Селекция высокопродуктивных среднеранних гибридов кукурузы в ФГБНУ НЦЗ имени П.П. Лукьяненко

Введение. Расширение посевных площадей кукурузы в Северо-Кавказском, Центрально-Чернозёмном и других регионах страны ставит перед селекционерами задачи по созданию высокопродуктивных среднеранних гибридов кукурузы с быстрой отдачей влаги зерном при созревании.

Наиболее распространённым способом создания новых материнских линий кукурузы в последние годы является привлечение в гетерозисную селекцию линий с уже известной родословной, что облегчает подбор линий-тестеров [1].

При этом эффективность такого отбора во многом зависит от способности селекционера идентифицировать нужные рекомбинантные аллели, привлекаемые в качестве родительских компонентов [2]. Получая линии второго цикла отбора, исследователь ставит задачу по их улучшению [4].

Целью исследований было создание высокопродуктивных среднеранних гибридов кукурузы с быстрой отдачей влаги 18

зерном при созревании и адаптированных к условиям выращивания в центральной зоне Краснодарского края.

В связи с этим решались следующие задачи:

• -    оценить комбинационную способность новых линий кукурузы по признакам урожайность зерна и уборочная влажность зерна;

• -    изучить реакцию новых линий на цитоплазматическую мужскую стерильность;

• -    определить урожайность и уборочную влажность зерна новых гибридов кукурузы в различных природноклиматических условиях.

Материалы и методы. В качестве исходного материала был взят гибрид Кр 740 × Кр 602. Он обладает хорошей комбинационной способностью, при этом у линии Кр 602 при созревании зерна отмечается хорошая отдача влаги. Путём многолетнего отбора по морфо-биологическим признакам была выделена 41 среднеранняя линия кукурузы. Для оценки комбинационной способности новых линий в качестве тестеров были использованы линии из гетерозисной группы Lancaster – Кр 601, Stiff Stalk Synthetic – Кр 752 и линия с широкой генетической основой Кр 802 МВ.

Изучение зерновой продуктивности новых среднеранних гибридов кукурузы проводили в 2014–2015 гг. в центральной зоне Краснодарского края.

Природно-климатические условия 2014 г. были благоприятны для роста и развития кукурузы. В течение вегетационного периода выпало 484 мм осадков, на 3,5 % больше среднемноголетних показателей.

В 2015 г. за вегетационный период выпало на 38,8 мм осадков больше среднемноголетних показателей, но их распределение было крайне неравномерным, что в совокупности с высокими (27,1–35,4 оС) дневными температурами отрицательно сказалось на зерновой продуктивности гибридов.

Полученные экспериментальные данные обработаны с помощью методов корреляционного, регрессионного и однофакторного дисперсионного анализа в изложении Доспехова [3]. Комбинационную способность исходного материала определяли в системе топкроссных скрещиваний по Савченко [5]. Статистическая обработка данных проводилась путём расчётов в Microsoft Excel.

Результаты и обсуждение. Самый эффективный метод селекционной оценки новых линий кукурузы – изучение их комбинационной способности [6].

С участием новых линий и тестеров были созданы 123 гибридные комбинации, зерновая продуктивность которых была изучена в 2014–2015 гг. в контрольном питомнике института. Площадь делянки 9,8 м2, повторность 3-кратная. В качестве стандарта использовали среднеранний гибрид кукурузы Краснодарский 206 МВ.

На основании результатов дисперсионного анализа нами была установлена высокая значимость генотипических различий (F факт. > F теор. ) между тесткроссны-ми гибридами по основным изучаемым признакам, а также установлена существенная вариабельность исходных родительских компонентов как под влиянием общей, так и специфической комбинационной способности для двух видов дисперсий.

Показатели отношения средних квадратов вариабельности общей комбинационной способности (ОКС) и специфической комбинационной способности (СКС) были больше единицы (ms окс/ms cкc > 1), что говорит о существенном превалировании в генетическом контроле исследуемых проявлений аддитивных генетических эффектов, обуславливающих определённый уровень ОКС над неаддитивными.

Анализируя общую комбинационную способность новых среднеранних линий кукурузы по признаку урожайность зерна, установили, что в 2014–2015 гг. ряд линий обладал высокими и стабильными эффектами ОКС (табл. 1)

Таблица 1

Результаты оценки общей комбинационной способности лучших линий кукурузы по признаку урожайность зерна г. Краснодар, 2014–2015 гг.

Наименование линии	Эффект ОКС линии
	2014 г.	2015 г.
AS 204	0,13	4,23
AS 206	1,87	1,38
AS 207	4,13	2,63
AS 208	1,56	2,70
AS 209	6,15	0,97
AS 210	2,56	2,54
AS 211	8,20	5,23
AS 212	3,97	2,26
AS 213	3,82	6,76
AS 219	8,75	0,92
AS 224	4,20	-1,57
AS 227	2,23	6,05
AS 228	11,91	5,54
AS 235	6,80	0,37
AS 236	2,35	0,92
AS 240	4,46	5,03
НСР 05	2,68	2,04

Как видно из таблицы 1, высокими и стабильными эффектами ОКС на протяжении двух лет испытаний характеризовались среднеранние линии AS 207, AS 211, AS 212, AS 213, AS 228 и AS 240.

Для более полной оценки комбинационной способности новых среднеранних линий кукурузы, наряду с ОКС, нами были изучены вариансы и константы эффектов специфической комбинационной способности, что позволило получить более полную информацию о ценности новых линий и определить возможности их применения в практической селекции (табл. 2).

Таблица 2

Таблица 3

Константы и варианcы специфической комбинационной способности (Sij, σ2 Si) лучших самоопылённых линий кукурузы по признаку урожайность зерна г. Краснодар, 2014 г.

Наименование линии	Константа СКС (S ij ) с различным тестером			Варианcа СКС (σ2 S i )
	Кр 752	Кр 802 МВ	Кр 244 МВ
AS 203	12,89	-5,38	-7,50	122,82
AS 207	2,61	3,17	0,56	5,75
AS 209	3,95	-4,00	-0,05	12,97
AS 211	-2,20	10,84	-8,64	95,62
AS 214	-12,93	6,80	6,13	122,68
AS 216	-5,54	14,35	-8,80	154,22
AS 218	-9,90	-1,87	11,77	117,21
AS 219	3,16	-2,92	-0,24	6,44
AS 224	-5,00	-3,24	8,24	48,83
AS 228	2,21	-1,22	-0,98	0,82
AS 229	1,63	9,53	-11,17	106,30
AS 234	10,63	-0,87	-9,76	101,64
AS 235	-1,28	3,96	-2,68	9,38
AS 240	10,29	6,92	3,37	79,76
Средняя	-	-	-	49,25
HCP 05	3,71			-

Константы и вариансы специфической комбинационной способности (Sij, σ2 Si) лучших самоопылённых линий кукурузы по признаку урожайность зерна г. Краснодар, 2015 г.

Наименование линии	Константа СКС (S ij ) с различным тестером			Варианcа СКС (σ2 S i )
	Кр 752	Кр 802 МВ	Кр 244 МВ
AS 201	6,16	-9,83	3,67	72,42
AS 202	0,76	-8,67	7,91	67,57
AS 207	2,78	-2,20	-0,58	4,79
AS 209	9,87	-12,27	2,39	125,17
AS 211	0,57	5,52	-6,09	32,28
AS 213	-4,29	12,78	-8,49	125,23
AS 215	-8,57	6,77	1,79	59,47
AS 219	-8,19	4,47	3,72	48,81
AS 224	-5,98	9,94	10,91	87,95
AS 228	7,62	-7,81	0,19	57,96
AS 231	-8,40	6,59	1,81	56,95
AS 235	-0,82	-0,86	1,67	0,46
AS 238	-5,87	8,29	-2,43	52,91
AS 240	1,79	5,72	-7,51	44,53
Средняя	-	-	-	29,92
НСР 05	4,98			-

Высокие показатели констант СКС в 2014 г. были получены у линий AS 203, AS 234 и AS 240 с тестером Кр 752; у линий AS 211, AS 216 и AS 229 – с тестером Кр 802 МВ; у линий AS 218 и AS 224 – с тестером Кр 244 МВ. Высокие вариансы были отмечены у линий AS 203, AS 211, AS 218, AS 229 и AS 234.

Результаты оценки эффектов специфической комбинационной способности новых среднеранних линий кукурузы, изучаемых в 2015 г., представлены в таблице 3.

В условиях 2015 г. высокие вариансы были отмечены у линий AS 209, AS 213 и AS 224. При анализе констант СКС было выявлено, что с тестером Кр 752 высокими показателями СКС обладали линии АS 201, AS 209, AS 228; с тестером Кр 802 МВ – линии AS 211, AS 213 и AS 224, а с тестером Кр 244 МВ – линии AS 224 и AS 238.

По результатам двух лет испытаний у гибридов кукурузы с участием новых среднеранних линий были получены высокие и стабильные эффекты СКС: с тестером Кр 752 – AS 209, с тестером Кр 802 МВ – AS 211 и AS 240, с тестером Кр 244 МВ – AS 224.

Проведя анализ показателей СКС новых среднеранних линий кукурузы за два года исследований, можно сделать вывод, что существует тесная корреляция между оценками эффектов СКС и неоднородностью условий возделывания. Подобная связь была отмечена другими исследователями [4; 6]. Полученные результаты позволили нам предположить, что ряд новых среднеранних линий кукурузы AS 209, AS 211 и AS 224 может быть использован в селекционных программах по созданию высокопродуктивных гибридов.

Благоприятные условия возделывания 2014 г. позволили гибридам кукурузы с участием новых среднеранних линий в полной мере реализовать заложенный в них потенциал. В таблице 4 представлена зерновая продуктивность и уборочная влажность зерна лучших гибридных комбинаций.

Таблица 4

Зерновая продуктивность и уборочная влажность зерна лучших гибридов кукурузы с участием новых среднеранних линий г. Краснодар, 2014 г.

Наименование гибрида	Урожайность, т/га	Отклонение от стандарта (±), т/га	Уборочная влажность зерна, %
Краснодарский 206 МВ (стандарт)	8,64	-	18,0
AS 211 × Кр 802 МВ	10,66	2,02	13,3
AS 224 × Кр 244 МВ	10,32	1,68	15,3
AS 203 × Кр 802 МВ	10,21	1,57	17,1
AS 209 × Кр 752	10,03	1,39	18,6
AS 216 × Кр 802 МВ	10,02	1,38	17,5
AS 240 × Кр 802 МВ	9,89	1,25	16,9
НСР 05	0,59

Анализируя результаты исследований по изучению зерновой продуктивности гибридов кукурузы с участием новых среднеранних линий кукурузы в условиях 2014 г., необходимо отметить, что ряд гибридных комбинаций преодолел порог урожайности в 10,0 т зерна с 1 гектара. При этом их превышение над стандартом составило 0,77–2,03 т/га, а уборочная влажность зерна у пяти новых гибридов была ниже стандарта на 0,5–4,7 %.

В таблице 5 представлена зерновая продуктивность и уборочная влажность зерна лучших гибридных комбинаций, испытанных в 2015 г.

В неблагоприятном для возделывания кукурузы 2015 г. лучшие гибриды сформировали урожай зерна на уровне 6,42– 7,77 т/га. В условиях данного года гибрид с участием линии AS 228 и тестера Кр 752 достоверно превышал стандарт на 1,36 т/га. Самую высокую урожайность в опыте показал гибрид с участием новой среднеранней линии AS 213 и тестера Кр 802 МВ – 7,77 т/га, что на 2,48 т/га больше, чем у стандарта. Гибрид с участием среднеранней линии AS 224 и тестера Кр 244 МВ достоверно превысил стандарт на 1,13 т/га.

Таблица 5

Зерновая продуктивность и уборочная влажность зерна лучших гибридов кукурузы с участием новых среднеранних линий г. Краснодар, 2015 г.

Наименование гибрида	Урожайность, т/га	Отклонение от стандарта (±), т/га	Уборочная влажность зерна, %
Краснодарский 206 МВ (стандарт)	5,29	-	12,7
AS 213 × Кр 802 МВ	7,77	2,48	12,1
AS 211 × Кр 802 МВ	6,89	1,60	11,2
AS 238 × Кр 802 МВ	6,78	1,49	12,7
AS 228 × Кр 752	6,65	1,36	11,4
AS 224 × Кр 224 МВ	6,42	1,13	11,2
НСР 05	0,55

В настоящее время семеноводство всех отечественных гибридов кукурузы проводится на стерильной основе. Учитывая важность данного фактора, нами была изучена реакция новых среднеранних материнских линий при переводе на цитоплазматическую мужскую стерильность молдавского (М) типа (табл. 6).

Таблица 6

Реакция новых среднеранних самоопылён-ных линий кукурузы на ЦМС М-типа г. Краснодар, 2014–2015 гг.

Тип ЦМС	Изучено линий, шт.	Закрепители стерильности		Полувосстановители фертильности		Восстановители фертильности
		шт.	%	шт.	%	шт.	%
М	41	33	80,49	3	7,32	5	12,20

Анализ цветения мужских генеративных органов гибридов F1, полученных в результате скрещивания изучаемых линий со стерильной формой, позволил выявить неоднородную реакцию изучаемого материала на ЦМС М-типа. Было установлено, что 80,49 % изучаемых само-опылённых линий представляют собой закрепители стерильности, 7,32 – являются полувосстановителями фертильности и 21

12,20 % – восстановителями фертильности М-типа.

Выводы. Привлечение в гетерозисную селекцию линий с уже изученными признаками (комбинационная способность, быстрая отдача влаги зерном при созревании) является весьма эффективным приёмом по созданию нового исходного материала.

В ходе проведённых исследований выявлены высокие эффекты ОКС у новых среднеранних линий кукурузы AS 207, AS 210, AS 212 и др. Также за годы изучения установлены стабильно высокие значения констант специфической комбинационной способности у четырёх новых среднеранних линий кукурузы с тестером Кр 752 (AS 209), с тестером Кр 802 МВ (AS 211, AS 240) и с тестером Кр 244 МВ (AS 244).

Изучена реакция новых среднеранних линий кукурузы на ЦМС М-типа.

Созданы новые среднеранние гибриды кукурузы, формирующие в оптимальные по влагообеспеченности годы урожай зерна на уровне 10,02–10,66 т/га и достоверно превышающие стандарт на 1,25– 2,03 т/га, при этом уборочная влажность зерна данных гибридов была ниже, чем у стандарта на 0,5–4,7 %.