Предварительные результаты селекции на повышение урожайности у гибридных комбинаций гречихи с высоким содержанием рутина

Введение. Перспективное направление се- изучения в сети государственного сортоиспыта- лекционной работы с гречихой (Fagopyrum esculentum Moench) – расширение генетического разнообразия исходного материала. Для создания нового сорта необходимы источники обширного генофонда, географически отдаленных по происхождению и существенно отличающихся по генотипу [1].

Наличие в растениях гречихи фенольных соединений способствует устойчивости сорта к изменяющимся биотическим и абиотическим условиям вегетации, укреплению жизненно важных функций растительного организма [2].

В Башкирском НИИ сельского хозяйства в 1991 г. начата селекционная работа по созданию нового сорта гречихи с повышенным содержанием в надземной биомассе флавоноидных соединений. В качестве исходного материала использовали мелкоплодную , позднеспелую , красноцветковую форму гречихи Рубра из коллекции Каменец-Подольского СХИ, сорт Черноплодная из Белорусского НИИ земледелия и красностебельные черноплодные формы гречихи, выделенные в популяциях сортов Уфимская и Чишминская своей селекции.

Целенаправленный отбор растений из полученной гибридной популяции, сочетающих в себе красноцветковость, черноплодность и красностебельность, привел к созданию сорта Башкирская красностебельная, который после ния был внесен в Госреестр селекционных достижений с допуском к использованию по девятому региону РФ [3].

Растения сорта высокорослые, позднеспелые, по урожайности зерна на 15–20 % уступают контрольному сорту, по выходу листостебельной массы несколько его превосходят.

Надземная биомасса сорта содержит значительное количество флавоноидов, из которых выделены и изучены кверцитин и его глюкозиды, обладающие сильной Р-витаминной активностью. Проведенные в лаборатории биохимии и цитологии Института биологии Уфимского федерального исследовательского центра РАН анализы по определению содержания флавоноидов в разных органах растения гречихи по методике, разработанной доктором химических наук Н.Л. Егутиным, показали наличие рутина в цветках до 12 %; в листьях – 8,4; стеблях – 2,5 %. В растениях стандартного сорта (белоцветковых зеленостебельных) соответственно 9,4; 6,7 и 0,9 % [4].

Полученные данные по содержанию рутина в растениях гречихи дают возможность использовать его в медицине, так как он обладает разнообразными лечебными свойствами: антимикробным, антивирусным, противолучевым и многими др. [5]; в пищевой промышленности: естественные красители, мука для выпечки хлеба, кондитерских изделий, разрабатываются новые пищевые продукты из проростков гречихи (сок, пищевой порошок из проростков, солод для производства пива), – и в других областях [6, 7]. Но массовое возделывание гречихи с высоким содержанием флавоноидов ограничивается ее низкой урожайностью.

Цель исследования – получение новых популяций красноцветковой красностебельной гречихи с достаточно высокой семенной продуктивностью и повышенным выходом надземной биомассы, с устойчивой окраской цветков и стебля.

Объекты и методы. Исследование выполнено в 2019–2021 гг. в гибридном питомнике на полях Чишминского селекцентра по растениеводству Башкирского научно-исследовательского института сельского хозяйства УФИЦ РАН (Пре-дуральская степь Республики Башкортостан).

Изучались 27 комбинаций, полученных в результате скрещивания сорта Башкирская красностебельная с сортами и перспективными гибридными популяциями своей и инорайонной селекции, высокоурожайными, устойчивыми к полеганию, осыпанию зерна, с высокими технологическими качествами семян.

Посев производили сеялкой СКС-6-10, площадь делянки 1 м2, повторность трехкратная. Для анализа структурных элементов из всех комбинаций брали по 90–95 типичных, хорошо развитых растений. Определяли высоту растений, количество веток, соцветий, зерен, сухую биомассу растений, окрашенность стебля, продуктивность.

Исследования проводили по методике Гос-комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [8]. Полученные данные обра- батывали общепринятыми статистическими методами [9].

Продуктивность и структурные элементы растений гречихи существенно зависят от погодно-климатических условий вегетационного периода. Рост и развитие растений гречихи в 2019 г. проходил в благоприятных условиях, ГТК равнялся 0,9. При среднесуточных температурах 17,7 °С за межфазный период всходы-созревание выпало 132,7 мм осадков. В 2020 г. за тот же период выпало больше дождей – 182,1 мм, при этом среднесуточная температура поднялась до 19,4–22,1 °С, ГТК равнялся 1,2; 2021 г. был острозасушливым, ГТК – 0,4. За время вегетации осадков выпало 64 мм, среднесуточная температура – 21,5 °С. Максимальные температуры 28,8–38,0 °С фиксировались 32 дня из 68 этого периода.

Из всех полученных гибридных комбинаций лучшими по уровню продуктивности, структуре растений, технологическим качествам зерна и другому были гибриды, полученные от скрещивания Башкирской красностебельной с сортами Диалог (селекции ВНИИЗБК), Инзерская и перспективной популяцией № 119а (селекции БНИ-ИСХ). Проведенная комплексная оценка указанных гибридных комбинаций в конкурсном сортоиспытании показала изменение габитуса растений, повышенный уровень урожайности, высокие технологические качества зерна.

В среднем за три года (2019–2021) урожайность указанных гибридов достигла 14,1– 16,6 ц/га, прибавка в пределах 4,9–7,4 ц/га к уровню продуктивности сорта Башкирская красностебельная (НСР 05 4,7 ц/га). Зерно крупное, с высокими показателями натуры и средней пленчатостью (табл. 1).

Таблица 1

Сорт и гибрид	Урожайность, ц/га	Прибавка, ц/га	Масса 1000 зерен, г	Натура, г/л	Пленчатость, %
Башкирская красностебельная	9,2	–	26,5	594	21,3
№ 240 Башкирская красностебельная* № 119 а	14,3	5,6	32,3	614	21,9
№ 241 Башкирская красностебельная* Диалог	16,6	7,4	31,0	604	21,5
№ 242 Башкирская красностебельная * Инзерская	14,1	4,9	31,0	600	22,2
НСР 05	4,7

Урожайность и технологические качества гибридов (КСИ 2019-2021 гг.)

Анализ структурных элементов гибридных растений показал увеличение их высоты, количества веток всех порядков, соцветий, зерен.

Так, по сравнению с родительскими формами гибридные растения в среднем выше на 12 % (табл. 2).

Таблица 2

Сорт и гибрид		5 о аз - о s О I Z Ф СО £ 00	Кол-во веток, порядков, шт.			Кол-во, шт.		Процент растений с содержанием флавоноидов при разных метеоусловиях
			I ветка	II ветка	III ветка	соцветий	зерен	ГТК=1,2	ГТК=0,4
♀	Башкирская красностебельная	87	3,3	2,6	0,25	20,0	62	91	97
F	№ 240	91	3,5	4,4	0,45	40,0	147	47	85
	№ 241	98	4,1	5,8	2,2	77,0	329	28	68
	№ 242	94	3,7	4,0	0,8	49,0	187	68	79
♂	№ 119 а	87	2,6	1,7	0,1	30	110	5	9
	Диалог	77	3,4	2,6	1,0	53	226	0	3
	Инзерская	86	2,7	1,8	0,2	39	149	11	20

Структурный анализ растений гибридных комбинаций (2019-2021 гг.)

Прослеживается явление гетерозиса по параметру «количество первичных, вторичных и третичных ветвей на растении». Так, у материнской формы Башкирская красностебельная за время изучения формировалось 2,4–3,3 первичных и 1,6–2,6 вторичных веток; у отцовских форм – 2,6–3,4 первичных и 1,7–2,6 вторичных веток, у растений же изучаемых гибридов количество I, II и III веток в среднем увеличилось на 23,5–27,5 %. В большей степени этот признак проявился в гибридной комбинации № 241, у которой отцовская форма имеет большую ветвистость.

Анализ изменения объема биомассы гибридных растений в фазу полного цветения по отношению к родительским формам показал: у сорта Башкирская красностебельная сухая масса одного растения в среднем равнялась 2,58 г, у отцовских форм – 1,88–2,62 г. У гибридных форм отмечалось увеличение объема сухой массы до 3,45–4,33 г. Наибольший прирост сухой биомассы одного растения наблюдался у гибрида № 241 – 4,33 г.

Окрашенность растения, показывающая в нем наличие рутина, по мнению А.Г. Клыкова, находится в прямой зависимости от метеорологических условий произрастания. Растения гречихи накапливают рутина больше в жаркие и сухие годы, чем в дождливые и прохладные [10]. В условиях Предуральской степи Республики Башкортостан была отмечена такая же тенденция. В благоприятных условиях роста и развития гречихи 2019–2020 гг. в гибридной комбинации № 240 47 % растений имели красный и бледно-красный цвет стебля и цветков. В острозасушливом 2021 г. в этой комбинации таких растений насчитывалось уже 85 %. В комбинации № 241 – доля окрашенных растений поднялась с 68 до 79 %, в № 242 – с 28 до 68 %.

Создание новых сортов связано с отбором высокопродуктивных форм со сбалансированным комплексом признаков, что сопровождается сильными и положительными корреляционными связями между урожайностью и признаками, ответственными за нее [11].

Основной вклад в продуктивность растения вносят количество сформировавшихся ветвей и соответственно число соцветий на них с вызревшими семенами. Корреляционный анализ взаимосвязи веток, соцветий и семян у гибридных растений показал тесную связь между общим количеством веток и количеством соцветий: в гибридной популяции № 240 коэффициент корреляции равен 0,82, в № 241 – 0,88 и в № 242 – 0,92. Связь между количеством соцветий и количеством веток первого порядка у всех изучаемых гибридных популяций средняя, r = 0,29–0,4. Более тесная взаимосвязь отмечена между количеством соцветий и ветками второго порядка – r = 0,64–0,83. При этом коэффициент детерминации dyx (r2) показывает, что 41–74 % изменений количества соцветий вызывается изменениями числа веток второго и третьего порядков.

Взаимосвязь между количеством зерна и количеством веток на растении во всех гибридных комбинациях несколько слабее – r = 0,36–0,48.

Выводы. Таким образом, в результате проделанной работы было выявлено, что использование в гибридизации сортов, географически отдаленных по происхождению и отличающихся генотипически, способствует обогащению селекционного материала.

Выявлено влияние метеорологических условий вегетации на увеличение количества флавоноидов в растениях гречихи, проявляющееся в усилении интенсивности окраски растений гречихи вплоть до темно-красного цвета.

Расчет коэффициентов корреляции показал, что наибольший вклад в величину урожая вносят растения с большей ветвистостью, т. е. с большим количеством веток второго и третьего порядков.