Оценка исходного материала для селекции сои в условиях южной лесостепи Западной Сибири

Соя – основная белково-масличная культура современного мирового земледелия, не имеющая себе равных по содержанию в семенах биологически ценного белка и жира. Она занимает первое место в мире среди зернобобовых культур по посевным площадям [1].

По данным Федеральной службы государственной статистики, Россия занимает 8-е место в мире по площади посева этой культуры (2,0 млн га, или 1,6% мировой площади).

К сожалению, во многих районах Сибири соя не имеет широкого распространения. Между тем исследования и производственный опыт в Омской области (Одесский, Исиль-кульский, Омский районы) показывают реальную возможность стабильного получения зерна сои в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

В селекции сои применяются различные методы создания нового исходного материала. Большие перспективы открылись с применением биотехнологических методов (сомакло-нальная изменчивость и мутагенез in vitro).

Установлено, что сомаклональные варианты сои отличаются от исходных форм по качественным и количественным признакам.

Использование сомаклональной изменчивости в селекции сои дает возможность повышать устойчивость новых сортов к биотическим стрессам и увеличить их адаптивность к меняющимся условиям среды [2].

В 2014 г. посевные площади под посевами сои в Омской области составили 5,6 тыс. га. Увеличение площади возделывания сои в Сибири может произойти за счет создания и распространения новых адаптивных сортов с повышенной технологичностью (дружным созреванием, отсутствием полегания и неосыпаемостью зерна), а также с высоким качеством продукции.

Цель исследований заключалась в том, чтобы оценить сомаклональные линии сои по комплексу хозяйственно-ценных признаков в агроэкологических условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Объекты и методы

В опыте изучалось 10 оригинальных сомаклональных линий сои 2-го поколения. Семена высевали вручную на глубину 5–6 см, количество семян в одном рядке – 40 шт., площадь питания растений 60 х 5 см, срок посева 18–20 мая, предшественник – картофель, повторность – трехкратная. В качестве контроля высевали исходные сорта СибНИСХоз 6 и Дина. Уборка проводилась вручную по мере созревания растений.

Фенологические наблюдения проводились по основным фазам развития растений. Структура урожая была определена согласно Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [3]. Биохимический анализ семян (содержание белка (N×6,25) и жира) проводился в лаборатории физиологии и биохимии растений ФГБНУ «СибНИИСХ». Статистическая обработка результатов исследования проводилась по методике Б.А. Доспе-хова [4]. Гидротермические условия в годы исследований изучались по материалам наблюдений Омской метеорологической станции [5].

Почва опытного участка лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая с содержанием гумуса 6,4%. Характеризуется очень низким содержанием подвижного азота (4,6–4,8 мг/кг), высоким содержанием подвижного фосфора (375,0– 380,0 мг/кг) и очень высоким содержанием обменного калия (250,0–254,0 мг/кг).

Гидротермические условия в годы проведения исследований были контрастными. Так, 2013 г. характеризовался как влажный (ГТК = 1,12), 2014 г. был недостаточно увлажненным (ГТК = 0,69).

Количество осадков, выпавших за период вегетации культуры в 2013 г., оказалось равным 217 мм, а в 2014 – 135 мм, что составило 109,5 и 67,0% к норме соответственно.

В оба года исследования был отмечен существенный дефицит тепла в первой половине вегетационного периода.

Результаты исследований

Полевая всхожесть и сохранность растений обусловлены устойчивостью сорта к условиям среды. Исследования показали, что изучаемые сортообразцы характеризовались высокими показателями полевой всхожести семян и сохранности растений.

В среднем за 2013 – 2014 гг. показатели полевой всхожести семян всех сортообразцов сои колебались в пределах от 62,5 до 93,8%. В 2013 г. изучаемые образцы характеризовались наибольшими значениями этого показателя.

Максимальное значение полевой всхожести отмечено у сортообразцов R 1212-1 и R 129-1 – 93,8 и 88,8% соответственно. Наименьшая полевая всхожесть наблюдалась у исходных сортов СибНИИСХоз 6 (62,5%) и Дина (63,8%) (табл. 1).

Таблица 1

Полевая всхожесть семян и сохранность растений сои в среднем за 2013 – 2014 гг., %

Образец	Полевая всхожесть семян		Сохранность растений
	2013-2014 гг.	± к исходному сорту	2013–2014 гг.	± к исходному сорту
СибНИИСХоз 6	62,5	–	98,1	–
R 127-1	75,0	+12,5	98,0	–0,1
R 128-2	72,5	+10,0	98,0	–0,1
R 128-3	83,8	+21,3	92,2	–5,9
R 129-1	88,8	+26,3	83,2	–14,9
R 129-2	75,0	+12,5	91,1	–7,0
R 1210-1	82,5	+20,0	87,1	–11,0
R 1211-1	77,5	+15,0	95,7	–2,4
Дина (исходный сорт)	63,8	–	86,7	–
R 1212-1	93,8	+30,0	94,1	+7,4
R 1212-2	71,3	+7,5	95,0	+8,3
R 1212-3	78,8	+15,0	95,6	+8,9
Среднее	77,1	–	92,9	–
НСР 05	32,6	–	15,3	–

По полевой всхожести семян все изучаемые сомаклональные линии превышали исходные сорта СибНИИСХоз 6 и Дина. Наибольшее превышение этого показателя было отмечено у линий R 129-1, R-128-3, R 1210-1 (исходный сорт СибНИИСХоз 6), а также у линий R 1212-1, R 1212-3 (исходный сорт Дина).

Показатель сохранности растений является важным и говорит о степени толерантности растений к различным условиям среды.

В среднем за годы изучения сомаклоны показывали достаточно высокую сохранность растений 87,1–97,1%, что вполне достаточно для формирования полноценного урожая. В 2014 г. этот показатель был наибольшим.

Следует отметить, что сомаклональные линии по изучаемому показателю находились примерно на уровне с контролями (снижение или превышение показателей не превышало значений НСР 05 ).

Продолжительность вегетационного периода является важнейшим признаком, показывающим возможность возделывания культуры в изучаемых условиях. В Западной Сибири вегетационный период сои имеет особую важность [6].

У изучаемых сортообразцов сои за годы исследований продолжительность вегетационного периода была различной: в 2013 г. его длина варьировала от 123 до 131 сут., в 2014 г. – от 117 до 128 сут. В 2013 г. межфазные периоды за счет избыточного увлажнения были длиннее, чем в 2014 г. (табл. 2).

Все исследуемые сортообразцы сои по продолжительности периода вегетации можно отнести к следующим группам спелости:

• –    среднескороспелые (111 – 120 дн) – СибНИИСХоз 6, R 129-2, R 1211-1, Дина, R 1212-1;

• –    среднеспелые (121 – 130 дн) – R 127-1, R 128-2, R 128-3, R 129-1, R 1210-1, R 1212-2, R 1212-3.

Максимальный по продолжительности вегетационный период в среднем за годы исследований был отмечен у сортообразцов R 128-2 (128 и 131 сут.) и R 1212-2 (128 и 131 сут.). Сортообразцы R 129-2 и R 1211-1 показали себя как наиболее скороспелые – 117 и 115 сут. соответственно. Достоверное сокращение вегетационного периода отмечено лишь у сома-клонов сорта СибНИИСХоз 6 – R 127-1 и R 129-1.

Таблица 2

Продолжительность межфазных и вегетационного периодов (сут.) у сомаклонов сои в среднем за 2013–2014 гг.

Образец	Всходы – цветение	Цветение – созревание	Вегетационный период
СибНИИСХоз 6	44,0 ± 2,0	67,0 ± 5,0	127,0 ± 2,0
R 127-1	41,0 ± 2,0	67,5 ± 3,5	122,5 ± 0,5*
R 128-2	45,0 ± 4,0	70,0 ± 7,0	129,5 ± 1,5
R 128-3	42,5 ± 2,5	70,5 ± 5,5	128,0 ± 2,0
R 129-1	45,5 ± 4,5	62,5 ± 6,5	123,0 ± 0,0*
R 129-2	46,0 ± 2,0	59,5 ± 5,5	121,0 ± 4,0
R 1210-1	48,5 ± 2,5	55,5 ± 4,5	122,0 ± 2,0
R 1211-1	44,5 ± 2,5	61,0 ± 6,0	121,0 ± 2,0
Дина (исходный сорт)	46,5 ± 2,5	60,5 ± 6,5	124,5 ± 2,5
R 1212-1	45,0 ± 2,0	64,0 ± 4,0	125,0 ± 1,0
R 1212-2	47,5 ± 3,5	64,5 ± 6,5	129,5 ± 1,5
R 1212-3	47,5 ± 2,5	62,5 ± 5,5	128,0 ± 2,0

*Достоверно при Р = 0,05.

Высота растений является одним из важнейших показателей, так как высокие растения более технологичны при уборке и имеют более высокую урожайность. В среднем за годы изучения высота растений колебалась от 56,4 до 79,8 см (табл. 3). В 2014 г. высота растений была ниже в сравнении с 2013 г. – 65,3 и 78,5 см соответственно. Наиболее длинный стебель по сравнению с другими образцами сформировали линии R 1212-1 (75,3 см), R 1212-2 (76,7 см), R 1212-3 (75,0 см). Полегаемости побегов в годы исследований не наблюдалось.

Сортообразцы R 1212-1, R 1212-2 и R 1212-3 превышали показатели исходного сорта Дина по высоте растений. У всех растений был более толстый стебель, крупные темнозеленые листья, в то время как у сорта Дина листья были светло-зеленые.

По сравнению с исходным сортом СибНИИСХоз 6 исследуемые сомаклоны имели наибольшие показатели по площади листьев и размеру всех репродуктивных органов. Листья у исследуемых линий в сравнении с контролем имели сильную опушенность.

Высота прикрепления первого боба определяет пригодность сорта к механизированной уборке. В среднем по изучаемым образцам этот показатель составил 15,9 см. Все линии, за исключением R 1211-1, достоверно превысили по этому показателю исходный сорт СибНИИСХоз 6. Достоверное превышение изучаемого показателя было отмечено и для линий сорта Дина.

В 2013 г. в среднем по сортообразцам сформировалось большее количество продуктивных узлов в сравнении с 2014 г. – 15,5 и 13, 9 шт. соответственно.

В среднем за исследуемый период у сои сформировалось 14,8 продуктивных узлов на одно растение. Максимальное количество продуктивных узлов сформировалось у сортооб-разцов R-128-2 (16,6 шт.) и R 1212-3 (16,3 шт). Достоверное превышение над контролем, сортом Дина, по этому показателю было отмечено лишь для линии R 1212-3, все другие линии находились на одном уровне с сортами-контролями.

На растениях в среднем по годам образовалось 31,3 бобов и 60,5 семян. Наибольшие значения этих показателей отмечены у сортообразцов R 128-2 (16,5 бобов; 35,8 семян) и R 1212-3 (16,2 бобов; 34,3 семян), наименьшее у сорта Дина – 24,5 бобов и 48,5 семян. У всех сортообразцов сформировались бобы с 1–3 семенами, преобладали 2-семянные бобы.

Таблица 3

Показатели структуры урожая сомаклональных линий сои в среднем за 2013–2014 гг.

Образец	Высота растения, см	Высота прикрепления первого боба, см	На одно растение				Масса зерна с 1 м2, кг
			Число продуктивных узлов, шт.	Число бобов, шт.	Число семян, шт.	Масса семян, г
СибНИИСХоз 6 (исходный сорт)	61,4	11,4	15,8	33,3	57,2	10,3	1,4
R 127-1	73,5	17,1	15,2	32,2	65,6	11,2	1,5
R 128-2	73,5	16,2	16,6	35,8	68,3	12,3	1,6
R 128-3	72,4	15,9	14,6	29,3	57,6	9,4	1,3
R 129-1	72,0	15,7	13,4	27,7	52,7	9,3	1,2
R 129-2	72,0	15,6	15,8	33,7	68,3	13,1	1,7
R 1210-1	69,6	15,4	13,6	28,2	56,5	9,5	1,3
R 1211-1	73,6	14,6	15,1	33,2	64,9	12,4	1,7
Дина (исходный сорт)	68,2	13,1	12,5	24,5	48,5	8,2	1,1
R 1212-1	75,3	18,5	13,3	28,9	54,9	9,8	1,3
R 1212-2	76,7	18,2	14,7	32,5	61,9	11,5	1,5
R 1212-3	75,0	18,5	16,3	34,3	69,9	13,5	1,8
В среднем сортам	72,0	15,9	14,8	31,1	60,5	10,9	1,4
НСР 05	12,5	3,8	3,7	10,3	14,4	3,9	0,5

В 2013 г. у исходного сорта СибНИИСХоз 6 было сформировано 41,1 бобов на одном растении, что значительно превысило показатель исследуемых сортообразцов, который в среднем составил 31,6 шт. на растение. Этот же показатель в 2014 г. у исходного сорта СибНИИСХоз 6 был ниже, чем у исследуемых сортообразцов, – 25,4 и 31,2 шт. соответственно.

В 2013 г. у всех сортообразцов на одном растении было сформировано большее число семян, чем в 2014 г. В среднем за годы исследований величина этого показателя по изученным сортообразцам составила 60,5 шт. Показатель массы семян с растения колебался от 8,2 до 13,5 г и в среднем по образцам составил 10,9 г.

Масса зерна с 1 м2 напрямую зависит от количества продуктивных узлов (r = 0,84), числа бобов (r = 0,89), числа семян (r = 0,95) и массы семян (r = 0,98) с растения.

Наибольшая масса зерна с 1 м2 в среднем по сортообразцам была получена в 2013 г. – 1,8 кг, что превысило показатель 2014 г. на 0,7 кг.

Достоверным превышением над исходным сортом Дина по продуктивности и большинству элементов ее структуры характеризовалась лишь одна сомаклональная линия – R 1212-3.

Показателями ценности сорта являются не только урожайность, но и качество зерна (табл. 4).

Как видно из табл. 4, в семенах сои содержание белка колебалось от 36,6 (R 128-3) до 40% (R 127-1) и в среднем по сортообразцам за годы изучения составило 37,7%. Проведенные ранее исследования позволили установить, что содержание белка в зерне в большей мере определяется условиями года [7]. Наибольшая величина этого показателя была отмечена в 2013 г. Достоверным уменьшением белка в семенах сои характеризовались все линии сорта СибНИИСХоз, за исключением R 127-1. Сомаклоны сорта Дина находились с контролем на одном уровне.

Таблица 4 Содержания белка и жира в семенах сои в среднем за 2013–2014 гг., %

Образец	Содержание белка		Содержание жира
	2013–2014 гг.	± к исходному сорту	2013–2014 гг.	± к исходному сорту
СибНИИСХоз 6 (исходный сорт)	39,8	–	16,9	–
R 127-1	40,0	+0,2	11,4	–5,5
R 128-2	37,8	–2,0	15,8	–1,1
R 128-3	36,0	–3,8	18,2	+1,3
R 129-1	37,5	–2,3	18,3	+1,4
R 129-2	37,1	–2,7	18,4	+1,5
R 1210-1	36,9	–2,9	17,4	+0,5
R 1211-1	37,5	–2,3	17,6	+0,7
Дина (исходный сорт)	37,5	–	17,1	–
R 1212-1	36,9	–0,6	18,0	+0,9
R 1212-2	37,7	+0,3	17,8	+0,7
R 1212-3	38,1	+0,6	16,6	–0,5
Среднее	37,7	–	17,0	–
НСР 05	0,8	–	0,3	–

В среднем за годы исследований содержание жира в семенах изученных сортооб-разцов сои составило 17,0%. В 2014 г. этот показатель был наибольшим – 17,7%. Сома-клональные линии сорта СибНИИСХоз 6 достоверно превысили контроль по этому показателю, в то же время у линии R 127-1 отмечалось достоверное снижение жира в семенах, а у линии R 128-2 равное с контролем значение. Достоверным превышением показателя над исходным сортом Дина характеризовались линии R 1212-1 и R 1212-2. Напротив, у линии R 1212-3 отмечалось существенное снижение жира в семенах.

Выводы

Таким образом, проведенные исследования позволили выявить существенное влияние гидротермических условий на рост, развитие, формирование продуктивности и качества зерна сои.

Сомаклональные линии достоверно отличались от исходных сортов меньшей длиной вегетационного периода (R 127-1, R 129-1), отмечалась тенденция к увеличению полевой всхожести семян, а для линий сорта Дина – сохранности растений к уборке. Сома-клоны характеризовались большей высотой растений, наибольшим развитием листовых пластинок, наиболее интенсивным их опушением. Было отмечено достоверное превышение сомаклонов по высоте прикрепления бобов. Линия R 1212-3 существенно превзошла исходный сорт Дина по основным элементам структуры урожая. Сомаклоны сорта Сиб-НИИСХоз 6 (R 128-3, R 129-1, R 129-2, R 1210-1, R 1211-1) характеризовались повышенным содержанием жира в семенах. Следует выделить перспективную линию R 1212-1, превосходящую исходный сорт Дина по продуктивности и основным элементам ее структуры, имеющую почти равные с ним длину вегетационного периода и содержание белка в зерне. Сомаклоны сорта СибНИИСХоз 6 (R 128-3, R 129-1, R 129-2, R 1210-1, R 1211-1) следует использовать в селекционных программах как источники повышенного содержания жира.