Эффективность самоопыления в селекции озимой горчицы сарептской (Brassica juncea L.)

Во ВНИИМК селекционная работа с горчицей ведется с 1952 г. на центральной экспериментальной базе и с 1950 г. – на Донской опытной станции. За этот период создано 24 сорта, разработаны методика селекции и система улучшающего семеноводства культуры.

Результатом более чем полувековой селекционной работы с горчицей сарептской во ВНИИМК является создание желтосемянных безэруковых сортов культуры, получивших широкое производственное распространение.

Озимая форма горчицы сарептской была создана во ВНИИМК методом ресинтеза [1]. Первый сорт новой масличной культуры – Суздальская был зарегистрирован в 1995 г. и характеризовался содержанием эруковой кислоты в масле семян на уровне 35-37 %, что делало невозможным использование данного продукта на пищевые цели. Методом внутривидовой гибридизации озимой горчицы с безэруковой яровой горчицей и последующим многократным индивидуальным отбором был создан сорт Снежинка, у которого содержание эруковой кислоты составляет менее 3,0 % [2].

Несмотря на то, что потенциальная урожайность семян озимой горчицы, в сравнении с яровой в среднем выше на 30-35 %, т. е. достигает 3,0 и более тонн с 1 га, основным ее недостатком является слабая (в сравнении с озимым рапсом) зимостойкость.

Разработанная во ВНИИМК схема селекции горчицы [3], предполагает проведение отбора родоначальных растений и оценку их потомств на протяжении всего селекционного цикла при свободном цветении.

Принимая во внимание тот факт, что горчица сарептская является факультативно самоопыляющимся растением с долей перекрестного опыления в среднем от 10 до 40 % [4, 5], не учитывать данную биологическую особенность культуры означает снижать эффективность селекции на урожайность и диверсифицированные биохимические показатели качества семян.

Подколзиной В. Е. [6] были подведены итоги исследований по изучению использования инбридинга как метода создания нового исходного материала в селекции горчицы сарептской. Самоопылением растений были получены линии с различным соотношением жирных кислот в масле семян, а также отличающиеся рядом морфологических признаков: с бледно-медовой окраской цветка, антоциановой окраской листьев и стебля, нетипичной формой листьев и другие.

Существующий на сегодняшний день селекционный материал, сформировавшийся в процессе создания желтосемянной безэруковой горчицы, характеризуется ограниченным генетическим разнообразием. Исходя из этого, одним из способов реализации потенциала имеющегося в нашем распоряжении генетического ресурса является использование самоопыления.

Установленная возможность использования в селекционной практике самоопыления растений горчицы в качестве способа дифференциации исходных популяций на биотипы, характеризующиеся специфическими морфологическими признаками растений и биохимическими характеристиками семян предопределяет основную задачу наших исследований – установить возможность использования самоопыления в качестве селекционного приема для создания ценного по комплексу хозяйственно полезных признаков, и прежде всего, селекционного материала по продуктивности.

Основные задачи, которые необходимо было решить в процессе проведения исследований: 1) совершенствование техники выполнения изоляции растений и коррекция схемы закладки полевых опытов в связи с ограниченным количеством получаемых от самоопыления семян; 2) оценка селекционной и хозяйственной ценности самоопыленных линий озимой горчицы.

Полевые исследования выполнены на ЦЭБ ВНИИМК. Посев производится рядовым способом с использованием самоходной сеялки Wintersteiger. В селекционном питомнике озимой горчицы сарептской было изучено 320 линий.

Биохимические анализы семян выполнены в отделе физических методов исследования и в лаборатории биохимии с использованием ЯМР-анализатора для определения масличности семян, хроматографов «Хром-5» и «Кристалл-2000» для определения жирно-кислотного состава масла методом газожидкостной хроматографии, ИК-анализатора (ИК-4500) для определения содержания жирного и эфирного масел. Для статистической обработки экспериментальных данных использован метод дисперсионного анализа [7].

Цветение горчицы озимой, как правило, начинается в 1-2-й декадах мая и продолжается в среднем не более 15-17 дней. Таким образом, продолжительность периода проведения работ по самоопылению, предусматривающих изоляцию центральной кисти и ветвей первого порядка, не превышает 7-8 дней – до наступления массового цветения. Скоротечность оптимальной для выполнения изоляции растений фенологической фазы, к сожалению, предопределяет зависимость объема и качества работ от погодных условий.

При изоляции в начале цветения растений количество получаемых от самоопыления семян составляет в среднем 2-3 г с одного растения, что значительно меньше, чем при свободном цветении (в среднем 2060 г) (табл. 1).

Таблица 1 – Количество семян, получаемое при самоопылении растений озимой горчицы

Год	Количество растений, шт.	Масса семян с 1 растения, г		Количество семян с 1 растения, % от общего числа растений
		средняя	min-max	< 0,4 г	0,5-1,0 г	1,1-2,9 г	> 3,0 г
2006	355	2,1	0,1-7,6	12	22	46	20
2007	411	2,8	0,1-9,2	4	14	43	39
Среднее	-	2,5	-	8	18	45	29

Исходя из количества получаемых от самоопыления семян, была произведена коррекция традиционной для ВНИИМК схемы закладки полевых опытов, а именно определены линейные размеры и площадь делянок селекционных питомников, а также количество повторностей.

В питомнике оценки самоопыленных линий S 1 -S 2 планируется использовать 2-рядные делянки площадью 2,25 м². Расположение делянок в опыте систематическое, повторность 1-2-кратная в зависимости от наличия семян. Требуемое количество семян на одну делянку - 0,4-0,5 г.

Питомник оценки линий S 2 -S 3 будет заложен на 4-рядных делянках длиной 3 м, площадью 4,5 м², с потребностью семян на делянку 260 шт. (0,8-1,0 г/дел.), в 2-3-кратной повторности, для чего требуется 1,62,0 и 2,4-3,0 г семян соответственно.

В питомниках предварительного и конкурсного сортоиспытания используются 4-рядные делянки длиной 5 м, площадью 7,5 м2, для чего необходимо 450 шт. семян на 1 делянку (1,4-1,5 г/дел.), в 3-кратной повторности (4,2-4,5 г семян).

Модифицированная схема селекционного питомника озимой горчицы, учитывающая ограниченное количество имеющихся для посева семян, позволит использовать для полевого испытания практически весь объем получаемых самоопыленных линий и проводить их объективную селекционную и хозяйственную оценку. Вероятно, с увеличением количества генераций самоопыленных линий и отбором образцов, завязывающих семена в количестве достаточном для закладки питомников оценки потомств, доля автофертильных селекционных номеров озимой горчицы будет возрастать.

Использование самоопыления в качестве приема, позволяющего дифференцировать исходную популяцию на составляющие ее биотипы по комплексу хозяйственно ценных признаков, было изучено на примере сорта озимой горчицы сарептской Снежинка.

В 2006 г. было изолировано 200 растений сорта Снежинка, и полученные от самоопыления семена S1 были высеяны осенью в питомниках оценки потомств (площадь делянки 2,25 м2, 2-кратная повторность) и по типу предварительного испытания (площадь делянки 7,5 м2, 3-кратная повторность). Отсутствие в зимний период 2006/2007 года опасных для горчицы озимой агрометеорологических явлений способствовало перезимовке растений на уровне, близком к 100 %.

По результатам полевой и биохимической оценки в питомнике, заложенном по типу питомника предварительного испытания, были выделены безэруковые потомства самоопыленных линий S1 озимой горчицы сарептской, превосходящие исходный сорт Снежинку по урожайности семян на 52-107 % и маслично-сти семян на 0,2-1,9 % (табл. 2).

Таблица 2 – Перспективные линии озимой горчицы сарептской в ПСИ

ВНИИМК, 2007 г.

Номер образца	Урожайность семян		Масличность семян		Содержание, %
	т/га	% к ст.	%	± к ст.	эфирного масла	эруковой кислоты
Снежинка – ст.	1,7	-	43,2	-	0,74	2,9
21766	3,6	207	44,3	+1,1	0,72	0,0
21633	3,5	200	44,7	+1,5	0,65	0,0
21635	2,6	152	43,0	+0,2	0,75	0,0
21636	3,1	176	44,4	+1,2	0,69	0,1
21637	2,8	163	45,1	+1,9	0,71	0,0
21640	3,1	176	44,3	+1,1	0,73	0,0
21641	2,9	165	43,5	+0,3	0,71	0,1
21769	2,8	159	44,6	+1,4	0,68	0,1
21772	2,8	161	44,9	+1,7	0,67	0,1
21778	2,7	158	45,1	+1,9	0,68	0,1

НСР 05       0,3                       1,1

Изоляция элитных растений в период цветения, исключающая возможность биологического засорения, позволяет строго контролировать содержание в масле семян озимой горчицы эруковой кислоты (см. табл. 2).

Методом индивидуального отбора с использованием принудительного самоопыления растений сорта Снежинка в 2004-2007 гг. выведен сорт горчицы озимой Джуна (табл. 3).

Таблица 3 – Характеристика сорта горчицы озимой Джуна

ЦЭБ ВНИИМК, 2006-2007 гг.

Сорт	Урожайность семян, т/га	Маслич-ность семян, %	Сбор масла, т/га	Содержание, %		Вегетационный период, дни	Высота растений, см
				аллилового масла	эруковой кислоты в масле
Джуна	3,38	43,9	1,3	0,72	0,0	265	210
Снежинка – ст.	2,43	42,3	0,9	0,72	2,1	265	219

НСР 05      0,45        0,4

Масло, получаемое из семян сорта горчицы озимой Джуна, не содержит эруковой кислоты, т.е. относится к пищевым жирам. Шрот (жмых) пригоден для использования в виде горчичного порошка для приготовления столовой горчицы и в качестве кормового концентрата для сельскохозяйственных животных.

МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 1 (140), 2009

Горчичный порошок, благодаря содержанию эфирного масла, обладает сильными фунгицидными и бактерицидными свойствами, т.е. может быть использован в качестве экологически безопасного биофумигатора.

По результатам сортоиспытания 2006-2007 гг. сорт Джуна превысил сорт-стандарт Снежинка по урожайности семян на 0,95 т/га, масличности семян – на 1,6 %, сбору масла на – 0,4 т/га, отличаясь от сорта-стандарта полным отсутствием в масле семян эруковой кислоты, меньшей высотой растений, повышенной толерантностью к основным патогенам, выровненностью по высоте растений, дружности цветения и созревания. Растения нового сорта Джуна способны выдерживать минимальные температуры воздуха до -16 °С при отсутствии снежного покрова и температуры почвы до -8 °С на глубине корневой шейки (3 см).

Таким образом, использование принудительного самоопыления растений озимой горчицы сарепт-ской позволило выделить ценный селекционный материал и создать новый сорт Джуна, превосходящий исходный сорт Снежинку по признакам урожайности, масличности и характеризующийся отсутствием эруковой кислоты в масле семян.