Урожайность и качество зерна сомаклональных линий сои в агроэкологических условиях южной лесостепи Западной Сибири

Автор: Паршуткина Екатерина Викторовна, Поползухина Поползухина Нина Алексеевна, Озякова Екатерина Николаевна

Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau

Рубрика: Сельскохозяйственные науки

Статья в выпуске: 3 (23), 2016 года.

Бесплатный доступ

В условиях южной лесостепи Западной Сибири проведено изучение 8 сомаклональных линий 7-8-го поколений, созданных в ФГБНУ СибНИИК методом генной инженерии на основе сорта сои СибНИИК 315. Исследования проводились в 2013-2014 гг. на полях лаборатории селекции зернобобовых культур ФГБНУ СибНИИСХ. Почва опытного участка - лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая. Проведенные исследования позволили выявить влияние гидротермических условий на рост, развитие, формирование продуктивности и качества зерна сои. Полевая всхожесть семян и сохранность растений к уборке определялись как гидротермическими условиями вегетационного периода, так и генотипом. Как показали исследования, определяющий вклад в изменчивость урожайности сои вносят условия выращивания (фактор В) - 62,8 %. Более высокая урожайность была отмечена в 2014 г. Наибольшей величиной этого показателя характеризовались линии Л 55/13 (+0,18 т/га), Л 56/13 (+0,15 т/га) и Л 48/11 (+0,12 т/га). Определяющими элементами структуры урожайности сои являются число продуктивных узлов (r = 0,61), число бобов (r = 0,57) и семян на растении (r = 0,65). Существенных различий по содержанию белка и жира в семенах в контрастных условиях выращивания установлено не было.

Еще

Соя, сомаклональная изменчивость, селекция, продуктивность, качество зерна

Короткий адрес: https://sciup.org/142199240

IDR: 142199240

Текст научной статьи Урожайность и качество зерна сомаклональных линий сои в агроэкологических условиях южной лесостепи Западной Сибири

В мировом растениеводстве одной из основных зернобобовых культур является соя, отличающаяся высоким качеством зерна в сочетании с комплексом адаптивных свойств и технологических преимуществ, что и является причиной ее широкого распространения на всех земледельческих континентах.

Селекционная работа по созданию скороспелых сортов сои ведется почти во всех странах мира с учетом местных почвенно-климатических условий. Актуальные направления селекции сои – создание скороспелых, продуктивных сортов с высоким качеством продукции. Также

немаловажным в развитии сельскохозяйственного производства является возделывание сортов, адаптивных к неблагоприятным климатическим условиям [1].

Новые признаки и комбинации признаков можно получать, используя сомаклональную изменчивость и мутагенез in vitro. Эти методы основаны на спонтанном возникновении в клетках разнообразных мутаций при культивировании изолированных растительных тканей на питательной среде [2].

Установлено, что сомаклональные варианты сои отличаются от исходных форм по качественным и количественным признакам. Нередко они даже превосходят их по ряду хозяйственно-ценных признаков и могут быть родоначальниками нового сорта [3].

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

Объекты и методы

Исследования проводились в 2013–2014 гг. на полях лаборатории селекции зернобобовых культур ФГБНУ СибНИИСХ. Объектом исследования были сомаклоны, созданные в ФГБНУ СибНИИК методом генной инженерии на основе сорта сои СибНИИК 315.

Опыт был заложен по типу конкурсного сортоиспытания, где изучалось 8 сомаклональ-ных линий 7–8-го поколений. Полевой опыт закладывался на делянках площадью 17 м2, повторность 4-кратная. Предшественник – озимая рожь, норма высева – 0,8 млн всхожих семян на гектар. Посев проводили сеялкой ССФК-7,0 рядовым способом, уборку – комбайном «Хеге-125» в фазу полной спелости.

Фенологические наблюдения проводились по основным фазам развития растений. Изучение элементов структуры урожая – согласно методике Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1971). Биохимический анализ семян (содержание белка (N×6,25) и жира) проводился в лаборатории физиологии и биохимии растений ФГБНУ СибНИИСХ. Статистическую обработку результатов исследований проводили по методике Б.А. Доспехова (1985) [4]. Для характеристики гидротермических условий в годы проведения опытов использовались материалы наблюдений Омской метеорологической станции ФГБУ «Обь-Иртышское УГМС».

Почва опытного участка – лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая с содержанием гумуса 6,4 %. Характеризуется очень низким содержанием нитратного 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 вегетационный период в 2013 г., оказалось равным 217 мм, а в 2014 – 135 мм, что составило 109,5 и 67,0 % к норме соответственно (рис. 1).

Рис. 1. Гидротермическое обеспечение вегетационного периода сои, 2013–2014 гг.

В 2013 г. был отмечен более существенный дефицит тепла в первой половине вегетационного периода. В то же время в 2014 г. август и сентябрь характеризовались значительным превышением среднемесячных температур воздуха.

Результаты исследований

Урожайность зерна возделываемых культур находится в прямой зависимости от полевой всхожести семян. Снижение полевой всхожести может происходить из -за недостатка влаги и тепла. Сохранность растений обусловлена климатическими условиями последующих фаз развития растений [5]. Оба эти показателя в значительной степени характеризуют адаптивность генотипов к условиям возделывания.

Исследования показали, что изучаемые сортообразцы характеризовались высокими показателями полевой всхожести семян и сохранности растений к уборке (табл. 1). Существенное влияние на полевую всхожесть и сохранность растений исследуемых сортообразцов в годы проведения опытов оказали метеорологические условия.

Таблица 1

Полевая всхожесть семян и сохранность растений сои, %

Образец

Полевая всхожесть семян

Сохранность растений

2013-2014 гг.

± к стандарту

2013—2014 гг.

± к стандарту

СибНИИК 315, контроль

79,2

90,9

Л 48/11

81,5

+2,3

82,5

—8,4

Л 51/11

89,7

+10,5

83,8

—7,1

Л 53/11

87,2

+8,0

91,4

+0,5

Л 51/12

82,2

+3,0

91,7

+0,8

Л 53/13

86,4

+7,2

91,9

+1,0

Л 55/13

85,1

+5,9

87,0

—3,9

Л 56/13

93,9

+14,7

92,5

+1,6

Среднее

85,6

88,9

НСР 05

12,1

12,1

В среднем за 2013–2014 гг. показатели полевой всхожести изучаемых сортообразцов превышали показатель исходного сорта СибНИИК 315 на 2,3-14,7 %. Наибольшее его значение в среднем по изучаемым сортам было отмечено в 2013 г. - 94,4 %. Максимальная полевая всхожесть семян сои в годы исследований была установлена у Л 56/13 (93,9 %).

Проведенные ранее исследования показали, что высокому значению полевой всхожести не всегда соответствует увеличение процента выживаемости растений, и наоборот [6].

В среднем за годы изучения сохранность сомаклональных линий варьировала от 82,5 до 92,5 %. Наибольший показатель сохранности растений в среднем по сортообразцам был отмечен в 2013 г. (97,1 %), в 2014 г. наблюдалось снижение данного показателя до 80,8 %. Сомакло-нальные линии имели равное с контролем значение или несколько превышали его.

Значительное влияние на уровень продуктивности изучаемых генотипов сои оказали гидротермические условия в годы проведения опытов. Формированию наибольшей урожайности в 2014 г. способствовало оптимальное распределение осадков в период вегетации и достаточно теплая погода в августе и сентябре. В среднем по изучаемым сортообразцам урожайность зерна составила 3,24 т/га. В этих условиях выделились линии Л 48/11 (+0,38 т/га) и Л 55/13 (+0,23 т/га).

При избыточном увлажнении и недоборе тепла в период вегетации 2013 г. было отмечено снижение продуктивного потенциала сортообразцов сои на 0,35 т/га (табл. 2).

Таблица 2

Урожайность зерна сои, т/га

Сортообразец

2013 г.

2014 г.

В среднем за 2013—2014 гг.

т/га

± к стандарту

т/га

± к стандарту

т/га

± к стандарту

СибНИИК 315, контроль

2,89

3,32

3,11

Л 48/11

2,76

—0,13

3,70

+0,38

3,23

+0,12

Л 51/11

3,32

+0,34

2,86

—0,46

3,04

—0,07

Л 53/11

3,02

+0,13

2,84

—0,48

2,93

—0,18

Л 51/12

2,53

—0,36

3,15

—0,22

2,84

—0,27

Л 53/13

2,52

—0,37

3,20

—0,11

2,86

—0,25

Л 55/13

3,02

+0,13

3,33

+0,23

3,29

+0,18

Л 56/13

3,19

+0,30

3,55

0,00

3,26

+0,15

Среднее

2,89

3,24

3,07

НСР 05

0,23

0,29

Максимальную достоверную прибавку урожайности зерна в 2013 г. обеспечили Л 51/11 (+0,34 т/га) и Л 56/13 (+0,30 т/га).

По результатам изучения сомаклонов в среднем за 2 года следует выделить линии Л 55/13 (+0,18 т/га), Л 56/13 (+0,15 т/га) и Л 48/11 (+0,12 т/га) как наиболее адаптивные к контрастным условиям возделывания.

Результаты двухфакторного дисперсионного анализа показали, что в изменчивость урожайности изучаемых сортообразцов сои наибольший вклад внесли условия лет выращивания (фактор В) – 62,8 % (табл. 3).

Таблица 3

Доля влияния факторов на формирование урожайности сортообразцов сои, %

Фактор

Урожайность сортообразцов сои

Сорт (А)

15,1

Условия года (В)

62,8

Сочетание факторов (АВ)

22,1

Доля влияния сорта (фактор А) составила 15,1 %, взаимодействие двух изучаемых факторов (АВ) – 22,1 %.

Важными показателями в селекции растений являются элементы структуры урожая. Исследования показали, что определяющее значение для формирования урожайности зерна сои имеют число продуктивных узлов (r = 0,61), число бобов (r = 0,57) и семян (r = 0,65) на растении.

Длина стебля во многом определяет технологичность возделывания сои, все изучаемые сортообразцы были среднестебельными. Средняя длина стебля в 2013 г. составляла 82,7 см, а в 2014 г. – 57,2 см. В 2013 г. изучаемые сомаклоны сои были более высокорослыми из-за сложившихся условий вегетационного периода. Наиболее длинный стебель в оба года исследований сформировала линия Л 51/11 – 89,80 см. Наименьшей высотой растений характеризовалась линия Л 48/11 (2013 г. – 62,8 см; 2014 г. – 58,6 см) (табл. 4).

Таблица 4

Элементы структуры урожая сои (в среднем за 2013–2014 гг.)

Сортобразец

Длина стебля, см

Высота прикрепления первого боба, см

На одно растение

Масса 1000 семян, г

число продуктивных узлов, шт.

число бобов, шт.

число семян, шт.

масса семян, г

СибНИИК 315, контроль

61,06

15,72

10,93

20,76

36,01

7,89

220,41

Л 48/11

60,77

10,69

13,77

26,31

53,66

7,03

130,89

Л 51/11

89,80

12,73

16,84

30,65

72,73

5,45

74,70

Л 53/11

70,50

13,27

15,12

27,20

42,40

7,74

184,74

Л 51/12

69,83

9,29

13,86

22,11

50,53

7,63

150,43

Л 53/13

64,10

13,54

9,80

23,11

61,98

7,12

114,78

Л 55/13

66,57

13,64

11,88

24,45

51,33

8,13

158,56

Л 56/13

77,61

16,05

11,34

21,89

55,22

7,73

137,58

НСР 05

17,47

5,02

4,50

17,76

13,88

2,59

32,9

Высота прикрепления нижнего боба имеет большое значение при механизированной уборке, определяя, в свою очередь, урожайность зерна (r = 0,40). В период уборки низкое прикрепление бобов приводит к потерям урожая. Более низким прикреплением бобов в оба года исследований характеризовалась сомаклональная линия Л 51/12 (9,29 см). Наибольшая высота прикрепления первого боба отмечена у линии Л 56/13 (16,05 см).

Число продуктивных узлов в опыте варьировало от 9,80 до 16,84 шт. на растении. Наибольшее число узлов сформировали Л 51/11 – 16,84 шт. и Л 53/11 – 15,12 шт. Выявлена высокозначимая достоверная связь этого показателя с числом бобов на растении (r = 0,83).

Важными показателями продуктивности являются число бобов и семян на растении, сохранившихся к созреванию [7]. Как показали расчеты, взаимосвязь этих показателей высокодостоверна (r = 0,56). Следует выделить линию Л 51/11, которая в среднем за годы изучения сформировала наибольшее число бобов и семян – 30,65 шт. и 72,73 шт. соответственно.

Масса семян с растения в годы исследований варьировала в пределах от 5,45 до 8,13 г. Было установлено, что показатель массы семян в среднем по сортообразцам был наибольшим в 2013 г – 8,04 г. В среднем за годы изучения наибольший показатель массы семян был отмечен у линии Л 55/13 – 8,13 г (2013 г. – 8,66 г; 2014 г. – 7,60 г).

Важным элементом структуры урожая является масса 1000 семян, которая варьировала у изучаемых образцов от 74,11 г (Л 51/11) до 184,44 г (Л 53/11). Было установлено, что именно масса 1000 семян в большей степени определяет массу семян на растении (r = 0,81).

Результаты исследований показали, что несмотря на различия гидротермических условий, в годы проведения опытов существенного варьирования показателей содержания белка и жира в зерне сои не отмечено (табл. 5).

Таблица 5

Содержание белка и жира в зерне сои, %

Сорт

Белок

Жир

2013 г.

2014 г.

В среднем за 2013–2014 гг.

2013 г.

2014 г.

В среднем за 2013–2014 гг.

СибНИИК 315, стандарт

38,32

37,56

37,94

16,23

16,05

16,14

Л 48/11

37,46

37,23

37,35

16,95

17,01

16,98

Л 51/11

35,36

34,85

35,11

16,98

16,94

16,96

Л 53/11

36,97

35,98

36,48

16,76

16,82

16,79

Л 51/12

35,19

36,14

35,67

13,30

12,96

13,13

Л 53/13

36,01

36,28

36,15

15,30

14,52

14,91

Л 55/13

39,43

38,81

39,12

16,28

16,34

16,31

Л 56/13

39,74

40,01

39,88

15,91

15,37

15,64

Среднее

37,31

37,11

37,12

15,96

15,75

15,86

НСР 05

0,99

1,12

0,40

0,41

Как видно из табл. 5, в среднем за два года в семенах сои содержание белка колебалось от 35,11 % (Л 51/11) до 39,88 % (Л 56/13). Наиболее высокобелковыми оказались Л 55/13 (39,12 %) и Л 56/13 (39,74 %). Сбор белка с гектара с урожаем зерна сои в 2014 г. был выше на 120 кг/га, что обусловлено наибольшей урожайностью зерна в этом году. Максимальный сбор белка в среднем за 2013–2014 гг. обеспечили высокоурожайные Л 55/13 и Л 56/13 (рис. 2).

Рис. 2. Сбор белка с гектара с урожаем зерна сои

Рис. 3. Сбор жира с гектара с урожаем зерна сои

Содержание жира в семенах изучаемых сортообразцов в среднем за годы исследований составило 15,86 %, существенных различий этого показателя по годам не было установлено (рис. 3). Высоким содержанием жира в семенах характеризовались линии Л 48/11, Л 51/11, Л53/11 и Л 55/13. Наибольший сбор жира с га отмечен в 2014 г. Наиболее высокий его сбор обеспечили Л 48/11, Л 51/11, Л 55/13 и Л 56/13.

Выводы

Полевая всхожесть семян и сохранность растений к уборке определялись как гидротермическими условиями вегетационного периода, так и генотипом. В 2013 г. эти показатели были выше, чем в 2014. Сомаклональные линии превышали исходный сорт по полевой всхожести семян. Сохранность растений изучаемых линий была на уровне контроля либо ниже.

Как показали исследования, определяющий вклад в изменчивость урожайности сои вносят условия выращивания (фактор В) – 62,8 %. Доля вклада генотипа менее существенна (фактор А) – 15,1 %, взаимодействие факторов (АВ) составило 22,1 %. В 2014 г. отмечена более высокая урожайность зерна сои. Наибольшей величиной этого показателя характеризовались линии Л 55/13 (+0,18 т/га), Л 56/13 (+0,15 т/га) и Л 48/11 (+0,12 т/га). Определяющими элементами структуры урожайности сои являются число продуктивных узлов (r = 0,61), число бобов (r = 0,57) и семян (r = 0,65) на растении.

Существенных различий по содержанию белка и жира в семенах в контрастных условиях выращивания установлено не было. Наиболее высокобелковыми оказались Л 55/13 (39,12 %) и Л 56/13 (39,74 %). Сбор белка с гектара с урожаем зерна сои в 2014 г. был выше на 120 кг/га. Наибольший выход белка с га обеспечили высокоурожайные линии Л 55/13 и Л 56/13. Высоким содержанием жира в семенах характеризовались линии Л 48/11, Л 51/11, Л53/11 и Л 55/13. Наибольший сбор жира с га отмечен в 2014 г. Наиболее высокий его сбор обеспечили Л 48/11, Л 51/11, Л 55/13 и Л 56/13.

Список литературы Урожайность и качество зерна сомаклональных линий сои в агроэкологических условиях южной лесостепи Западной Сибири

  • Озякова Е.Н., Поползухина Н.А. Урожайность и качество зерна сои в зависимости от действия абиотических факторов и генотипических особенностей//Омский научный вестник. 2014. № 2 (134). С. 213-217.
  • Кашеваров Н.И. Соя в Западной Сибири. РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИ кормов. Новосибирск: Юпитер, 2004. С. 256.
  • Зеленов А.Н., Лаханов А.П., Долгополова Л.Н. Селекция зернобобовых культур на устойчивость к неблагоприятным факторам среды//Вестник с-х науки. 1984. № 2. С. 111-115.
  • Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. 315 с.
  • Фотосинтез и симбиотическая азотфиксация гороха и сои: монография/Н.А. Поползухина, Е.Н. Озякова, И.Г. Кадермас: Palmarium Academic Publishing. Saarbrucken, Deutschland, 2014. 119 S.
  • Енкен В.Б. Соя. М.: Сельхозгиз, 1959. 622 с.
  • Рожанская О.А. Создание исходного материала для селекции кормовых культур в условиях Сибири с помощью методов биотехнологии: автореф. дис. … канд. биол. наук. Новосибирск, 2006. 35 с.
Статья научная