                                                                         AGRONOMY в ряду – 30 см. Уборка растений вручную из каждой повторности (общее число учетных растений – 36 шт.).

Посевные качества устанавливали согласно общепринятым ГОСТам: энергию прорастания и всхожесть – по ГОСТ 12038–84; массу 1000 семян – по ГОСТ 12042–80. Содержание сахарозы в зеленых листьях и проростках семян определяли на портативном рефрактометре («Refracto 30Р»). Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по методике, изложенной в пособии Б.А. Доспехова (1985), с помощью программ Microsoft Office 2010 и SPSS версии PASW Statistics 8.0.

Результаты исследований

Начав наши исследования, мы собрали небольшую коллекцию из восьми зарубежных образцов различного эколого-географического происхождения из Франции, Израиля, Таиланда, Мексики, Колумбии, Аргентины, Эквадора и Парагвая для изучения особенностей процесса интродукции культуры шалфея испанского в условиях южной лесостепи Западной Сибири [6].

С использованием методов массового отбора климатипов, семейственно-группового и индивидуально-семейственного отбора круглогодично в условиях открытого грунта учебно-опытного хозяйства Омского ГАУ, защищенного грунта (зимняя теплица УНПЛ «Садоводство» Омского ГАУ) и Учебно-научной лаборатории селекции и семеноводства полевых культур им. С.И. Леонтьева (фито-стеллаж «Стеллар-Фито Line») были получены новые генотипы, стабильно цветущие и плодоносящие при длинном световом дне и нехарактерных для этого растения погодных условиях Западно-Сибирского региона [6; 8].

Наши исследования по интродукции шалфея испанского показали, что некоторые образцы растений преодолели фотопериодическую чувствительность, присущую этому виду. Это означает, что они могут образовывать цветки и семена даже при длительности дня от 12 до 15 часов, что соответствует условиям южной лесостепи Западной Сибири. В частности, такие свойства продемонстрировали образцы 01/18 и 0/18. Это позволяет нам подобрать агротехнологические элементы выращивания культуры в данном регионе для организации промышленного производства семян этой культуры в России [9–11].

Результаты исследований по посевным качествам семян и сохранности растений в полевых условиях представлены ниже, на рис. 1.

■ 3/18 (стандарт) ■ 01/18 ■ 0/18

Рис. 1. Посевные качества семян и сохранность растений новых форм шалфея испанского, %, в среднем за 2020–2022 гг.

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 1 53)                                                                         AGRONOMY

Энергия прорастания семян новых образцов за годы исследований была высокой (в среднем 99–100%), как и показатель их лабораторной всхожести: от 99 до 100%. Полевая всхожесть находилась в пределах 71–97%. Сохранность оценивают по общему количеству выживших в полевых условиях растений на момент уборки. Густота стояния к уборке у новых форм практически не снизилась и была от 93 (образец 01/18, 2021 г.) до 99% (образец 0/18, 2022 г.).

Научному коллективу направления селекции и семеноводства зернобобовых, овощных и малораспространенных культур агротехнологического факультета Омского ГАУ при непрерывной круглогодичной работе с коллекцией образцов шалфея испанского (чиа) удалось преодолеть фотопериодическую чувствительность этих растений – новые формы способны цвести и образовывать семена за пределами рекомендуемых для их возделывания широт (табл. 1).

Таблица 1

Продолжительность основных фенологических фаз и вегетационного периода новых форм шалфея испанского при семенном посеве, 2020–2022 гг.

Сутки

№	Образец	Полные всходы – начало образования боковых побегов	Начало образования боковых побегов – массовое цветение	Массовое цветение – массовое созревание семян	Вегетационный период
2020 г.
	3/ 8 (стандарт)	27	79	40	46
2	0 / 8	24	37	69	30
3	0/ 8	29	26	7	26
2021 г.
	3/ 8 (стандарт)	33	78	42	53
2	0 / 8	3	42	67	40
3	0/ 8	30	42	66	38
2022 г.
	3/ 8 (стандарт)	33	79	39	5
2	0 / 8	34	36	63	33
3	0/ 8	34	33	62	29

В целом, можно сказать, что межфазные и вегетационный периоды у исследуемых образцов подвержены вариабельности и зависят от различных факторов, таких как погодные условия, генетические особенности сортов и агротехника выращивания. Новые формы сильно отличаются от стандарта по продолжительности (более чем в два раза меньше) периодов «начало образования боковых побегов – массовое цветение» и «массовое цветение – массовое созревание семян». Количество суток от полных всходов до образования боковых побегов у изучаемых образцов за три года исследований находилось примерно на одном уровне. Минимальное количество суток вегетационного периода показал образец 0/18 в 2020 г. – 126 сут., максимальное – образец 01/18 в 2021 г. – 140 сут.

Уровень урожайности шалфея испанского зависит от нескольких ключевых факторов, таких как оптимальная высота растений, число цветоносов и их длина. Данные показатели представлены на рис. 2 и 3.

Высота растений у выделенных форм шалфея испанского варьировала в зависимости от условий года выращивания от 68 см у образца 0/18 в 2020 г. до 158 см у образца 01/18 в 2021 г.

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no.1 53)

AGRONOMY

■ 3/18 (стандарт) ■ 01/18 ■ 0/18

Рис. 2. Высота растений новых форм шалфея испанского, см, 2020–2022 гг.

Рис. 3. Число цветоносов и их длина на растениях новых форм шалфея испанского, 2020–2022 гг.

Среднее число цветоносов с растения за годы исследований – в пределах от 48 до 85 шт. Максимальный показатель данного признака – 85 шт. (образец 0/18, 2020 г.), минимальный – 48 шт. (01/18, 2021 г.). Средняя длина цветоноса у выделенных форм шалфея испанского варьировала от 11 до 16 см. Средняя масса семян с растения новых образцов 01/18 и 0/18 за годы исследований составила 14,0 г и 17,8 г соответственно.

Потенциальная продуктивность культуры велика, что подтверждают литературные источники и результаты проведенных исследований. Исходя из полученных данных при изучении элементов продуктивности новых форм шалфея испанского, следует отметить, что среднее число семян с одного цветоноса варьировало от 121 до 187 шт. (табл. 2).

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no.1 53)

AGRONOMY

Таблица 2

Семенная продуктивность новых форм шалфея испанского, 2020–2022 гг.

Год / образец	3/ 8 (стандарт)	0 / 8	0/ 8	НСР 05
Число семян с цветоноса, шт.
2020	32	77	87	3,2
202	38	2	26	9,5
2022	59	42	60	2,0
Среднее	43	47	58	,6
Масса семян с цветоноса, г
2020	0,04	0,25	0,29	0,06
202	0,05	0, 7	0, 9	0,0
2022	0,08	0,20	0,24	0,02
Среднее	0,06	0,2	0,24	0,02
Масса семян с растения, г
2020	,3	9,8	24,3	,5
202	,9	8,2	0,7	0,7
2022	4,7	4,0	8,5	,2
Среднее	2,6	4,0	7,8	,
Масса 1000 семян, г
2020	,4	,43	,53	0,2
202	,4	,4	,49	0,2
2022	,4	,43	,5	0,2
Среднее	,4	,42	,5	0,2

Масса семян с цветоноса варьировала от 0,17 до 0,29 г, а масса семян с растения – от 8,2 (образец 01/18, 2021 г.) до 24,3 г (образец 0/18, 2020 г.). Масса 1000 семян: образец 01/18 – 1,41–1,43 г; 0/18 – 1,49–1,53 г. Новые формы со стабильной урожайностью семян предполагается использовать как источники для дальнейшей селекционной практики.

Благодаря своему химическому составу, содержанию биологически активных веществ зеленая масса и семена шалфея испанского могут считаться одними из наиболее питательных, полезных продуктов питания в рационе. В них сосредоточено достаточно большое количество растительной клетчатки, белка, сахаров, витаминов и других элементов. При введении человеком в диету рекомендованной нормы семян чиа организм получает до 10% от суточной потребности в протеинах. Такие растения могут использоваться в пищевой промышленности в качестве подсластителей или отдельных ингредиентов блюд [12]. Листья и проростки семян шалфея испанского показали достаточно высокое содержание сахаров в своем составе (рис. 4).

Установлено, что количественное содержание сахарозы в зеленых листьях растений изучаемых форм незначительно превышает образец-стандарт 3/18 (10,9%), а именно: 01/18 – 12,2%, 01/18 – 12,0%. Исследования показали, что среднее содержание сахарозы в проростках семян шалфея испанского варьировало от 17,3 до 18,5%. Отметим, что содержание сахарозы в проростках семян и листьях новых форм практически не отличалось от образца, принятого за стандарт [13].

При создании нового исходного материала шалфея испанского необходим контроль биохимического состава различных органов растения, исследования в данном перспективном направлении продолжаются.

AGRONOMY

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no.1 53)

■ 3/18 (стандарт) ■ 01/18 ■ 0/18

Рис. 4 . Содержание сахарозы в зеленых листьях (фаза образования цветоносов) и проростках семян новых форм шалфея испанского, %, 2020–2022 гг.

Заключение

При создании новых сортов шалфея испанского рекомендуется использовать новые, полученные нами в процессе интродукции в условиях южной лесостепи Западной Сибири новые формы – 01/18 и 0/18. Данные образцы обладают высокими посевными качествами семенного материала, отличной сохранностью растений в полевых условиях, продуктивностью и стабильным содержанием сахаров в зеленых листьях и проростах семян. Новый исходный материал включен в селекционный процесс лаборатории селекции, семеноводства полевых культур им. С.И. Леонтьева и успешно внедрен в органический севооборот учебно-опытного хозяйства Омского ГАУ (регистрационный номер OC RU2312.C0093 от 26.12.2023 / код ОК-029 01.11.39).

Важным шагом при попытке доместикации и дальнейшего выращивания шалфея испанского в условиях Западно-Сибирского региона и РФ в целом является поиск подходящего генетического материала из различных эколого-географических зон. Представленные результаты следует учитывать при разработке модели новых сортов культуры.