Новые генетические ресурсы для улучшения качества гороха посевного (Pisum sativum L.)

Актуальность темы

В современном мире всё острее становится проблема производства высококачественного и натурального растительного белка. Одним из основных источников его являются зернобобовые культуры, а в России – горох.

В кормопроизводстве горох имеет значение как культура разностороннего использования. Его зерно используется для балансировки комбикормов по белку, вегетативные органы для получения зеленого корма, сена, сенажа и силоса [1, 2, 3]. В состав белка зернобобовых культур входят все необходимые для кормления животных аминокислоты. Высокая кормовая ценность зернобобовых культур обусловлена также наличием значительного количества свободных аминокислот, не входящих в состав белка и поэтому легко усваиваемых организмом, а также высоким содержанием и благоприятным сочетанием крахмала, жира, сахара, витаминов. Растворимость и усвояемость белка бобовых в 1,5-3 раза выше, чем зерновых злаков [4]. Белок бобовых не только сам хорошо усваивается животными, но и повышает усвоение белка других культур.

В расчете на единицу площади бобовые культуры дают больше белка, чем злаковые. Если в зерне кукурузы, ячменя и овса содержится 59, 70 и 83 г переваримого протеина в расчете на кормовую единицу (при 105-110 г по нормам), то в зерне гороха – 143-170 г [5, 6].

Последние 4 года интерес к гороху нарастал [7]. В 2017 году горох стал одной из тех немногих культур, посевные площади под которым в России достигли рекордного уровня–1328 тыс. га.

По данным ИА "АПК-Информ", в 2017 году валовой сбор зернобобовых культур в РФ составил 4,3 млн. тонн, в том числе – гороха 3,3 млн. тонн, что на 45% превысило показатель годом ранее и является максимально высоким годовым объемом для страны. При этом рекордные урожаи были достигнуты по основным зернобобовым культурам – гороху, нуту и чечевице [8].

Устранить дефицит растительного белка возможно при увеличении его производства.

Целью исследования является выделение новых источников с высоким содержанием белка и расширение генофонда исходного материала для создания новых высокобелковых сортов гороха в условиях Среднего Урала.

Материалы и методы.

Исследования проводили в ФГБНУ «Уральский НИИСХ» на полях Красноуфимского селекционного центра, расположенных на юго-западе Свердловской области в северной лесостепи Предуралья в 2015-2017 гг. Объект исследований – коллекция гороха посевного, представленная образцами из Федерального исследовательского центра «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова» (ВИГРР) и перспективными сортами различных селекционных учреждений в количестве 230 и 276 и 236 образцов соответственно. (Pisum sativum L.). Предшественник – яровая пшеница в 2015, чистый пар в 2016 году и в 2017 году–рапс на зеленую массу. Агротехника – общепринятая для гороха в зоне Среднего Урала [9]. Семена высевали сеялкой ССФК-7, учетная площадь делянок – 3м2, норма высева – 120-150 зерен на 1м2 в трехкратной повторности. Стандартные сорта: Красноуфимский 11 для усатых форм и

Марафон для листочковых форм. Закладывали учетные площадки, где проводился биометрический анализ: высота растений, число продуктивных узлов, число бобов на растении, число и масса семян с растения. Уборку учетных площадок проводили вручную. В течение вегетации проводились фенологические наблюдения по фазам развития: всходы, цветение, восковая спелость, глазомерная оценка общего состояния сортов в период цветения и перед уборкой. Уборка проводили комбайном «Hégé 125». Учет урожая проводили путем взвешивания зерна со всей делянки. С каждой делянки брали пробу зерна содержания белка в зерне.

Изучение коллекции гороха вели в соответствии с методическими указаниями ВИР [11] и методикой государственного сортоиспытания [10]. Содержание протеина определяется по Къельдалю. Математическая обработка данных проводилась по Б.А. Доспехову [12].

Результаты исследований

За годы исследований (2015–2017 гг.) наблюдалось сильное колебание погодных условий в период вегетации. Погода в 2015 году стояла холодная и дождливая. В период цветения - налива зерна температура воздуха была на 1°С ниже среднемноголетних, осадков выпало 137,0 мм, что на 204,5 % больше от среднемноголетних. ГТК за весь вегетационный период равен был 2. В 2016 году, наоборот, на протяжении всего вегетационного периода наблюдался дефицит осадков. В весенне-летний период от посева до уборки выпало 136,3 мм осадков, что составило 54,3% от среднемноголетних показателей. Среднесуточная температура воздуха в период вегетации растений гороха составила 16,7°С, что на 1°С больше среднемноголетней. Среднесуточная относительная влажность воздуха была ниже среднемноголетнего значения во все межфазные периоды. На засушливые условия для развития и роста растений указывает очень низкое значение гидротермического коэффициента за весь вегетационный период (ГТК = 0,7). 2017 год отличался экстремальными погодными условиями, сложившимися в период вегетации всех сельскохозяйственных культур, в том числе и гороха. В весенне-летний период выпало 362,8 мм осадков, что составило 145,1% от среднемноголетних показателей. Среднесуточная температура воздуха в период вегетации растений составила 14,7С°, что на 0,6 С° ниже среднемноголетней. Гидротермический коэффициент равен 2,4.

В таблице представлены результаты изучения семенной продуктивности и содержания белка выделившихся сортов и номеров из Федерального исследовательского центра «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н. И. Вавилова» (ВИГРР) и перспективными сортами различных селекционных учреждений.

Таблица. Урожайность и содержание белка в зерне (2015-2017 гг.).

В результате проведенных исследований в 2015-2017 гг. получили данные, что изученные сорта гороха превышают стандарты по содержанию белка в зерне, а вот по урожайности уступают. В средне за три года изучения вегетационный период у изучаемых сортов составил 71 – 79 дней, у стандартов Марафон и Красноуфимский 11 – 74 и 77 дней соответственно. Сбор белка у изучаемых культур в среднем за годы исследования составил от 10,4-36,5 г/м2. Наибольший сбор белка был у сорта Эдем (36,5 г/м2) при урожайности 157 г/м2 и содержанием белка 23,1 %. Наименьший сбор белка был у сорта Варяг.

Выводы и рекомендации

Селекция гороха на повышение селекционной продуктивности часто сопровождается снижением белка в зерне. В связи с этим необходимо вести целенаправленную селекцию на создание сортов, совмещающих высокие показатели урожайности и содержания белка. Сорта гороха Эдем (ФГБНУ «Уральский НИИСХ»), Чишминский 210 (ФГБНУ «Башкирский НИИСХ»), Вита (ФГБНУ «Фаленская селекционная станция НИИСХ Северо-Востока») и номера 10-148 и 17-737 (ФГБНУ «Уральский НИИСХ») сочетают урожайность с повышенным содержание белка. Сорта гороха Варяг (ФГБНУ «Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий»), Аксайский усатый 4 (ФГБНУ «Донской зональный НИИСХ»), Hja 51667 (Финляндия) могут использоваться в качестве доноров высобелковости. Дальнейшее испытание и внедрение таких форм обеспечит постепенное увеличение производства высокобелкового и востребованного сырья.