Комбинационная способность по урожайности инбредных линий кукурузы Сибирского филиала ВНИИК

Кукуруза занимает лидирующее положение в мировом производстве зерна, являясь растением универсального использования [1]. Однако в Сибири задача устойчивого наращивания производства кукурузного зерна и качественного силоса по-прежнему актуальна [2]. В Урало-Сибирском регионе климатические условия не всегда позволяют получать урожай початков и высокоэнергетического силоса при выращивании гибридов кукурузы с ФАО выше 170–180, даже на юге региона [3]. Тем не менее, интерес к выращиванию кукурузы по зерновой технологии здесь постоянно растет. Для более полного раскрытия потенциала кукурузы в агроклиматических условиях Урала и Сибири требуется постоянно расширять сортимент отечественных раннеспелых, холодостойких, приспособленных к выращиванию в данных зонах высокоурожайных гибридов с ФАО 140– 160 [4]. Исходный материал для создания таких гибридов – инбредные (самоопыленные) линии с комплексом хозяйственно ценных признаков и свойств [2]. Генотипам с максимальной концентрацией благоприятных генов уделяется особое внимание при выведении новых инбредных линий кукурузы и подборе пар для скрещивания [5; 6]. В Омске с 70-х годов прошлого века на базе лаборатории селекции кукурузы СибНИИСХ (с 1997 г. Сибирский филиал ВНИИК) ведется работа по созданию исходного материала для селекции раннеспелой кукурузы. Коллекция инбредных линий кукурузы Сибирского филиала ВНИИК содержит более 70 образцов и постоянно пополняется. Для создания новых гомозиготных линий используется стандартный метод, основанный на проведении самоопыления растений кукурузы с одновременным отбором по комплексу хозяйственно полезных признаков [7]. Такая работа проводится в течение 5–7 лет, пока самоопыленная линия не достигнет однородности по морфологическим признакам. После достижения гомозиготности линии присваивается индекс Ом с номером. Создание новых самоопыленных линий – это первый этап работы в получении хозяйственно ценных гибридов кукурузы. Второй важнейший этап – оценка линий по комплексу признаков [8].

Оценка комбинационной способности исходного материала является одним из основных этапов селекционного процесса по созданию гетерозисных гибридов кукурузы [9]. Выделение линий с высокими значениями комбинационной способности позволяет значительно сократить объем работ по гибридизации, не снижая его результативности. Такие линии могут использоваться не столько как исходный материал для создания новых высокоурожайных гибридов, но и для улучшения каких-либо признаков или свойств у существующих гибридов [10]. Различают общую (ОКС) и специфическую комбинационную способность. ОКС – средняя ценность линии или сортообраз-ца, определяемая по всем гибридным комбинациям, а СКС – отклонение от ОКС у конкретной гибридной комбинации [11].

В данном опыте комбинационная способность рассчитывалась по значению признака «урожай зерна». Урожай зерна гибридов кукурузы в конкретных агроклиматических условиях удобно применять для расчета показателей комбинационной способности как наиболее значимый и легко измеряемый хозяйственноценный признак [11; 12].

Климатические условия Западной Сибири являются экстремальными для теплолюбивой кукурузы. Сроки цветения отдельных линий и тестеров часто могут не совпадать по времени, в этом случае невозможно подобрать разумное число тестеров для полного охвата всех испытываемых линий в топкроссных схемах. Для анализа большого объема экспериментальных данных применяется метод неполных сбалансированных блоков [13; 14].

Объекты и методы

Объектом исследования были 110 гибридных комбинаций кукурузы, полученные от скрещивания 16 новых инбредных линий, созданных в Сибирском филиале ВНИИК с 15 тестерами ВНИИ кукурузы. Гибридные комбинации были получены с участием омских инбредных линий и тестеров предоставленных ВНИИ кукурузы. В качестве стандарта была взята линия Ом 196.

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50) AGRONOMY

Исследования проводились на полях Сибирского филиала ВНИИ кукурузы (г. Омск) в 2022 г.

Технология основной обработки почвы – глубокая осенняя отвальная вспашка на глубину 20–22 см. Весной боронование, предпосевная культивация на глубину 6–8 см с прикатыванием.

Посев широкорядный, ручными сажалками по схеме 70 × 35 см. Площадь делянки – 9,8 м2. Размещение вариантов систематизированное. Повторность трехкратная.

Посев проводился 18 мая, всходы отмечены 26 мая, уборка – 14 сентября.

Фенологические наблюдения, измерения и учеты проводились согласно методике ВИР. Перед уборкой подсчитывалось количество растений на делянке. Початки собирались вручную с отбором проб для определения уборочной влажности. Урожай зерна определялся в пересчете на стандартную 14%-ю влажность и густоту стояния растений 56 тыс. на 1 га [15].

На основе данных об урожае зерна методом неполных нерегулярных скрещиваний была рассчитана комбинационная способность родительских форм – тестеров и инбредных линий. В исследовании применялась методика расчета ОКС и СКС Г.К. Дремлюка (Дремлюк Г.К. Приемы анализа комбинационной способности и ЭВМ-программы для нерегулярных скрещиваний, 1992 г.), разработанная для анализа большого объема экспериментальных данных. Эта методика позволяет компенсировать недостаток отдельных гибридных сочетаний, опираясь на дополнительные связи варьирующих величин, если полученные данные представить в форме комбинационной матрицы [13; 14].

Погодные условия . Основным лимитирующим климатическим фактором периода вегетации в 2022 г. был недостаток влаги на начальных стадиях роста и развития растений кукурузы. Острый дефицит доступной влаги в почве наблюдался до конца июня. С 1 мая по 28 июня выпало всего 39 мм. Осадки более 5 мм в виде ливней за лето выпадали, всего в течение 5 суток. Температурный режим был близок к среднемноголетнему: 16,8°С за май–август (на 0,2°С ниже нормы) [16]. В результате стресса урожай зерна сократился по отношению к предыдущим годам изучений представленных в статье гибридов. Причем более скороспелые гибриды лучше реализовали потенциал урожайности, так как им требуется меньше влаги для прохождения межфазных периодов и формирования зерна.

Результаты исследований

Урожай зерна изучаемых гибридов в среднем по опыту составил 5,74 т/га – от 2,56 т/га до 7,96 т/га. Из материнских форм по средним значениям наиболее урожайными были гибриды с тестерами RDT 7/05 М, RDT 185/14 М и RDT 898/14, по отцовским – с линиями Ом 26 и Ом 30. Наиболее продуктивные по урожаю зерна гибридные комбинации: RDT 7/05 М × Ом 26, RDT 1/20 М × Ом 30, RDT 1/20 М × Ом 42, RDT 898/14 × Ом 60, RDT 1058/11 С × Ом 42, RDT 1058/11 С × Ом 50, RDT 3103/14 × Ом 44 (табл. 1).

Гибридные комбинации, выделившиеся по урожаю зерна, представляют интерес для практической селекции. Они могут как непосредственно использоваться в качестве производственных гибридов, так и быть основой для улучшенных гибридов при введении в формулу скрещивания дополнительных родительских форм.

Дисперсионный анализ исходных данных показал существенные различия между вариантами (табл. 2), что дало возможность приступить к анализу комбинационной способности.

Наибольшее значение эффектов ОКС отмечено у тестеров RDT 1/20 М, RDT 9/09 M, RDT 185/14, M RDT 261/15 M, RDT 898/14 и у линий Ом 26, Ом 30, Ом 42, Ом 136, Ом 52 (табл. 3).

AGRONOMY

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)

AGRONOMY

Дисперсионный анализ комбинационной способности

Эффекты ОКС родительских форм

Таблица 2

Источники варьирования	SS	df	mS	F-расч	F-стан
OKC I родителей	38,194	14,000	2,728	26,478	1,737
ОКС J родителей	43,192	16,000	2,699	26,200	1,690
СКС	53,969	79,000	0,683	6,630	1,342
Случайные отклонения	SSe	218,000	0,103	–	–

Таблица 3

Оценки эффектов ОКС
материнских форм (тестеров)		отцовских форм (инбредных линий)
RDT 1/04 С	–0,214	Ом 26	0,768
RDT 1/20 М	0,570	Ом 30	0,938
RDT 7/05 М	0,314	Ом 40	0,010
RDT 9/09 М	0,523	Ом 42	0,423
RDT 179/14 С	–0,793	Ом 44	0,207
RDT 185/14 М	0,967	Ом 45	–0,102
RDT 186/14	–0,001	Ом 48	0,022
RDT 227/17 М	–0,431	Ом 50	0,203
RDT 261/15 М	0,626	Ом 52	0,495
RDT 356/09 М	–1,351	Ом 55	–0,145
RDT 725/12 М	0,169	Ом 56	–1,043
RDT 898/14 С	0,657	Ом 57	–0,783
RDT 1058/11 С	0,332	Ом 58	–0,622
RDT 1080/19 С	–0,491	Ом 59	–1,047
RDT 3103/14	0,055	Ом 60	0,234
		Ом 61	–0,040
		Ом 196	0,141
НСР
для попарного сравнения тестеров Ed(gj-gj)	0,110	для попарного сравнения линий Ed(gi-gi)	0,117
для сравнения со средней ОКС тестеров Edgj	0,080	для сравнения со средней ОКС линий Edgi	0,075

Общая комбинационная способность определенной родительской формы указывает на ее селекционную ценность в целом. В данном исследовании чем выше ОКС линии или тестера, тем больше прибавка урожая зерна отмечается у гибридов с их участием по сравнению со средним урожаем всех гибридов в опыте. Высокие коэффициенты ОКС показали тестеры: RDT 1/20 М, RDT 185/14 М, RDT 261/15 М, RDT 898/14 С и линии: Ом 26, Ом 30, Ом 42, Ом 52.

Таблица 4       Далее были рассчитаны коэффициен- Коэффициенты наследуемости,          ты наследуемости в узком и широком доли влияния родительских генотипов,       смысле, доли влияния родительских гено- их взаимодействия и случайных факторов     типов, их взаимодействий и случайных
H2 – в широком смысле	0,790	факторов (табл. 4). Соотношение коэффициентов наследуемости определяет методику отбора исходного материала по изучаемому признаку и принцип подбора родительских форм для скрещивания [17].
h2 – в узком смысле	0,481
Доля влияния материнских генотипов	0,213
Доля влияния отцовских генотипов	0,267
Влияние взаимодействия	0,283
Влияние случайных факторов	0,236

AGRONOMY

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)

Vestnik of Omsk SAU, 2023, no. 2(50)

AGRONOMY

Коэффициент наследуемости в широком смысле (H2) существенно превышает коэффициент в узком смысле (h2), то есть прямой отбор по признаку «урожайность зерна» не дает результатов и нужно искать удачное сочетание генов путем гибридизации. Доля влияния взаимодействия материнских и отцовских генотипов незначительно превышает доли отдельных родительских генотипов и случайных факторов.

Далее были рассчитаны вариансы СКС. Высокие значения варианс СКС (>0,750) отмечены у линий: Ом 30, Ом 40, Ом 42, Ом 44, Ом 48, Ом 50, Ом 55, Ом 56, Ом 57, Ом 58, Ом 59, Ом 196 (табл. 5).

Высокие значения варианс СКС указывают на высокую степень гетерозиса конкретных гибридов, обусловленную взаимодействием родительских генотипов. В данном исследовании высокое значение СКС в гибридных комбинациях с определенной линией указывает на ее способность образовывать высокоурожайные гибриды при правильном подборе пары для скрещивания.

Заключение

По результатам анализа урожая зерна гибридов кукурузы, с участием омских ин-бредных линий методом неполных нерегулярных скрещиваний с заполнением таблицы на 43% были определены ОКС и СКС линий и тестеров. Высокая ОКС отмечена у линий: Ом 26, Ом 30, Ом 42, Ом 136, Ом 52. Высокие значения варианс СКС – у линий: Ом 30, Ом 40, Ом 42, Ом 44, Ом 48, Ом 50, Ом 55, Ом 56, Ом 57, Ом 58, Ом 59 и стандарта Ом 196. Лучшие по урожайности гибридные комбинации получены с линиями: Ом 26, Ом 30, Ом 40, Ом 42, Ом 45, Ом 50 и Ом 60.