Изучение генетической коллекции белоцветковых и фиолетовоцветковых форм сои по хозяйственно полезным признакам

Автор: Калицкая Наталья Георгиевна, Галиченко Анна Петровна, Фокина Евгения Михайловна

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Статья в выпуске: 11, 2021 года.

Бесплатный доступ

Цель исследования - выделить источники основных хозяйственно полезных признаков из генетической коллекции белоцветковых и фиолетовоцветковых форм сои для их дальнейшего использования в селекционном процессе. Исследование проведено в полевом севообороте лаборатории селекции и генетики сои Всероссийского научно-исследовательского института (ВНИИ) сои с. Садовое Тамбовского района Амурской области. Средняя сумма активных температур за период вегетации сои составила 2 551 °C, количество выпавших осадков в среднем составило 584,7 мм. Представлены результаты оценки 72 сортов и образцов сои из генетической коллекции белоцветковых форм, в геноме которых имеется рецессивный ген w1w1, обусловливающий белую окраску венчика цветка и фиолетовоцветковых форм, имеющих в геноме доминантный ген W1W1, детерминирующий фиолетовую окраску венчика цветка средней группы спелости, с периодом вегетации 111-117 дней. Урожайность у лучших номеров из коллекции белоцветковых и фиолетовоцветковых форм сои варьировала от 29,0 до 34,7 ц/га и превышала стандартный сорт Даурию на 3,0-8,7 ц/га. Коэффициент вариации показателя был незначительный у 12 номеров (3,2-9,7 %), высокий - у 2 (25,2-27,6 %), остальные 12 номеров характеризовались средним коэффициентом вариации (10,2-19,7 %). По массе 1000 семян из коллекции выделено 11 номеров с массой 210,6-229,3 г, превышающих стандарт на 4,2-22,9 г. Изменчивость данного признака была незначительной (0,6-9,7 %). По высоте растений выделено 9 номеров, превышающих стандарт Даурию на 26-37 см. У всех выделенных номеров отмечена значительная изменчивость высоты растений сои (21,3-29,6 %). Выделено 11 номеров с прикреплением нижнего боба 18-19 см (+ 5-6 см к st) и высоким показателем изменчивости (21,0-28,2 %).

Еще

Соя, сорт, образец, генетическая коллекция, хозяйственно полезные признаки, среднее арифметическое, коэффициент вариации

Короткий адрес: https://sciup.org/140290042

IDR: 140290042 | DOI: 10.36718/1819-4036-2021-11-17-23

Текст научной статьи Изучение генетической коллекции белоцветковых и фиолетовоцветковых форм сои по хозяйственно полезным признакам

Введение. В настоящее время соя является одной из важнейших продовольственных культур в мире. Она отличается богатым химическим составом, высоким содержанием белка, жиров, витаминов и минеральных веществ [1, 2]. В Российской Федерации в последние годы производство сои стабильно растет, причем не только за счет расширения посевных площадей под культурой, но и повышения ее урожайности путем создания высокопродуктивных сортов [3, 4].

Изучение генофонда из большого объема коллекционного материала позволяет выделять генетические источники с хозяйственно ценными признаками для использования их в селекционном процессе, что способствует повышению селекционно-генетического потенциала урожайности вновь создаваемых сортов. Обычно определение средней хозяйственной ценности исследуемых сортов осуществляется с помощью многолетних полевых испытаний [5–7].

На сегодняшний день селекция сои в Амурской области направлена на дальнейшее увеличение спектра создаваемых сортов и увеличение потенциала урожайности, которые будут способствовать расширению ареала возделывания культуры в регионе [8].

Цель исследования – выделить источники основных хозяйственно полезных признаков из генетической коллекции белоцветковых и фиолетовоцветковых форм сои для их дальнейшего использования в селекционном процессе.

Объекты и методы исследования. Исследование проведено в 2018–2020 гг. на опытном поле лаборатории селекции и генетики сои ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои (с. Садовое Тамбовского района Амурской области). Объект исследования – генетическая коллекция белоцветковых (36 номеров) и фиолетовоцветковых (36 номеров) форм сои, средней группы спелости (111– 117 дней), используемых для проведения межвидовой и внутривидовой естественной гибридизации. В качестве материнских образцов используются белоцветковые формы сои, в геноме которых имеется рецессивный ген w1w1, обусловливающий белую окраску венчика цветка. В качестве отцовских образцов используются формы дикой и культурной сои, имеющие в геноме доминантный ген W1W1, детерминирую- щий фиолетовую окраску венчика цветка. На стадии проростков у гибридов F1 проводится идентификация по антоциановой окраске гипокотиля, тесно сцепленной с доминантным геном, кодирующим фиолетовую окраску венчика цветка. Антоциановая окраска доминирует над зеленой и видна уже на четвертый-пятый день после появления всходов. Именно доминирование антоциановой окраски гипокотиля положено в основу контроля над процессом гибридизации и выявления гибридных форм. Вторичная идентификация гибридов осуществляется по фиолетовой окраске венчика цветка в фазу цветения.

Возделывание сои проводилось по технологии, разработанной для южной сельскохозяйственной зоны Амурской области на луговой черноземовидной среднемощной почве [9, 10]. Семена сои коллекционных образцов высевали на однорядковых двухметровых делянках (площадь питания одного растения 45 × 10 см). Сорт сои Даурия селекции ВНИИ сои с периодом вегетации 113 дней был выбран в качестве стандарта, зарегистрированного в Амурской области. В течение вегетации проводили фенологические наблюдения и оценку по хозяйственно полезным признакам и биометрическим показателям. Для сохранения чистоты сортообразцов перед уборкой с каждой делянки отбирали одно лучшее растение по фенотипу, остальные растения убирали вручную серпом. Учет урожая проводили по каждой делянке.

Средняя сумма активных температур за период вегетации сои составила 2 551 °С; максимальная – 2709; минимальная – 2347 °С. В 2018 и в 2020 гг. сумма активных температур превышала среднемноголетнюю на 126–238 °С, тогда как в 2019 г. этот показатель был ниже на 124 °С. Количество выпавших осадков в сред- нем за период вегетации сои составило 584,7 мм; максимальное значение – 617; минимальное – 523 мм. За три года исследования количество выпавших осадков превышало среднемноголетний показатель на 82–176 мм.

Анализ изменчивости признаков оценивался по коэффициенту вариации, который определяли по формуле Кт = ^σ · 100 %.

Среднее арифметическое: ̅ = ^∑ ^хi , где ∑х i – сумма всех вариантов, n – число всех вариантов.

Ошибка выборки: S x = , где σ – среднее квадратическое отклонение.

Результаты исследования и их обсуждение. Одним из основных направлений в селекции сои является повышение урожайности, которое зависит от генотипа сорта, места возделывания, погодных условий и агротехники [11, 12]. В таблице 1 представлены наиболее урожайные сорта и образцы генетической коллекции белоцветковых и фиолетовоцветковых форм сои. Средняя урожайность стандартного сорта Даурия за исследуемый период составляла 26,0 ц/га, коэффициент вариации – 6,3 %, что говорит о низкой степени изменчивости и стабильности данного генотипа независимо от погодных условий года возделывания. Урожайность у лучших номеров сои варьировала в пределах 29,0–34,7 ц/га (+ 3,0–8,7 ц/га к st). Изменчивость (V σ ) была незначительной у 46 % номеров и составляла 3,2–9,7 %. Значительную степень изменчивости (25,2–27,6 %) показали 8 % номеров, остальные 46 % характеризовались средним показателем изменчивости (10,2– 19,7 %) урожайности.

Таблица 1

Сорт, образец сои	Урожайность ц/га			х ̅ ± S x	V σ , %
Сорт, образец сои	2018 г.	2019 г.	2020 г.	х ̅ ± S x	V σ , %
1	2	3	4	5	6
Коллекция белоцветковых форм сои
Даурия (St)	26,0	28,0	24,0	26,0±1,2	6,3
Гармония х [(5/28 х Л 62 ) × Кз-671]	32,0	34,0	24,0	30,0±3,1	14,4
(5/28 × Л 62 ) ×КБ 95	35,0	32,0	24,0	30,3±3,3	15,3
(Сад. × КБл.-550) × [(Сад. × Кз-6323) × Кз-6337]	35,0	27,0	27,0	29,7±2,7	12,7
(5/28 × Л 62 ) × КА-457	37,0	29,0	25,0	30,3±3,5	16,5
(Сад. × КБл.-550) × [(Сад. × Кз-6323) × Кз-6371] × КБл.-50	44,0	26,0	25,0	31,7±6,2	27,6

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6
и.о. из Маринаты/14 г	44,0	33,0	27,0	34,7±6,2	25,2
Бонус	34,0	30,0	27,0	30,3±2,0	9,5
Елка	39,0	29,0	25,0	31,0±4,2	19,0
Берег Амура	32,0	33,0	30,0	31,7±0,9	4,0
Александр Амурский	35,0	30,0	23,0	29,3±3,5	16,8
Коллекция фиолетовоцветковых форм сои
Ария	26,0	28,0	33,0	29,0±2,1	10,2
ДЯ · 1 × КА-1413	34,0	32,0	35,0	33,7±0,9	3,7
Хэйхэ – 43	35,0	26,0	29,0	30,0±2,6	12,5
Хэйхэ – 38	32,0	30,0	34,0	32,0±1,1	5,1
Хэйхэ – 48	30,0	30,0	28,0	29,3±0,7	3,2
Л 686 × Кз-571) × Кз-671	23,0	34,0	34,0	30,3±3,7	17,1
[Дя 1 × Кз-6323) × КТ-156] × КМ-695	37,0	28,0	23,0	29,3±4,1	19,7
КБ-63 × Даурия	26,0	33,0	30,0	29,7±2,0	9,7
Гардия	23,0	33,0	33,0	29,7±3,3	15,9
Арийка	33,0	27,0	30,0	30,0±1,7	8,2
Юрна	35,0	29,0	34,0	32,7±1,9	8,0
Хэди	30,0	34,0	32,0	32,0±1,1	5,1
Умка	36,0	28,0	30,0	31,3±2,4	10,8
Арво	32,0	26,0	29,0	29,0±1,7	8,5
Карат	31,0	30,0	27,0	29,3±1,2	5,8
Тундра	27,0	30,0	30,0	29,0±1,0	4,9
НСР 05	0,31	0,63	0,31

Сравнительная оценка урожайных номеров генетической коллекции сои (в среднем за 2018–2020 гг.)

Одним из важнейших элементов структуры урожая является масса 1000 семян. У сорта-стандарта Даурия этот показатель в среднем за годы исследования составил 206,4 г и характеризовался низкой степенью изменчивости

(5,9 %) (табл. 2). Из коллекции было выделено 11 номеров с массой 1000 семян 210,6–229,3 г, превышающих стандарт на 4,2–22,9 г. Изменчивость данного признака была незначительной (0,6–9,7 %).

Таблица 2

Сорт, образец сои	Масса 1000 семян, г				х ̅ ± S x	V σ , %
Сорт, образец сои	2018 г.	2019 г.	2020 г.		х ̅ ± S x	V σ , %
1	2	3	4		5	6
Коллекция белоцветковых форм сои
Даурия (St)	192,0	222,0	205,3		206,4±8,7	5,9
(5/28 × Л62) × КБл95	220,1	252,0	215,8		229,3±11,4	7,0
(Сад. × Кбл.-550) × [(Сад. × КЗ-6323) × КЗ-6371] × КБл.-50	185,0	212,0	235,2		210,7±14,5	9,7
(Сад. × КБл.-550) × [(Сад. × Кз-6323) × Кз-6371] × КБл.-50	210,2	222,0	223,8		218,7±4,3	2,8
Бонус	211,0	209,0	211,8		210,6±0,8	0,6
Коллекция фиолетовоцветковых форм сои
Хэйхэ – 22	208,0	227,0		212,0	215,7±5,8	3,8
ДЯ · 1 х КА-1413	222,0	223,0		236,6	227,2±4,7	2,9

Окончание табл. 2

1	2	3	4	5	6
Хэйхэ – 27 × Кордоба	220,0	214,0	218,2	217,4±1,7	1,2
Хэйхэ – 42 × Кордоба	192,0	224,0	223,0	213,0±10,5	7,0
Хэйхэ – 31 × Кордоба	209,0	242,0	227,6	226,2±9,5	6,0
Эмилия	203,0	220,0	210,6	211,2±4,9	3,3
Хэди	201,0	224,8	217,2	214,3±7,0	4,6

По высоте растений из коллекции белоцветковых и фиолетовоцветковых форм сои было выделено 8 номеров, превышающих стандарт Даурию (71 см) на 26–37 см (табл. 3). Коэффи- циент вариации показал, что у всех выделенных номеров наблюдалась значительная изменчивость высоты растений сои (21,3–29,6 %).

Сравнительная оценка сортов и образцов сои по высоте растения (в среднем за 2018–2020 гг.)

Таблица 3

Сорт, образец сои	Высота растения, см			х ̅ ± S x	V σ , %
Сорт, образец сои	2018 г.	2019 г.	2020 г.	х ̅ ± S x	V σ , %
Коллекция белоцветковых форм сои
Даурия (St)	68	76	70	71±2,4	4,8
Гармония × [(5/28 × Л 62 ) × Кз-671]	70	110	121	100±15,5	21,8
ДЯ · 1 × [5/28 × Л 62 ) × Кз-671]	69	107	121	99±15,5	22,2
Гармония × Ария	64	101	129	98±18,8	27,2
(Сад. × КБл.-550) × [(Сад. × Кз-6323) × Кз-6337]	70	111	142	108±20,8	27,4
Берег Амура	64	104	125	98±17,9	25,9
Коллекция фиолетовоцветковых форм сои
Берег Амура × Даурия	63	110	137	103±21,6	29,6
Кордоба	70	109	119	99±14,9	21,3
Арийка	66	107	119	97±16,0	23,3

Сравнительная оценка сортов и образцов сои по массе 1000 семян (в среднем за 2018–2020 гг.)

По высоте прикрепления нижнего боба определяется пригодность сорта к механизированной уборке. У таких сортов основная масса бобов рас- боба 18–19 см (+ 5–6 см к st). Отмечено, что все номера с высоким прикреплением нижних бобов из коллекции белоцветковых форм сои отлича- полагается на среднем и вернем ярусах куста. У стандарта Даурия нижние бобы располагались на высоте 13 см, изменчивость этого признака была незначительной и составила 9,8 % (табл. 4). Выделено 11 номеров с прикреплением нижнего

лись значительным показателем изменчивости (21,0–28,2 %). У лучших номеров из коллекции фиолетовоцветковых форм сои коэффициент вариации был средним и составил 11,6–18,1 %.

Сорта и образцы сои с высоким прикреплением нижнего боба (в среднем за 2018–2020 гг.)

Таблица 4

Сорт, образец сои	Высота прикрепления нижнего боба, см			х ̅ ± S x	V σ , %
Сорт, образец сои	2018 г.	2019 г.	2020 г.	х ̅ ± S x	V σ , %
1	2	3	4	5	6
Коллекция белоцветковых форм сои
Даурия (St)	11	14	13	13±0,9	9,8
Гармония × Ария	12	19	22	18±3,0	23,7
(5/28 × Л62) × КА-457	13	20	23	19±3,0	22,4
(Сад. × КБл.-550) × [(Сад. × Кз-6323) × Кз-6371] х КМ-705	13	18	26	19±3,8	28,2
(Сад. × Кбл.-550) × [(Сад. × Кз-6323) × Кз-3671]	13	22	20	18±2,7	21,0

Окончание табл. 4

1	2	3	4	5	6
Коллекция фиолетовоцветковых форм сои
Хэйхэ – 48	15	21	20	19±1,9	14,1
Хэйхэ – 52	15	20	21	19±1,9	14,1
[Дя 1 × Кз-6323) × КТ-156] × КМ-695	15	19	21	18±1,8	13,6
Берег Амура × Хэйхэ – 52	15	20	18	18±1,4	11,6
Берег Амура × Даурия	15	20	20	18±1,7	12,9
Хэйхэ – 31 × Кордоба	14	22	18	18±2,3	18,1
Кордоба	15	20	23	19±2,3	17,1

Выводы. В результате проведенного исследования генетической коллекции белоцветковых и фиолетовоцветковых форм сои выделено: 26 источников высокой урожайности, 11 источников крупности семян, 8 источников высокостебель-ности и 11 источников высокого прикрепления нижнего боба. Найдены источники, сочетающие в себе два и более хозяйственно полезных признака. Данные сортообразцы рекомендуется использовать в селекционном процессе в качестве исходных родительских форм при гибридизации.

Список литературы Изучение генетической коллекции белоцветковых и фиолетовоцветковых форм сои по хозяйственно полезным признакам

Soybean [Glycine max (L.) Merr.] Breeding: History, Improvement, Production and Future Opportunities. In: Al-Khayri J., Jain S., John-son D. (eds) Advances in Plant Breeding Strategies: Legumes. Springer, Cham / Ander-son E.J. [et al.] 2019. DOI: 10.1007/978-3-030-23400-3_12.
GWAS of agronomic traits in soybean collection included in breeding pool in Kazakhstan / A. Zatybekov [et al.] BMC Plant Biol. 2017. № 17 (179). DOI: 10.1186/s12870-017-1125-0.
Кочегура А.В., Щегольков А.В., Зима Д.Е. Селекция сортов сои разных направлений использования для регионов России // APK NEWS. 2018. № 8. С. 16–19.
Синеговский М.О., Малашонок А.А. Экономическая эффективность использования сортов сои в Амурской области. Благовещенск: ОДЕОН, 2016. 56 с.
Катюк А.И., Зуев Е.В., Анисимкина Н.В. Источники хозяйственно ценных признаков для селекции сои в условиях лесостепной зоны Среднего Поволжья // Масличные культуры: научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2016. Вып. 3 (167). С. 22–26.
Фокина Е.М., Разанцвей Д.Р. Перспективы использования коллекционного материала сои в селекционных исследованиях Приамурья // Дальневосточный аграрный вестник. 2019. Вып. 2 (50). С. 64–70.
Оценка исходного материала сои по качеству зерна на гомеостатичность / А.Р. Ашиев [и др.] // Зерновое хозяйство России. 2019. № 5. С. 45–49. DOI: 10.31367/2079-8725-2019-65-5-45-49.
Фокина Е.М., Беляева Г.Н., Титов С.А. Новые сорта сои для Дальневосточного региона // Дальневосточный аграрный вестник. 2020. № 3 (55). С. 68–75. DOI: 10.24411/1999-6837-2020-13035.
Система земледелия Амурской области / под общ. ред. П.В. Тихончука. Благовещенск: Изд-во Дальневосточного ГАУ, 2016. 570 с.
Технология возделывания сои в Амурской области: метод. рекомендации / В.А. Тиль-ба [и др.]. Благовещенск. 2009. 72 с.
A platform for soybean molecular breeding: the utilization of core collections for food secu-rity / L.J. Qiu, L.L.Xing, Y. Guo [et al.] // Plant Mol Biol. 2013. № 83. P. 41–50. DOI: 10.1007/s11103-013-0076-6.
Molecular characterization and genetic diver-sity analysis of soybean (Glycine max (L.) Merr.) germplasm accessions in India / G. Kumawat, G. Singh, С. Gireesh [et al.] // Physiol Mol Biol Plants. 2015. № 21, Р. 101–107. DOI: 10.1007/s12298-014-0266-y.

Еще

Статья научная