Оценка экологической пластичности и стабильности генотипов рапса ярового в различных зонах возделывания

Введение . Рапс яровой в России возделывают практически во всех регионах, в 2022 г. его выращивали на площади 1771 тыс. га. Лидерами по производству рапса ярового являлись Западно-Сибирский и Восточно-Сибирские регионы. В Республике Татарстан этой культурой засевались 143 тыс. га. В Центральном регионе рапс яровой был наиболее популярен в Тульской и Рязанской областях с посевными площадями 82,2 и 69,6 тыс. га соответственно. В Липецкой области рапс яровой занимал 60,3 тыс. га.

Современные сорта рапса ярового имеют высокий потенциал урожайности – около 35–40 ц/га, который реализуется только наполовину. У рапса ярового имеется большой разброс значений урожайности в основных регионах-производителях, варьируя в 2021 г. от 6,9 ц/га в Республике Татарстан до 22,5 ц/га в Орловской области и в 2022 г. от 11,7 ц/га в Омской области до 22,8 ц/га в Орловской. Природно-климатические условия выращивания являются существенным, но не решающим фактором, определяющим продуктивность рапса. Ведь даже в соседних регионах разница в урожайности культуры может достигать 3,4 ц/га (республики Башкортостан и Татарстан) и даже 8,5 ц/га (республики Татарстан и Мордовия). Большую роль в повышении продуктивности играет использование в производстве передовых технологий, применение современных высокоурожайных сортов [1].

Одни из основных факторов увеличения производства маслосемян рапса в России – это создание и внедрение в сельхозпроизводство новых адаптивных высокопродуктивных и технологичных, безэруковых и низкоглюкозиналатных сортов [2].

Липецкая обл. _ ^^^“^^^“

Рязанская обл. _ ^^^"^^^"

Иркутская обл. _ ^^^^—^^^^—

Тульская обл. _

Омская обл. ^^^^^^—^^^^^^—

Кемеровская обл. _                                                  ■2022 г.

Республика Іатарстан _

Новосибирская обл. _

Алтайский край ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^“

Кр а снояр ский кр ай .

0        50       100      150      200      250

Посевные площади, тыс. га

Рисунок 2 – ТОП-10 регионов РФ по посевным площадям рапса ярового в 2021–2022 гг. (данные Росстат)

Главная особенность селекции рапса ярового на адаптивность – это контроль экологической пластичности и стабильности создаваемых сортов. Экологическая пластичность – реакция генотипа на из-35

менение условий среды, проявляющаяся в фенотипической изменчивости; стабильность – это способность генотипа поддерживать определенный фенотип в различных условиях среды [3; 4].

Целью наших исследований являлась сравнительная оценка адаптивного потенциала новых сортов и перспективных сортообразцов рапса ярового селекции ЦЭБ ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК на основе показателей адаптивности, стабильности, пластичности, стрессоустойчивости и генетической гибкости в различных зонах возделывания.

Материалы и методы. В 2021–2022 гг. проведена экологическая оценка новых сортов: Таврион, Баланс, Кенар, и перспективных сортообразцов: ВН-ПР, ВН-2478, ВН-ДЛ, ВН-417, ВН-Д5065, рапса ярового селекции ВНИИМК в различных почвенно-климатических зонах возделывания. Исследования проводили в полевых севооборотах Краснодарского края, а также в Липецкой, Московской, Омской и Ленинградской областях. Посев, фенологические наблюдения, учёты, уборку проводили по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [5].

Показатели экологической пластичности и стабильности рассчитывали по методике Eberhart S.A., Rassell W.A. в редакции Зыкина В.А. Методика основана на вычислении коэффициента линейной регрессии b i (экологическая пластичность) и среднего квадратического отклонения от линии регрессии ( S i² ). Для вычисления коэффициента линейной регрессии определяли индексы условий среды (I j ), характеризующие изменчивость условий, в которых выращивали сорт [6]. Стрессоустойчивость и среднюю урожайность в контрастных условиях определяли по уравнению Rossille A.A., Hamblin J. в изложении Гончаренко А.А. [7]. Методика выявления потенциальной продуктивности и адаптивности основана 36

на сравнении общей видовой адаптивной реакции на конкретные условия вегетации, которая реализована и отнесена к средней для сравниваемых сортов урожайности [8].

Результаты и обсуждение. Результаты экологического сортоиспытания в различных зонах возделывания показали, что урожайность рапса ярового в зависимости от сорта и региона возделывания варьировала от 1,19 т/га (Кенар в условиях Краснодарского края) до 2,15 т/га (ВН-417 в условиях Омской области) (табл. 1).

Таблица 1

Урожайность, экологическая пластичность и стабильность генотипов рапса ярового селекции ЦЭБ ВНИИМК в различных зонах возделывания, 2021–2022 гг.

Генотип	Средняя урожайность семян по регионам, т/га					∑Yi	Yi	b i	Si²
	я 1 s	s	8 І	о
Таврион	1,45	1,55	1,54	2,02	1,36	7,91	1,58	1,0	0,10
Баланс	1,62	1,60	1,63	2,06	1,51	8,42	1,68	0,8	0,50
Кенар	1,19	1,49	1,82	2,00	1,59	8,07	1,61	0,9	6,27
ВН-ПР	1,45	1,70	1,63	2,10	1,32	8,18	1,64	1,2	0,27
ВН-2478	1,57	1,85	1,66	2,05	1,36	8,48	1,70	1,0	1,22
ВН-ДЛ	1,62	1,74	1,65	2,11	1,44	8,55	1,71	1,0	0,27
ВН-417	1,63	1,80	1,58	2,15	1,45	8,60	1,72	1,1	0,64
ВН-Д5065	1,44	1,58	1,34	1,98	1,42	7,75	1,55	1,0	1,29
∑Yj	11,95	13,3	12,82	16,46	11,43	65,95	-	-	-
Yj	1,49	1,66	1,60	2,06	1,43	-	1,65	-	-
Ij	-1,56	0,14	-0,46	4,08	-2,2	-	-	-	-

Примечание: ∑Yi – сумма урожайности по регионам и генотипам; Yi – средняя урожайность по регионам и генотипам; b i – коэффициент регрессии (пластичность); S i² – стабильность; Ij – индекс среды

Для определения реакции сортов и сортообразцов рапса ярового на условия регионов возделывания был рассчитан индекс условий среды (Ij), который представляет собой отношения среднего урожая по генотипам в конкретном регионе возделывания к среднему урожаю по сортам по всем регионам. Этот показатель может быть как отрицательным, так и положительным. Если индекс среды положительный, то сорт или сортообразец более полно может реализовать свой генетический потенциал в конкретном регионе возделывания, а если коэффициент отрицательный, то генотип не имеет достаточно возможностей для демонстрации адаптивного потенциала. Чем выше данный показатель, тем более благоприятные условия возделывания рапса ярового отмечаются в конкретном регионе.

Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений рапса ярового складывались в Омской области, средняя урожайность генотипов составила 2,06 т/га, а индекс среды равнялся 4,08. Удовлетворительные условия сложились в Липецкой области (I j = 0,14), где отмечена средняя урожайность 1,66 т/га. Условия таких регионов возделывания, как Краснодарский край и Ленинградская область, можно характеризовать как не удовлетворительные за период 2021–2022 гг., поскольку индекс среды был отрицательным (I j = -1,56 и -2,2), средняя урожайность составила 1,49 и 1,43 т/га соответственно. Снижение урожайности в условиях Краснодарского края происходило по причине высокого поражения посевов рапса ярового капустной молью. Не совсем благоприятные условия возделывания генотипов рапса ярового сложились в Московской области (I j = -0,46), урожайность семян в этом регионе не превысила 1,60 т/га.

Изучив индекс условий среды по каждому региону возделывания рапса ярового, можно рассчитать коэффициенты экологической пластичности (bi) и стабильности (Si). Коэффициент экологической пластичности генотипа или коэффициент регрессии урожаев генотипов на изменение условий показывает, насколько отзывчив генотип на улучшение условий произрастания. Также этот коэффициент может быть как отрицательным, так и положительным.

Расчет коэффициента линейной регрессии показал, что перспективные сортооб-разцы рапса ярового ВН-ПР и ВН-417 высокопластичны к изменяющимся условиям роста в регионах возделывания, так как b i равен 1,2 и 1,1 соответственно. У сортов Таврион, Баланс, Кенар и сорто-образцов ВН-2478, ВН-ДЛ и ВН-Д5065 показатель нормы реакции b i близок к единице и варьировал в пределах от 0,8 до 1. Эти генотипы относятся к нейтральному типу, и изменение урожайности соответствует изменениям условий выращивания.

Второй показатель – экологическая стабильность ( Si² ), то есть отклонение фактического урожая от теоретического, рассчитанного на основе средней урожайности и индекса среды. Чем выше этот показатель, тем более не стабилен сорт. Из изученных генотипов рапса ярового самым нестабильным по урожайности был сорт Кенар (S i² = 6,27), который относится к нейтральному типу. Самый низкий показатель S i² отмечен у сорта Та-врион (0,10) и сортообразцов ВН-ПР и ВН-ДЛ (0,27); можно предположить, что данные сортообразцы обладают лучшей приспособленностью к ухудшению погодных условий.

Важным показателем, характеризующим адаптивный потенциал, является устойчивость к стрессовым условиям среды, которая определяется отклонением урожайности. Этот параметр (Ymin – Ymax) имеет отрицательное значение, и чем он меньше, тем выше стрессоустойчивость сорта. В нашем опыте высокую устойчивость к стрессу показали сорт Баланс (-0,55) и сортообразец ВН-Д5065 (-0,56). Показатели устойчивости к стрессам у сортов Таврион, Кенар и сортообразцов ВН-ПР, ВН-2478, ВН-ДЛ и ВН-417 были 37

ниже и находились в диапазоне от -0,66 до -0,81 (табл. 2).

Таблица 2

Стрессоустойчивость и генетическая гибкость генотипов рапса ярового селекции ВНИИМК в различных зонах возделывания, 2021–2022 гг.

Генотип	Урожайность, т/га		Стрессоустой-чивость, (Y 2 - Y 1 )	Генетическая гибкость, (Y 2 + Y 1 )/2
	max (Y 1 )	min (Y 2 )
Таврион	2,02	1,36	-0,66	1,69
Баланс	2,06	1,51	-0,55	1,79
Кенар	2,00	1,19	-0,81	1,59
ВН-ПР	2,10	1,32	-0,78	1,71
ВН-2478	2,05	1,36	-0,69	1,71
ВН-ДЛ	2,11	1,44	-0,67	1,77
ВН-417	2,15	1,45	-0,71	1,80
ВН-Д5065	1,98	1,42	-0,56	1,70

Генетическая гибкость сорта – это компенсаторная способность, которая отражает среднюю урожайность сорта в контрастных условиях. Чем выше степень соответствия между генотипом сорта и факторами среды, тем выше эта величина. В наших исследованиях этот показатель возрастал от 1,59 до 1,80. Следовательно, сорт Баланс (1,79) и сортообразец ВН-417 (1,80) обладают высоким генетическим потенциалом.

Для получения объективной информации об адаптивности сортов рапса ярового был рассчитан коэффициент адаптивности (КА) по методу Животкова Л.А. [8]. Средний КА показывает продуктивные возможности сорта. В наших исследованиях он варьировал от 94 до 104 % (рис. 2). За период 2021–2022 гг. по различным регионам возделывания у сорта Баланс и сортообразцов ВН-2478, ВН-ДЛ и ВН-417 коэффициент адаптивности превысил 100 %. Наибольший показатель адаптивности отмечается у сортообразца рапса ярового ВН-417 – 104 %.

Рисунок 2 – Коэффициент адаптивности изучаемых генотипов рапса ярового селекции ВНИИМК в различных зонах возделывания, 2021–2022 гг.

Заключение. Результаты проведенных исследований за 2021–2022 гг. показали, что наиболее благоприятным регионом для возделывания рапса ярового в соответствии с индексом среды является Омская область – 4,08.

Самыми пластичными и стабильными в условиях различных регионов возделывания оказались сортообразцы ВН-ПР и ВН-417 с показателями экологической пластичности 1,2 и 1,1 и стабильности 0,27 и 0,64 соответственно. Эти сортооб-разцы обладают лучшей приспособленностью к ухудшению погодных условий произрастания.

Высокую устойчивость к стрессу показали сорт Баланс (-0,55) и сортообразец ВН-Д5065 (-0,56). Наибольшей компенсаторной способностью обладали сорт рапса ярового Баланс (1,79) и сортообразец ВН-417 (1,80). Наибольшим показателем коэффициента адаптивности характеризовались Баланс, ВН-2478, ВН-ДЛ и ВН-417.