Крупнозерный сорт пырея сизого (Thinopyrum intermedium) сова как альтернатива многолетней пшенице

Крупнозерный сорт пырея сизого (Thinopyrum intermedium) сова как альтернатива многолетней пшенице

Автор: Шаманин В.П., Моргунов А.И., Айдаров А.Н., Шепелев С.С., Чурсин А.С., Потоцкая И.В., Хамова О.Ф., Дехан Л.Р.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Агросистемы будущего альтернативные культуры

Статья в выпуске: 3 т.56, 2021 года.

Бесплатный доступ

В последние десятилетия в связи с потеплением климата, экологическими угрозами и возрастанием энергоемкости зернового производства в качестве альтернативы однолетним сельскохозяйственным культурам предложено шире использовать многолетние культуры как более устойчивые к негативным биотическим и абиотическим факторам среды. Крупнозерный сорт пырея сизого Сова выведен в Омском ГАУ посредством массового отбора перезимовавших биотипов из популяции пырея сизого Thinopyrum intermedium (Host) Barkworth & D.R. Dewey, полученной из The Land Institute (Канзас, США), с последующим направленным переопылением и созданием новой зимостойкой популяции. В 2020 году сорт включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, для выращивания во всех регионах Российской Федерации. В настоящей работе впервые показано биологическое и хозяйственное значение крупнозерного сорта пырея сизого Сова в качестве альтернативы многолетней пшенице. Сорт Сова рекомендован для возделывания в течение четырех-шести лет на зерновые и кормовые цели, формирует высокобелковое зерно и сено хорошего качества. Цель исследования - оценить хозяйственно полезные признаки нового крупнозерного сорта пырея сизого Сова в условиях южной лесостепи Западной Сибири, а также определить корреляцию между компонентами колоса и высотой растения для повышения эффективности отбора на увеличение массы 1000 зерен. Исследования проводили на опытном поле Омского ГАУ в условиях южной лесостепи Западной Сибири в 2015-2019 годах. Материалом для исследований служили новый крупнозерный сорт пырея сизого Сова, сорт озимой мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) Омская 4, сорта яровой мягкой пшеницы ( T. aestivum L.) Элемент 22 и Памяти Азиева. Оценивали компоненты продуктивности у 100 колосьев пырея сизого: массу и длину колоса, число колосков и зерен в колосе, массу зерна с колоса и др. Рассчитывали массу 1000 зерен в колосе и коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза (Кхоз.) колоса. Определяли урожайность зерна и вегетативной массы. Анализировали корреляции между компонентами продуктивности и высотой растений. Изучали морфометрические параметры зерновки сорта Сова и яровой мягкой пшеницы Памяти Азиева (площадь, периметр, длина, ширина и циркулярность). Оценивали качество зерна и сена. У пырея сизого, озимой пшеницы сорта Омская 4 и яровой сорта Элемент 22 определяли длину, ширину, средний диаметр, объем, основную площадь, число корневых кончиков, суммарную длину корней. Оценивали биологическую активность ризосферы пырея сизого в сравнении с сортами озимой пшеницы Омская 4 и яровой мягкой пшеницы Элемент 22. В фазу кущения, после перезимовки и в фазу колошения отбирали пробы почвы для учета микроорганизмов. Установлено, что урожайность зерна, зеленой массы и сена у сорта Сова в течение трех лет репродукции возрастала с каждым годом и в среднем составила соответственно 9,2; 210,3 и 71,0 ц/га. Показатели качества зерна были высокими - 19,4 % белка и 36,3 % клейковины. Число зерен в колосе в среднем составляло более 50 шт., масса 1000 зерен - 9,7 г, Кхоз. колоса - 51 %. Длина корней у сорта Сова была в 6,9-9,8 раза больше, а площадь поверхности всех корней - в 8,0 раза больше, чем у озимой и яровой мягкой пшеницы. Суммарная численность агрономически важных групп микроорганизмов у сорта Сова оказалась выше в 2,2 раза, интенсивность процесса минерализации (по соотношению обилия микроорганизмов на крахмал-аммиачном и мясопептонном агаре) - на 58 % выше по сравнению с озимой пшеницей Омская 4. Интенсивность разложения целлюлозы была на 13,7 и 21,4 % выше, чем у сортов пшеницы. Изучение корреляционных связей между массой 1000 зерен, высотой растения и признаками продуктивности выявило целесообразность отбора более короткостебельных биотипов с меньшим числом колосков и зерен в главном колосе для дальнейшего увеличения крупности зерновки.

Еще

Пырей сизый, яровая пшеница, озимая пшеница, селекция, многолетние культуры, сорт сова, колос, хозяйственно ценные признаки, корреляция, урожайность, зерно, сено, качество зерна, корни, ризосферные микроорганизмы

Короткий адрес: https://sciup.org/142231362

IDR: 142231362   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2021.3.450rus

Список литературы Крупнозерный сорт пырея сизого (Thinopyrum intermedium) сова как альтернатива многолетней пшенице

  • de Oliveira G., Brunsell N.A., Crews T.E., DeHaan L.R., Vico G. Carbon and water relations in perennial Kernza (Thinopyrum intermedium): an overview. Plant Science, 2020, 295 (doi: 10.1016/j.plantsci.2019.110279).
  • Glover J.D., Reganold J.P., Bell L.W., Borevitz J., Brummer E.C., Buckler E.S., Cox C.M., Cox T.S., Crews T.E., Culman S.W., DeHaan L.R., Eriksson D., Gill B.S., Holland J., Hu F., Hulke B.S., Ibrahim A.M.H., Jackson W., Jones S.S., Murray S.C., Paterson A.H., Ploschuk E., Sacks E.J., Snapp S., Tao D., Van Tassel D.L., Wade L.J., Wyse D.L., Xu Y. Increased food and ecosystem security via perennial grains. Science, 2010, 328(5986): 1638-1639 (doi: 10.1126/sci-ence.1188761).
  • DeHaan L.R., Larson S., López-Marqués R.L., Wenkel S., Gao C., Palmgren M. Roadmap for accelerated domestication of an emerging perennial grain crop. Trends in Plant Science, 2020, 25(6): 525-537 (doi: 10.1016/j.tplants.2020.02.004).
  • DeHaan L.R., Ismall B.R. Perennial cereals provide ecosystem benefits. Cereal Foods World, 2017, 62(6): 278-281 (doi: 10.1094/CFW-62-6-0278).
  • Цицин Н.В. Отдаленная гибридизация растений. М., 1954.
  • Цицин Н.В. Многолетняя пшеница. М., 1978.
  • Suneson C., El Sharkawy A., Hall W.E. Progress in 25 years of perennial wheat breeding. Crop Science, 1963, 3(5): 437-439 (doi: 10.2135/cropsci1963.0011183X000300050021x).
  • Упелниек В.П., Белов В.И., Иванова Л.П., Долгова С.П., Демидов А.С. Наследие акаде-мика Н.В. Цицина — современное состояние и перспективы использования коллекции промежуточных пшенично-пырейных гибридов. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012, 16(3): 667-674.
  • Sibikeev S.N., Voronina S.A., Krupnov V.A. Genetic control for resistance to leaf rust in wheat-Agropyron lines: Agro 139 and Agro 58. Theor. Appl. Genet., 1995, 90(5): 618-620 (doi: 10.1007/bf00222124).
  • Sipos T., Halasz E. The role of perennial rye (Secale cereale ½ S. montanum) in sustainable agricul-ture. Cereal Research Communications, 2007, 35(2): 1073-1075 (doi: 10.1556/CRC.35.2007.2.227).
  • Mujeeb-Kazi A., Cortes A., Gul A., Farooq M., Majeed F. Ahmad I., Bux H., William M., Rosas V., Delgad R. Production and cytogenetics of a new Thinopyrum elongatum/Triticum aes-tivum hybrid, its amphiploid and backcross derivatives. Pakistan Journal of Botany, 2008, 40(2): 565-579.
  • Salina E.A., Adonina I.G., Badaeva E.D., Kroupin P., Stasyuk A., Leonova I.N., Shishkina A., Divashuk M.G., Starikova E., Khuat T.M.L., Syukov V., Karlov G. A Thinopyrum intermedium chromosome in bread wheat cultivars as a source of genes conferring resistance to fungal diseases. Euphytica, 2015, 204(1): 91-101 (doi: 10.1007/s10681-014-1344-5).
  • Hayes R.C., Wang S., Newell M.T., Turner K., Larsen J., Gazza L., Anderson J.A., Bell L.W., Cattani D.J., Frels, K., Galassi E., Morgounov A.I., Revell C.K., Thapa D.B., Sacks E.J., Sa-meri M., Wade L.J., Westerbergh A., Shamanin V., Amanov A., Li G.D. The performance of early-generation perennial winter cereals at 21 sites across four continents. Sustainability, 2018, 10(4): 1124 (doi: 10.3390/su10041124).
  • Hayes R.C., Newell M.T., DeHaan L.R., Murphy K.M., Crane S., Norton M.R., Wade L.J., New-berry M., Fahim M., Jones S.S., Cox T.S., Larkin P.J. Perennial cereal crops: an initial evaluation of wheat derivatives. Field Crops Research, 2012, 133: 68-89 (doi: 10.1016/j.fcr.2012.03.014).
  • McFadden E.S., Sears E.R. The origin of Triticum spelta and its free-threshing hexaploid relatives. Journal of Heredity, 1946, 37(3): 81-89 (doi: 10.1093/oxfordjournals.jhered.a105590).
  • Harlan J.R., deWit J.M.J. Toward a rational classification of cultivated plants. Taxon, 1971, 20(4): 509-517 (doi: 10.2307/1218252).
  • Mujeeb-Kazi A., Hettel G.P. Utilizing wild grass biodiversity in wheat improvement: 15 years of wide cross research at CIMMYT. Mexico, 1995.
  • Curtin S.J., Voytas D.F., Stupar R.M. Genome engineering of crops with designer nucleases. The Plant Genome, 2012, 5(2): 42-50 (doi: 10.3835/plantgenome2012.06.0008).
  • Becker R., Wagoner P., Hanners G.D., Saunders R.M. Compositional, nutritional and func-tional-evaluation of intermediate wheatgrass (Thinopyrum intermedium). Journal of Food Processing and Preservation, 1991, 15(1): 63-77 (doi: 10.1111/j.1745-4549.1991.tb00154.x).
  • Rahardjo C.Р., Gajadeera C.S., Simsek S., Annor G.A., Schoenfuss T.C., Marti A., Ismail B.P. Chemical characterization, functionality, and baking quality of intermediate wheatgrass (Thinopyrum intermedium). Journal of Cereal Science, 2018, 83(4): 266-274 (doi: 10.1016/j.jcs.2018.09.002).
  • Tyl C.E., Ismail B.P. Compositional evaluation of perennial wheatgrass (Thinopyrum intermedium) breeding populations. International Journal of Food Science & Technology, 2019, 54(3): 660-669 (doi: 10.1111/ijfs.13925).
  • Dick C., Cattani D., Entz M.H. Kernza intermediate wheatgrass (Thinopyrum intermedium) grain production as influenced by legume intercropping and residue management. Canadian Journal of Plant Science, 2018, 98(6): 1376-1379 (doi: 10.1139/cjps-2018-0146).
  • Клупт С.Е., Хетагурова Ф.В., Частухин В.Я., Аристовская Т.В., Владимирская М.Е., Селибер Г.Л., Норкина С.П., Катанская Г.А., Лозина-Лозинский Л.К., Скалон И.С., Каш-кин П.Н., Румянцева В.М., Скородумова А.М., Голлербах М.М. Большой практикум по микробиологии: учебное пособие / Под общ. ред. Г.Л. Селибера. М., 1962.
  • Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970.
  • Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверцева Г.И. Практикум по микробиологии. 4-е изд., перераб. и доп. М., 1993.
  • Доспехов Б.A. Методикa полевого опытa (с основaми статистической обработки результатов исследований). М., 1985.
  • Клевенская И.Л. Олигонитрофильные микроорганизмы почв Западной Сибири. Новосибирск, 1974.
  • Синдирева А.В., Бобренко И.А. Методы экологических исследований: уч. пос. Омск, 2016.
  • Коробова Л.Н., Танатова А.В., Ферапонтова С.А., Шинделов А.В. Научно-методические рекомендации по использованию микробиологических показателей для оценки состояния пахотных почв Сибири. Новосибирск, 2013.
  • Тихомирова Л.Д. Способ определения эффективного плодородия почвы. А.с. 338196 (СССР) М. Кл. А. 01g 7/00. № 1432987/30-15. Заявл. 10.04.70. Опубл. 15.05.72. Бюл. № 16.
  • Jackson W. New Roots for Agriculture. University of Nebraska Press, Lincoln, 1980.
  • DeHaan L., Christians M., Crain J., Poland J. Development and evolution of an intermediate wheatgrass domestication program. Sustainability, 2018, 10(5): 1499 (doi: 10.3390/su10051499).
  • Bell L.W., Byrne F., Ewing M.A., Wade L.J. A preliminary whole-farm economic analysis of perennial wheat in an Australian dryland farming system. Agricultural Systems, 2008, 96 (1-3): 166-174 (doi: 10.1016/j.agsy.2007.07.007).
  • Marti A., Bock J.E., Pagani M.A., Ismail B., Seetharaman K. Structural characterization of pro-teins in wheat flour doughs enriched with intermediate wheatgrass (Thinopyrum intermedium) flour. Food Chemistry, 2016, 194: 994-1002 (doi: 10.1016/j.foodchem.2015.08.082).
  • Hřivna L., Zigmundová V., Burešová I., Maco R., Vyhnánek T., Trojan V. Rheological properties of dough and baking quality of products using coloured wheat. Plant Soil and Environ., 2018, 64(5): 203-208 (doi: 10.17221/62/2018-PSE).
  • Vico G., Brunsell N.A. Tradeoffs between water requirements and yield stability in annual vs. perennial crops. Advances in Water Resources, 2017, 112: 189-202 (doi: 10.1016/j.advwa-tres.2017.12.014).
  • Jacoby R., Peukert M., Succurro A., Koprivova A., Kopriva S. The role of soil microorganisms in plant mineral nutrition — current knowledge and future directions. Front. Plant Sci., 2017, 19(8): 1617 (doi: 10.3389/fpls.2017.01617).
  • Hassan M.K., McInroy J.A., Kloepper J.W. The interaction of Rhizodeposits with plant growth-promoting Rizobacteria in the rizosphere: a review. Agriculture, 2019, 9: 142 (doi: 10.3390/agri-culture9070142).
  • DuPont S.T., Beniston J., Glover J.D., Hodson A., Culman S.W., Lal R., Ferris H. Root traits and soil properties in harvested perennial grassland, annual, and never-tilled annual wheat. Plant Soil, 2014, 381(1-2): 405-420 (doi: 10.1007/s11104-014-2145-2).
  • Duchene O., Celette F., Barreiro A., Dimitrova Martensson L.-M., Freschet G.T., David C. Introducing perennial grain in grain crops rotation: the role of rooting pattern in soil quality management. Agronomy, 2020, 10(9): 1254 (doi: 10.3390/agronomy10091254).
  • McKenna T.P., Crews T.E., Kemp L., Sikes B.A. Community structure of soil fungi in a novel perennial crop monoculture, annual agriculture, and native prairie reconstruction. PLoS ONE, 2020, 15(1): e0228202 (doi: 10.1371/journal.pone.0228202).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp