Комплексная оценка параметров адаптивной способности и экологической стабильности генотипов для селекции чеснока озимого
Автор: Скорина В.В., Скорина В.
Журнал: Овощи России @vegetables
Рубрика: Селекция, семеноводство и биотехнология растений
Статья в выпуске: 4 (72), 2023 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. С учетом региональных особенностей климата Беларуси при возделывании чеснока актуальным является создание сортов, отличающихся высокой урожайностью, экологической стабильностью, зимостойкостью и качеством продукции в изменяющихся условиях среды. Целью исследований является комплексная оценка генотипов чеснока озимого по параметрам адаптивности и выделение среди них наиболее стабильных образцов. Материалы и методика. Исследования проводились на опытном поле кафедры плодоовощеводства УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», г. Горки, Могилевская область на протяжении 2018-2022 годов. Объектами являлись коллекционные образцы чеснока озимого, различного эколого-географического происхождения. Полевые и лабораторные опыты проводили с использованием общепринятых методик и методических указаний. Метеорологические условия в годы проведения исследований отличались как по температурным показателям, количеству атмосферных осадков, что способствовало объективной оценке изучаемых образцов по комплексу хозяйственно полезных признаков и определению параметров адаптивной способности и экологической стабильности. Результаты. Дана комплексная оценка параметров адаптивной способности и экологической стабильности генотипов чеснока озимого. Результаты полученных данных при изучении реакции генотипов на среду показали, что по урожайности из 25 генотипов 44% (11) отличались нестабильностью с положительной реакцией на среду, а 56% (14) были стабильными. Исследованиями выявлено разнообразие среди генотипов по основным параметрам адаптивности, в том числе по СЦП. Анализ полученных данных позволяет определить общие свойства у генотипов, отличающихся высоким уровнем параметра СЦГ,, или различия между ними и другие вопросы специфики генотипов с различным сочетанием параметров адаптивности и стабильности. Специфика состоит в сочетании максимальных значений уровня параметров Xi, OASi, CACi, при значительной отзывчивости на улучшение условий среды (bi) и средней относительной стабильности. Генотип с низким значением параметра СЦГ, может быть высокостабильным и служить источником этого свойства. При обратном варианте он может быть использован в качестве родительской формы для передачи потомству свойства продуктивности в сочетании со стабильностью.
Чеснок озимый, урожайность, генотип, селекционная ценность генотипа, адаптивность
Короткий адрес: https://sciup.org/140301917
IDR: 140301917 | DOI: 10.18619/2072-9146-2023-4-58-61
Текст научной статьи Комплексная оценка параметров адаптивной способности и экологической стабильности генотипов для селекции чеснока озимого
Оригинальные статьи / Originalarticles
Forcitations:Skorina V.V., Skoryna Vit.V. Comprehensive assessment of the parameters of adaptive capacity and ecological stability of genotypes for winter garlic breeding. Vegetable crops of Russia. 2023;(4):58-61. (In Russ.)
Ч еснок в Беларуси является популярной культурой с широким генетическим разнообразием местных сортов. Культура ценится за высокое содержание витаминов, кислот, макро- и микроэлементов, солей, фитонцидов идругих веществ [1, 2].
Наибольшие в мире площади чеснока сосредоточены в Китае, Средиземноморье и Латинской Америке. Основными производителями являются Китай, который производит 81 % общемирового производства, Индия, Бангладеш, Южная Корея, Египет. В мире посевные площади чеснока составляют 1,465 млн га, средняя урожайность – 16,0 т/га, валовой сбор – 26,6 млн т. В Беларуси распространены в основном местные и интродуцированные (завезенные из других регионов) сорта яровой и озимой форм [3, 4].
Чеснок отличается большой пластичностью. Он в большей степени, чем другие растения, размножаемые семенами, реагирует на изменение условий среды в критические фазы роста и покоя. Выведение сортов, обладающих широкой экологической устойчивостью, является приоритетным направлением в селекции сельскохозяйственных культур [5].
Основным направлением в селекции чеснока является расширение и создание исходного материала: улучшение местных и создание новых, высокоурожайных, устойчивых к болезням и вредителям, лежких сортов с повышенным содержанием сахаров, эфирного масла и биологическиактивных веществ,т. е.тех показателей, которые улучшают качество луковицы [6, 7, 8, 9].
При создании новых сортов с использованием эколого-географического фактора большое значение имеет научно обоснованный подбор исходного материала, его разнообразие и степень изученности в различных условиях выращивания. Применение экологических методов в селекции постоянно находится в числе актуальных научных задач [4].
Создание сортов со стабильно высокой продуктивностью в настоящее время основано на традиционных методах селекции. Для оценки реакции сорта его испытывают в различных условиях выращивания. Большое значение, при испытании набора сортов в нескольких пунктах или на разных агрофонах, имеют результаты оценки взаимодействия генотип-среда [10].
В настоящее время одним из действенных приемов выявления форм с широкими приспособительными способностями является одновременная оценка генотипов в ряде географических пунктов [16, 19].
Большую роль для селекции представляют инорайонные образцы чеснока, а также местные сорта народной селекции из разных регионов [11, 12, 7, 13].
Ряд исследователей указывают о большом значении местных сортов, которым селекционеры должны уделять больше внимания и заниматься селекцией в той зоне, в которой они известны [13]. В большинстве случаев местные сорта, по сравнению с завезенными из других регионов, отличались высокой урожайностью, зимостойкостью и лучшей устойчивостью к болезням и вредителям [14, 21].
Втрудах многих учёных можно встретить данные по генетике и физиологии устойчивости растений к абиотическим и биотическим факторам среды [5, 16, 17, 18, 19, 20, 21].
Одной из главных задач в селекции является сочетание в одном генотипе высокой продуктивности и экологической стабильности при действии неблагоприятных факторов окружающей среды [17].
Существуют различные методы генетическогоанализа, которые основаны на выявлении общей и специфической адаптивной способности генотипов, их стабильности, они позволяют сравнить среды и по их способности дифференцировать генотипы. При этом можно получитьданные для выделения ценного исходного материала, оценить селекционную ценность генотипа и проводить отбор по адаптивной способности в зависимости от поставленной задачи [22, 23, 10].
Цель исследований – оценка параметров адаптивной способности иэкологическойстабильности генотипов чеснокаози-мого и выделить образцы, обладающие высокой урожайностью и стабильностью.
Материалы и методы исследования
Исследования по оценке коллекционных образцов чеснока озимого выполняли в 2018–2022 годах на опытном поле кафедры плодоовощеводства в УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия» (г. Горки, Могилевской область, Республика Беларусь).
Объектами исследований являлись 32 образца чеснока озимого, различного эколого-географического происхождения. Первый набор состоял из 7 сортов чеснока озимого, которые включены в Государственный реестр сортов сельскохозяйственных растений (Беловежский, Агатон, Горец, Полесский сувенир, Полёт, Союз, Юниор), второй – из 25 образцов, отобранных из различных регионов Беларуси.
Высадка коллекции образцов чеснока озимого проводили ежегодно на опытном участке, в первой декаде октября в трехкратной повторности по схеме 50+20×8 см, по общепринятой агротехнике возделываниялуковых культур. Контролем являлся сорт чеснока озимого Беловежский.
В ходе исследований проводили фенологические наблюдения, биометрические учёты растений [24].
Урожайность определяли в соответствии с методическими указаниями [25, 26].
Учитывали высоту и диаметр луковиц, индекс формы, массу луковиц, количество и массу зубков;
Статистическая обработка результатов исследований и параметры адаптивной способности выполнены по соответствующим методикам [27, 19, 22].
Таблица 1. Параметры адаптивной способности сортов чеснока озимого по общей урожайности (т/га), 2018–2022 годы Table 1. Parameters of the adaptive ability of winter garlic varieties by total yield (t/ha), 2018–2022
Образец |
X i |
ОАС i |
САС i |
Sg i |
b i |
СЦГ i |
Беловежский (контроль) |
8,38 |
-3,47 |
0,964 |
11,71 |
1,00 |
5,13 |
Агатон |
14,28 |
2,42 |
0,378 |
4,30 |
0,688 |
12,24 |
Горец |
15,92 |
-1,51 |
1,173 |
6,80 |
1,09 |
12,34 |
Полесский сувенир |
10,34 |
0,713 |
9,307 |
29,48 |
0,337 |
0,269 |
Полёт |
7,87 |
-3,98 |
0,428 |
8,31 |
0,381 |
5,71 |
Союз |
13,14 |
1,28 |
14,69 |
29,17 |
2,48 |
0,47 |
Юниор |
13,06 |
1,20 |
4,44 |
16,15 |
1,01 |
6,09 |
По фактору А |
0,253 |
По фактору В |
0,214 |
Общее НСР |
0,566 |
Результаты и их обсуждение
Испытание при разном наборе сортов культуры чеснока позволило дифференцировать их по выраженности параметров адаптивности. Первый набор генотипов состоял из 7 сортов, второй– из 25 образцов. Экологическое испытание способствует выявлению сортов и гибридов, приспособленных к конкрет-нымусловиям выращивания, что в свою очередь позволяет сделать вывод о потенциале продуктивности и реакции генотипов на изменяющиеся условия среды. В таких условиях приобретает актуальность адаптивности: сочетание в генотипе высокой продуктивности с экологической устойчивостью. Используя метод генетического анализа, основанный на испытании генотипов в различных средах, были определены параметры адаптивной способности и экологической стабильности образцов чеснока озимого.
В результате анализа полученных данных (табл. 1) установлено, что генотипыАгатон, Горец и Союз и Юниор по параметру X i (урожайность) характеризуются наибольшим значением. Самыми стабильными из оцениваемых генотипов оказались генотипы Агатон (Sg i =4,30), Горец (Sg i =6,80) и Полет (Sg i =8,31). Среди генотипов, кроме образца Союз, не выявлено сильной реакции на изменяющиеся условия среды.
Из оцениваемых генотипов чеснока озимого превзошли контроль поурожайности в 1,2–1,89 раза все сорта, кроме сорта Полет. Самым нестабильным в группе оказался сорт Полесский сувенир и Союз, у которых параметр относительной стабильности (Sg i ) составил 29,48 и 29,17 соответственно. Отзывчивость на изменение условий выращивания (b i >1) проявлял генотип Союз.
Для отбора образцов, сочетающих урожайность со стабильностью, использовали комплексный показатель селекционная ценность генотипа(СЦГ i ).Следует отметить, что по комплексному показателю (СЦГ i ) выделились генотипы Агатон (СЦГ i =1,24) и Горец(СЦГ i =12,34), которые представляют интерес как источник хозяйственно ценных признаков.
Во втором наборе (табл. 2) по совокупности испытания в ряде сред генотипы чеснока озимого значительно отличаются между собой по параметру Х i (урожайность) от 4,70 т/га у генотипа БТ-18 до 15,37 т/га – у МГ4-18. Значение параметра ОАС i (общая адаптивная способность) у них соответственно от -5,25 до 5,41.
Различающиеся условия среды испытания обусловили различия по урожайности и определили их ранжирование по параметру Х i . Высокие значения параметра (Sg i ) относительной стабильности генотипов говорят об их низкой стабильности. Наибольшие значения параметра Sg i отмечены у генотипов БТ-18 (42,17), ЮМ1-18 (47,01), БГ2-18 (29,64). Генотипы CR1-18, CR2-18. БГ2-18, ЮМ1-18, БТ-18 характеризовались проявлением реакции на среду (bi), что свидетельствует об их отзывчивости на условия возделывания.

Таблица 2. Параметры адаптивной способности образцов чеснока озимого по общей урожайности (т/га), 2018–2022 годы Table 2. Parameters of the adaptive ability of winter garlic accessions by total yield (t/ha), 2018–2022
Образец |
X i |
ОАС i |
САС i |
Sg i |
b i |
СЦГ i |
ОР2–18 |
9,53 |
-,0,425 |
0,382 |
6,48 |
0,39 |
7,27 |
ОР4–18 |
13,34 |
3,38 |
0,534 |
5,48 |
0,41 |
10,67 |
ORS –18 |
9,44 |
-0,517 |
0,156 |
4,18 |
0,44 |
8,00 |
ОР5–18 |
12,52 |
2,56 |
1,368 |
9,34 |
0,917 |
8,25 |
ОР6–18 |
13,16 |
3,20 |
0,394 |
4,77 |
0,50 |
10,86 |
CR1–18 |
9,64 |
-0,319 |
1,039 |
10,57 |
1,28 |
5,92 |
CR2–18 |
10,12 |
0,160 |
2,018 |
14,04 |
1,71 |
4,94 |
ДВ–18 |
12,90 |
2,94 |
1,087 |
8,07 |
1,13 |
9,10 |
БГ2–18 |
7,97 |
-1,985 |
5,585 |
29,64 |
2,16 |
-0,64 |
БГ3–18 |
5,07 |
-4,885 |
0,367 |
11,94 |
0,58 |
2,86 |
БГ4–18 |
6,05 |
-3,90 |
1,461 |
19,96 |
1,38 |
1,64 |
ЮМ1–18 |
8,00 |
-1,959 |
14,14 |
47,01 |
1,18 |
-5,71 |
ММ2–18 |
15,2 |
5,24 |
2,024 |
9,35 |
1,72 |
10,01 |
БТ–18 |
4,70 |
-5,25 |
3,936 |
42,17 |
0,16 |
-2,52 |
ММ3–18 |
14,09 |
4,134 |
6,983 |
18,75 |
3,14 |
4,46 |
ББ1–18 |
5,40 |
-4,552 |
0,548 |
13,70 |
0,90 |
2,70 |
МГ1–18 |
15,29 |
5,334 |
1,583 |
8,22 |
1,25 |
10,70 |
БМ–18 |
11,02 |
1,060 |
0,223 |
4,29 |
-0,34 |
9,29 |
ББ2–18 |
8,52 |
-1,439 |
0,413 |
7,55 |
0,67 |
6,17 |
МГ3–18 |
9,14 |
-0,817 |
0,814 |
9,87 |
0,93 |
5,83 |
ББ4–18 |
11,82 |
1,86 |
0,593 |
6,51 |
-0,003 |
9,01 |
МГ4–18 |
15,37 |
5,41 |
0,807 |
5,84 |
0,77 |
12,09 |
БК3–18 |
7,16 |
-2,797 |
1,374 |
16,37 |
1,44 |
2,88 |
BLI–18 |
6,14 |
-3,817 |
1,483 |
19,82 |
1,51 |
1,70 |
BR–18 |
7,34 |
-2,619 |
0,424 |
8,88 |
0,69 |
4,96 |
По фактору А |
0,221 |
По фактору В |
0,099 |
Общее НСР |
0,495 |
Различающиеся условия среды испытания обусловили различия по урожайности и определили их ранжирование по параметру Х i . Высокие значения параметра (Sg i ) относительной стабильности генотипов говорят об их низкой стабильности. Наибольшие значения параметра Sgi отмечены у генотипов БТ-18 (42,17), ЮМ1-18 (47,01), БГ2-18 (29,64). Генотипы CR1-18, CR2-18. БГ2-18, ЮМ1-18, БТ-18 характеризовались проявлением реакции на среду (bi), что свидетельствует об их отзывчивости на условия возделывания.
Генотипы ОР2-18, ОР4-18, ORS-18, ОR6–18, БГ3–18, БТ-18, БМ–18, МГ4–18 и др. характеризовались стабильной урожайностью в годы исследований и не проявляли реакции на изменение условий среды. Относительно низкая стабильность по урожайности и отзывчивость на улучшение условий среды значительно снижают СЦГ i генотипов БГ2–18, БГ4–18, ЮМ1–18, БГ4–18. Данные образцы обладают отрицательным эффектом параметра ОАС i . Высокое значение комплексного показателя (СЦГ i ) у ОР4–18(10,67), ОР6–18 (10,86), ММ2–18 (10,01), МГ1-18 (10,70), БМ-18 (9,29), МГ4–18 (12,09), позволяют их выделить среди других генотипов чеснока озимого. Данные клоны обладают высокой урожайностью и экологической стабильностью по изучаемому признаку и представляют практическую ценность для селекции со стабильной урожайностью в зоне умеренного климата.
Результаты полученных данных при изучении реакции генотипов на среду (рис.) показали, что по урожайности из 25 генотипов 44% (11) отличались нестабильностью с положительной реакцией на среду, а 56% (14) были стабильными.
Заключение
Выявлено разнообразие среди сортов чеснока озимого по основным параметрамадаптивности. Различие поурожайности между наборами генотипов и условиями испытания по годам свидетельствует о взаимосвязи генотипа и среды, и необходимости использования в производстве взаимодополняющих сортов с разной нормой реакции, способных стабилизировать урожайность культуры в зоне возделывания.
В селекции на урожайность и экологическую стабильность среди генотипов чеснока озимого интерес представляют Беловежский, Горец и Юниор. Генотипы Агатон, Горец, Юниор характеризуются высоким значением параметра СЦГ i (от 10,79 до 12,61), которые представляют интерес как источники хозяйственно ценных признаков.
Являясь узкоспециализированными сортами, они не проявляют отзывчивость на повышение урожайности, но в худших условиях среды являются лучшими. Для селекционной работы ценность представляют клоны ОР4-18, CR1–18, CR2–18, БГ3–18,
ММ2–18, ББ1–18, МГ1–18, МГ3–18, БК3–18, BLI–18, как источники экологическойустойчивости(b i <1), стабильности признака в меняющихся условиях и низком значении параметра S gi .
Таким образом, исследованиями выявлено разнообразие среди генотипов по основным параметрам адаптивности, в том числе по СЦГ i . Анализ результатов исследований позволяет определить общие свойства у генотипов, отличающихся высо-кимуровнем параметра СЦГ i или различия между ними идругие вопросы специфики генотипов с различным сочетанием параметров адаптивности и стабильности. Специфика состоит в сочетании максимальных значений уровня параметров X i , ОАС i , CAC i , при значительной отзывчивости на улучшение условий среды (b i ) и средней относительной стабильности. Генотип с низким значением параметра СЦГ i может быть высокостабильным и служить источником этого свойства. При обратном варианте он может быть использован в качестве родительской формы для передачи потомству свойства продуктивности в сочетании со стабильностью.
Об авторах:
587 p. (In Russ.)
123 p. (In Russ.)
Список литературы Комплексная оценка параметров адаптивной способности и экологической стабильности генотипов для селекции чеснока озимого
- Алексеева М.В. Чеснок. М.: Россельхозиздат, 1979. 102 с.
- Лихацкий В.И. Чеснок: биология и технология выращивания. Киев: УСХА, 1990. 97 с.
- Попков В.А. Чеснок: биология, технология, экономика. Минск: Наша Идея, 2012. 768 с.
- Скорина В.В., Кохтенкова И.Г. Сравнительная оценка коллекционных сортообразцов чеснока озимого по урожайности. Овощи России. 2021;(3):60-67. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2021-3-60-67. EDN QVHPTV.
- Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений. Кишинев: Штиинца, 1980. 587 с.
- Середин Т.М. Селекция чеснока озимого на качество. Москва-Омск: ЛИТЕРА, 2018. 116 с.
- Скорина В.В., Берговина И.Г., Скорина Вит. В. Селекция чеснока озимого. Горки, 2014. 123 с.
- Скорина В.В., Кохтенкова И. Г., Берговина И. Г. Межсортовые различия сортов чеснока озимого по биохимическим показателям. Известия ФНЦО. 2019;(1):160-162. https://doi.org/10.18619/2658-4832-2019-1-160-162. EDN BCXYKV.
- Скорина В.В., Купреенко Н.П., Корецкий В.В. Оценка исходного материала чеснока озимого на накопление селена. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2020;(3):149-153.
- Пивоваров В.Ф., Добруцкая Е.Г. Экологические основы селекции и семеноводства овощных культур. М., 2000. 592 с.
- Лахин А.С. Чеснок. Алма-Ата: Кайнар, 1978. 184 с.
- Пивоваров В.Ф., Ершов И.И., Агафонов А.Ф. Луковые культуры. М., 2001. 499 с.
- Кохтенкова И.Г., Скорина В.В., Купреенко Н.П., Скорина Вит. В. Чеснок. Биология, селекция, агротехника возделывания: рекомендации. Горки: БГСХА, 2020. 63 с.
- Богатыренко А.К. Чеснок. Киев. Урожай, 1977. 124 с.
- Эренбург П.М., Лахин А.С. Лук и чеснок. Алма-Ата: Кайнар, 1971. 143 с.
- Жученко А.А., Урсул А.Д. Стратегия адаптивной интенсификации сельскохозяйственного производства. Кишинев: Штиинца, 1983. 304 с.
- Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Генотип и среда в селекции растений. Ин-т генетики и цитологии АН БССР. Минск: Наука и техника, 1989. 191 с.
- Кильчевский А.В. Комплексная оценка среды как фона для отбора в селекционной программе. Докл. АН БССР. 1986;30(9):846-849.
- Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Метод оценки адаптивной способности и стабильности генотипов, дифференцирующей способности среды. Сообщение I. Обоснование метода. Генетика. 1985;21(9):1481-1490.
- Пакудин В.З. Параметры оценки экологической пластичности сортов. Теория отбора в популяциях растений. Новоссибирск, 1976. С. 178-189.
- Удовенко Г.В. Физиологические механизмы адаптации растений к различным экстремальным условиям. Труды по прикл. ботанике, генетике и селекции. 1979;64(3): 5-22.
- Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Определение адаптивной способности генотипов и дифференцирующей способности среды. Докл. АН БССР. 1985;29(4):374-376.
- Кильчевский А.В., Хотылева Л.В. Экологическая селекция растений. Минск: Технология, 1997. 372 с.
- Лакин Г.Ф. Биометрия: учеб. пособие для биол. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1990. 352 с.
- Методические указания по селекции луковых культур. М., 1997. 118 с.
- Методические указания по селекции репчатого лука и чеснока. М., 1984. 36 с.
- Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.