Источники биологических свойств и хозяйственно ценных признаков для селекции ячменя

Введение. Ячмень, как важная фуражная и пищевая культура, вновь востребован на мировом рынке. Его площади существенно сокращались еще в 2017 г. в Евросоюзе, Канаде, Австралии (на 15–17 %). В России они варьируют в зависимости от спроса от 8,4 до 9,0 млн га [1, 2], а в 2019 г. составили 8,8 млн га [3]. Производство ячменя в 2018 г. составило 16980,9 тыс. тонн, что на 17,7 % (на 3 648,0 тыс. тонн) меньше, чем в 2017 году. Несмотря на это, за 5 лет сборы зерна выросли на 10,4 %.

Важное значение придается адаптивности сортов к почвенно-климатическим условиям, стабилизации их зерновой продуктивности на уровне, обеспечивающем основные потребности кормопроизводства, пищевой промышленности. Поэтому в задачи селекционеров входит постоянное совершенствование сортов ячменя для конкретных локальных зон его возделывания с учетом изменения климатических ресурсов, усиления поражаемости растений вредоносными фитопатогенами и повреждения насекомыми, в том числе переносчиками вирусных заболеваний. Важно учитывать пищевую ценность продуктов переработки ячменя, включая содержание белков в зерне. Для расширения генетического разнообразия используют многие методы селекции, в том числе использование новых генетических источников ценных биологических свойств и хозяйственных признаков, экспериментальный мутагенез, полиплоидию и другие. Неисчерпаемым и значимым является всемерное использование мировых генетических ресурсов из генбанка Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР), в котором сосредоточено 20 000 образцов ячменя по 24 видам, которые поддерживаются в живом состоянии [4]. Нами такой подход к решению проблем селекции ячменя используется на протяжении более 30 лет.

Цель исследования . Выявление перспективных сортов из европейско-сибирского генетического центра для практической селекции ячменя.

Задачи исследования: провести оценку сортов по продолжительности вегетационного периода, числу продуктивных стеблей с единицы площади, числу зерен в колосе, массе 1000 семян, зерновой продуктивности растений; оп- ределить содержание белка в зерне; выделить генетические источники ценных свойств и продуктивности для практической селекции ячменя.

Объекты и методы исследований . В качестве объекта исследований в Кемеровской области изучено 110 сортов ячменя (2013–2016 гг.). Из Швеции в состав коллекции вошло 0,9 % сортов от общего числа, Франции – 0,9 %, Германии – 8,1, Чехии – 10,8, Латвии – 5,4, Эстонии – 0,9, США –11,7, Беларуси – 4,5, Украины – 4,5, Казахстана – 2,7, России – 55 %. Их сравнили с контрольными сортами Биом, Никита (Западная Сибирь) по продолжительности вегетационного периода и элементам зерновой продуктивности растений.

Исследования проведены на опытном полигоне Кемеровского государственного университета в 62 км от г. Кемерово (база практики «Тюльберский городок»). Почвы – темно-серые лесные суглинистые по гранулометрическому составу. Содержание гумуса в пахотном горизонте – 8,7 %, рН сол . – 6,0, содержание макроэлементов (NPK) среднее и высокое.

В годы исследований отмечены существенные различия по гидротермическому режиму: 2013 г. характеризовался недостатком тепла (на 1,5-3,0 ⁰ С ниже средней многолетней нормы) и чрезмерным увлажнением в течение всего летнего периода (выше нормы на 60–117 %), что отрицательно отразилось на росте и развитии растений, формировании продуктивности растений. В 2014 г. отмечен недостаток температур, холодным был май (на 2,9 о с ниже средней многолетней нормы), близкими к норме остальные месяцы, При этом зафиксирован избыток влаги в мае, недостаток в июне (на 52,9 %) и июле (12,5 %) и близкие к норме показатели в августе. В 2015 г. отмечен ощутимый недостаток тепла (на 3,5 о с) в первой декаде июля, когда происходит формирование семени, и только в 2016 г. наблюдалась мягкая погода с близкими показателями к средней многолетней норме.

Исследования проведены в соответствии с методическими указаниями [5], ГОСТ 10840-64 [6], статистическая обработка проведена методом однофакторного дисперсионного анализа [7].

Результаты исследования и их обсуждение. Скороспелость у ячменя в Сибири – отличительное свойство от других зерновых культур и по сравнению с сортовым потенциалом в дру- гих регионах, где таких рискованных условий для выращивания культурных видов не существует. Во-первых, это важно для организации посевных и уборочных работ, когда за счет скороспелости ячменя более эффективно оптимизируются сроки посева и уборки. Как показывает практика, удается сохранить большое число площадей пшеницы для уборки без осыпания колоса, сильного полегания в условиях сырой

Вестник КрасГАУ. 2019. № 12 ненастной погоды [8]. В нашем полевом опыте удалось все сорта ранжировать по группам спелости (рис.). Выделено 3 группы: скороспелые (14 %), среднеспелые (30 %) и среднепоздние (56 %). Типичными представителями первой группы являются: Биом (Новосибирская обл.), Scarlett (Германия), Idumeja (Латвия), Нутанс 290 (Саратовская обл.), Рубикон (Краснодарский кр.), Тандем (Кировская обл.).

Использовать для гибридизации местные формы из Восточной Сибири предложили Н.А. Сурин и др. [9]. Они тоже обращают внимание на скороспелость исходного материала, повышенную устойчивость к ранневесенним засухам, способность формировать высококачественное зерно в условиях дождливой и прохладной осени.

Важным показателем реакции сортов на условия выращивания является их зерновая продуктивность. Она зависит от числа продуктивных стеблей на единице площади, числа зерен в колосе, крупности семян.

В среднем за 4 года у стандартных сортов Биом и Никита формируются 243–282 продуктивных стеблей на 1м2. Достоверно выше эти показатели были у образцов: Адамовский 1 (Беларусь), Idumeja (Латвия), Madonna (Чехия).

По числу зерен в колосе существенное преимущество также имели два первых из пере- численных. Масса 1000 зерен изучаемых сортов в среднем незначительно отклоняется от общего массива показателей в изучаемом сортименте и не превышает 47, 0 г.

За счет более высокого числа продуктивных стеблей на единице площади обеспечены достоверные положительные отличия (10,2–28,3 %) по урожаю зерна у сортов: Нутанс 553 (Украина), Адамовский 1 (Беларусь), Idumeja (Латвия), Madonna (Чехия).

Сложнее всего вести селекцию ячменя на качество, в том числе как на повышение белка в зерне, так и на его понижение. Среди генофонда выделены сорта с устойчиво повышенным и параллельно с устойчиво пониженным содержанием белка в среднем за 4 года (табл. 2). Сохраняют низкую белковость зерна сорт Кемеровского НИИСХ Никита (12,7 %) и Idumeja из Латвии (12,7 %).

Элементы продуктивности у перспективных сортов ячменя, 2013–2016 гг.

Таблица 1

Номер по каталогу ВИР	Сорт	Происхождение	Число продуктивных стеблей на 1 м2, шт.	Число зерен в колосе, шт.	Масса 1000 зерен, г	Масса зерна, г/м2
–	Биом (стандарт)	Новосибирская обл.	282	23	44,8	442
–	Никита (стандарт)	Кемеровская обл.	243	22	42,5	464
30594	Зерноградский	Ростовская обл.	260	20	42,0	498
	Нутанс 553		311	20	46,7	515
30894	Адамовский 1 (Беларусь)	Беларусь	345	25	46,5	537
30922	Idumeja	Латвия	358	24	45,6	513
30940	Madonna	Чехия	345	20	43,4	520
НСР 05			44,0	0,36	2,41	38,4

Содержание белка в зерне, %

Таблица 2

Номер по каталогу ВИР	Сорт	2013 г.	2014 г.	2015 г.	2016 г.	Среднее
–	Биом (стандарт)	13,6	14,2	15,0	15,3	14,4
–	Никита (стандарт)	12,0	12,5	13,2	13,5	12,7
30594	Зерноградский	13,8	14,8	14,8	15,8	14,8
	Нутанс 553	13,4	15,0	16,5	16,7	15,4
30894	Адамовский 1 (Беларусь)	14,0	15,3	15,5	16,6	15,3
30922	Idumeja	12,4	12,6	12,7	13,2	12,7
30940	Madonna	13,8	14,7	16,2	15,8	15,4

Максимальными показателями белковости зерновки (15,3–15,4 %) обладают сорта: Нутанс 553 из Украины, Адамовский 1, Madonna из Чехии.

Заключение. Таким образом, в условиях неустойчивой погоды 2013–2016 гг. наиболее перспективными генетическими источниками на закрепление скороспелости в гибридном материале являются следующие сорта: Scarlett (Германия), Idumeja (Латвия), Нутанс 290 (Саратовская обл.), Рубикон (Краснодарский кр.), Та-дем (Кировская обл.).

В селекции на повышение зерновой продуктивности рекомендуется использовать сорта: Нутанс 553 (Украина), Адамовский 1 (Беларусь), Idumeja (Латвия), Madonna (Чехия).

Для улучшения качества зерна по содержанию белка на кормовые цели интерес представляют: Нутанс 553 (Украина), Адамовский 1 (Беларусь), Madonna (Чехия). В направлении выведения пивоваренных сортов ячменя могут быть эффективными только 2 образца: Никита (Кемеровская обл.) и Idumeja (Чехия).