Совершенствование модели сорта озимой мягкой пшеницы для условий Среднего Поволжья

Озимая пшеница в Поволжье – ведущая зерновая продовольственная культура. Однако резко континентальный климат и часто повторяющиеся абиотические и биотические стрессоры оказывают значительное влияние на величину и стабильность урожая озимой пшеницы. В связи с этим резко возрастает роль сорта как важного фактора роста урожайности и стабилизации валовых сборов зерна в регионе.

Н.И. Вавилов [2] сформулировал 46 признаков идеального сорта пшеницы. От озимых сортов требуется зимостойкость, морозоустойчивость, устойчивость от вымокания, выпревания. Сорт должен быть пластичным в условиях непостоянного климата и устойчивым к вредным орга-

низмам и засухе. Сорт должен содержать высокое количество белка и обладать хорошими мукомольными и хлебопекарными свойствами [2].

А.А. Жученко [6] считает, что сорт должен эффективно использовать благоприятные факторы внешней среды и одновременно противостоять действию экологических стрессоров.

Целью исследований является совершенствование модели сорта озимой мягкой пшеницы по продуктивности, качеству зерна, устойчивости к абиотическим (засуха, суховеи, низкие температуры зимой) и биотическим (бурая ржавчина, мучнистая роса, септориоз) стрессорам.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые и лабораторные исследования проведены в 2001 – 2012гг. Изучались сорта Самарского НИИСХ имени Н.М. Тулайкова, включенные в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации [3].

Учеты и наблюдения проведены по Методике государственного сортоиспытания [8]. Учетная площадь делянок 25 м2. Повторность четырех кратная. Размещение делянок систематическое со смещением в каждом повторении. Тип реакции на заражение бурой ржавчиной определяли по Е. В. Mains,H. S. Jackson[10]. Статистическая обработка данных по Б.А. Доспехову [5].

Агрометеорологические условия за годы проведения исследований существенно различались как по годам в целом, так и по периодам вегетации. Относительно благоприятными были: 2001, 2002, 2008 годы.

Засуха средней интенсивности в 2004, 2006, 2009 годах и очень сильной интенсивности в 2010 году. Эпифитотия бурой ржавчины отмечена в 2003, 2005, 2007, 2012 годах.

Почвы: чернозем обыкновенный малогумусный, маломощный. Предшественник чистый пар. Обработка чистого пара ресурсосберегающая.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

Учитывая большое разнообразие природно-климатических и техногенных условий даже в пределах одного региона, разработаны и реализованы на практике модели полуинтен-сивного и интенсивного сорта озимой мягкой пшеницы. Примером модели полуинтенсивного сорта озимой мягкой пшеницы является Без-енчукская 380, допущенная к использованию по Центральному, Центрально-Черноземному, Волго-Вятскому, Средневолжскому, Уральскому регионам Российской Федерации. Урожайность сорта Безенчукская 380 в конкурсном испытании в среднем за 2001-2010 гг. составила 3.02 т/га. В производственных условиях в Центральном и Волго-Вятском регионах урожайность достигала 6.5 т/га. Сорт отзывчив на осадки вегетационного периода. В 2001 г. урожайность сорта в условиях хорошего увлажнения в мае (185% к норме) составила 5.4 т/га (рис.1), в 2002 г. – 4.4 т/га (рис. 2). В то же время сорт удовлетворительно переносит дефицит осадков в фазу выход в трубку – колошение и острый дефицит осадков в течение всей весенне-летней вегетации (рис. 1. 2).

По ряду признаков и свойств, определяющих устойчивость к абиотическим и биотическим стрессорам, Безенчукская 380 идентична Мироновской 808.

Изменения модели сорта Безенчукская 380 осуществлены в направлении повышения устойчивости к засухе в период налива зерна и увеличении продуктивности колоса. По сравнению с Мироновской 808 у Безенчукской 380 увеличено количество колосков в колосе на 2 колоска, с 16 до 18 шт. За счет синхронного развития цветков

□ Бирюза □ Безенчукская 380 □ Светоч

Сумма осадков, мм	56,6	18,4	45,5	8,7	19,2
% от нормы	185	50	126	24	53
Годы	2001	2002	2003	2008	2010

Рис. 1. Влияние суммы осадков за период выход в трубку – колошение на урожайность сортов озимой мягкой пшеницы

□ Бирюза □ Безенчукская 380 □ Светоч

Сумма осадков, мм	56,3	21,5	33,6	3,6
% от нормы	149	55	86	9,2
Годы	2002	2006	2008	2010

Рис. 2. Влияние суммы осадков за период колошение – восковая спелость на урожайность сортов озимой мягкой пшеницы у Безенчукской 380 увеличено количество с тремя и четырьмя зернами колосков, что связано с шириной лицевой стороны колоса.

Количество зерен в колосе у сорта Безенчук-ская 380 в среднем за 10 лет изучения составляет 37.4 шт., что на 8.8 шт. больше, чем у Мироновской 808. Однако по массе 1000 зерен Безенчукская 380 уступает Мироновской 808 на 2.5 г. Одновременно у сорта Безенчукская 380 увеличилась длина вегетационного периода на 4-5 дней за счет удлинения периода до колошения.

Более позднее, по сравнению с Мироновской 808, колошение благоприятно сказывается на урожайности в условиях хорошей влагообеспе-ченности и на плодородных почвах. Однако в условиях сухих степей этот признак не позволяет сорту в полной мере реализовать свой урожайный потенциал. Кроме этого, на высоком аэрофоне Безенчукская 380 из-за высокорослости (высота растений 100-115 см) склонна к полеганию.

Безенчукская 380 «сильная» пшеница [3] с генетически детерминированным качеством зерна и в наших опытах принята за стандарт. Показатели качества зерна сорта Безенчукская 380 в наших опытах следующие: число падения – 354с., массовая доля в зерне: белка – 15.6%, сырой клейковины – 42.7%, ИДК – 72 е.п., валориметрическая оценка 86 е.вал., объем хлеба из 100 г муки 975 мл, общая оценка хлеба – 4.6 балла. Сорт устойчив к мучнистой росе, септориозу.

Н.И. Вавилов [2] считает, что соединить в одном сорте все лучшие свойства трудно. Поэтому необходимо создавать ряд сортов в соответствии с различными условиями.

Следующим модельным сортом полуинтен-сивного типа является сорт Светоч, допущенный к использованию в Средневолжском регионе[3]. Урожайность сорта в конкурсном испытании в среднем за 2001-2010 гг. составила 3.43 т/га, на 0.41 т/га выше урожая Безенчукская 380.

Индекс интенсивности сорта по [4] в благоприятный год – 5.8, в среднезасушливый – 4.51, в острозасушливый – 2.58. Сорт отзывчив на весенне-летние осадки (рис.1,2) и превосходит Безенчукскую 380 по урожайности в годы с дефицитом осадков на 0.1-0.7 т/га (рис.1,2). Сорт среднеранний, выколашивается на 5-6 дней раньше Безенчукской 380, среднерослый (высота растений 90-100 см), устойчивый к полеганию, обладает высокопродуктивным колосом. Масса зерна одного колоса в среднем за 10 лет 1.6 г. Масса 1000 зерен в среднем за 10 лет 41.2 г, на 5.6 г выше, чем у Безенчукской 380. Прогресс по урожайности у сорта Светоч достигнут за счет увеличения продуктивности колоса и устойчивости к засухе при сокращении вегетационного периода.

В условиях абиотических стрессов, вызванных низкими температурами зимой и засухами в весенне-летний период, обеспечить стабильную урожайность озимой пшеницы только за счет продуктивности колоса весьма проблематично.

Поэтому необходимо создавать генотипы способные формировать и сохранять до уборки урожая повышенную густоту продуктивного стеблестоя за счет высокой зимостойкости, продуктивной кустистости и выживаемости растений при средней продуктивности колоса (0.9-1.1 г).

Этот морфотип пшеничного растения реализован в сорте Безенчукская 790.

Количество продуктивных колосьев сорта Безенчукская 790 в конкурсном испытании колебалось от 348 шт. на 1м2 в крайне неблагоприятном для осеннего кущения 2006 г. до 728 шт. на 1м2 в 2008г., что больше, чем у стандарта на 68 шт. и 294 шт. соответственно. Сорт высокозимостойкий, засухоустойчивый. Прибавка урожая к стандарту, в острозасушливый год 19%. Реализованная урожайность сорта 6.04 т/га.

Наряду с моделями сортов полуинтенсивного типа нами совместно с Краснодарским НИИСХ имени П.П. Лукьяненко создан модельный сорт интенсивного типа Бирюза, допущенный к использованию по Центрально-Черноземному и Средневолжскому регионам Российской Федерации [3]. Индекс интенсивности сорта в благоприятный год по [4] составил 10.2, против 5.8 у сорта полуинтенсивного типа Светоч. В среднем за 10 лет (2001-2010 гг.) урожай сорта Бирюза в конкурсном испытании Самарского НИИСХ составил 3.54 т/га, на 0.52 т/га выше урожая Безенчукской 380. Максимальный урожай сорт Бирюза дал в 2001г. – 7.0 т/га (рис.1). Сорт положительно реагирует на улучшение влагообеспеченности за счет летних атмосферных осадков, но в условиях дефицита влаги в весенне-летний период по урожайности уступает сорту Безенчукская 380 (рис.1, 2).

Сорт Бирюза обладает полевой устойчивостью к бурой ржавчине и в годы эпифитотий превышает по урожайности Безенчукскую 380 на 1.24-1.36 т/га, при НСР 0,05 0,3-0,35т/га.

Преимущество сорта Бирюза по урожайности по сравнению с сортом Безенчукская 380 достигнуто за счет повышения озерненности колоса.

Обладая цилиндрической формой колоса, Бирюза в благоприятных условиях формирует до 66 зёрен в колосе, при массе зерна одного колоса до 2.8г.

За счет синхронного развития цветков в колосках формируется до четырёх – пяти зёрен в средней части колоса. В среднем за 10 лет изучения количество зёрен в колосе сорта Бирюза 41.8 шт., на 4.4 шт. больше, чем у Безенчуской 380. Масса 1000 зёрен у сорта Бирюза в среднем за 10 лет изучения 36.8 г, на 0.7 г выше, чем у Безенчук-ской 380 с колебаниями по годам от 25.3 г до 48.0 г.

Сорт Бирюза среднеранний, среднерослый (высота растений 70-80 см). Выход зерна в урожае наземной биомассы 45-50%.

Сорт Бирюза включен в список ценных по качеству зерна [3]. По нашим данным показатели качества зерна сорта Бирюза следующие: число падения – 354 с, массовая доля белка в зерне – 14.4%, сырой клейковины – 38.9%, ИДК – 87 е. п., валориметрическая оценка – 78 е. вал., объем хлеба их 100 г муки 840 мл, общая оценка хлеба – 4.4 балла.

Устойчивость к фитопатогенам – важнейшая составная часть модели сорта озимой пшеницы [2].

Эпифитотии бурой ржавчины в Среднем Поволжье вызывают существенное снижение урожайности и качества зерна восприимчивых сортов озимой мягкой пшеницы. В опытах Самарского НИИСХ в 2012г. потери урожая восприимчивых к бурой ржавчине сортов озимой пшеницы составили 50%, сильно восприимчивые сорта практически погибли. Проблема устойчивости сортов озимой мягкой пшеницы к бурой ржавчине решается путем создания сортов с полевой (горизонтальной) устойчивостью к патогену. Эта модель реализована в сортах Малахит и Бирюза. Однако за 10 лет репродуцирования степень поражения сорта Бирюза бурой ржавчиной возросла с 0% - единичные пустулы, до 40% при типе реакции на заражение 2-3 по [10]. Происходит постепенная потеря устойчивости сорта за счет накопления вирулентных рас паразита.

Обеспечить надежную защиту посевов озимой пшеницы от поражения бурой ржавчиной возможно за счет сочетания в посевах сортов с полевой и расоспецифической устойчивостью [1].

Абсолютную устойчивость к бурой ржавчине контролируют гены Lr 9, Lr 19, Lr 41. Эффективный ген Lr 24 [1].

В условиях эпифитотии бурой ржавчины сильной интенсивности в 2012г. в опытах Самарского НИИСХ иммунитет к бурой ржавчине (тип реакции 0 по [10]) показали линии, созданные с участием образца коллекции ВИР KS 90 WGRC – 10, K – 62377 (США) с геном Lr 41 [7,9].

Устойчивые к бурой ржавчине линии (тип реакции на заражение 1-2 по [10], степень поражения 5-10%) созданы с участием образца коллекции ВИР Abilene, K – 62707 (США) с геном Lr 24 [7,9].

В 2014 г. в конкурсном испытании сорт Эри-троспермум 882 (Малахит/ Abilene) показал высокую устойчивость к бурой ржавчине (тип реакции 1, единичные пустулы) и при урожае 5,86 т/га превысил Безенчукскую 380 на 1,53 т/га, Бирюзу – на 1,91 т/га. Сохранность растений за зимний период в условиях выпревания весной – 82,5%. качество зерна соответствует ценной пшенице.

Созданы принципиально новые генотипы пшеницы мягкой озимой с геном Lr 41 от скрещивания сорта Безенчукская 765 и образца США KS90WGRC-10: Ферругениум 896, Ферругениум 897. В 2014 г. Ферругениум 896 при урожае 4,74

т/га превысил урожай сорта Бирюза на 1,64 т/га, сорт Безенчукская 380 – на 1,94 т/га. Сорт короткостебельный, высота растений 60-70 см. Урожай формирует за счет густоты продуктивного стеблестоя. Масса 1000 зерен 34,1 г, на 2 г меньше, чем у сорта Бирюза. Тип реакции на поражение бурой ржавчиной 0-1, степень поражения 0-5%. По качеству зерна соответствует «сильной» пшенице: число падения 369 с, массовая доля протеина в зерне – 15,2%, сырой клейковины – 33,4%, разжижение теста – 50 единиц фарино-графа, валориметрическая оценка – 94 единицы валориметра, объем хлеба из 100 г муки – 970 мл, оценка хлеба – 4,8 балла.

Данные генотипы перспективны для лесостепной зоны Среднего Поволжья и Волго-Вятского региона.

ВЫВОДЫ

С целью улучшения использования биокли-матического потенциала Среднего Поволжья и защиты посевов озимой мягкой пшеницы от влияния абиотических и биотических стрессоров разработаны и реализованы в производстве три модели сорта полуинтенсивного типа и модель сорта интенсивного типа.

Модели сортов полуинтенсивного типа Без-енчукская 380, Светоч с реализованной урожайностью 5,4 и 5,9 т/га отличаются устойчивостью к абиотическим стрессорам. Урожай формируется за счет продуктивности колоса. Модель сорта Безенчукская 790 с реализованной урожайностью 6.04 т/га отличается скороспелостью, высокой морозо-зимостойкостью, устойчивостью к бурой ржавчине. Урожай формирует за счет повышенной густоты продуктивного стеблестоя (до 728 шт. на 1 м2).

Модель сорта интенсивного типа представлена сортом Бирюза с реализованной урожай- ностью 7.0 т/га. Урожай формируется за счет повышенной озерненности колоса и уборочного индекса равного 0,45-0,50. Сорт обладает полевой устойчивостью к бурой ржавчине, среднеранний, ценный по качеству.

Эффективны против бурой ржавчины гены Lr 24, Lr 41. Созданы модели устойчивых к бурой ржавчине сортов, защищенных генами Lr 24 и Lr 41. Эритроспермум 882 (Малахит/ Abilene) с геном Lr 24. Ферругениум 896, Ферругениум 897 (Безенчукская 765/ KS90WGRC-10) с геном Lr 41.