Варьирование признаков коллекционных образцов кунжута

Производство растительных масел в мире за последние 15 лет выросло более чем в два раза. Интерес к ним подкреплен экономикой, так как затраты на получение единицы калорий растительных жиров в 20 раз меньше, чем животных [1, с. 263]. В мире существует около 50 наименований растительных масел. Кунжутное масло и кунжут ( Sesamum indicum L.) относят к самым ценным масличным и лекарственным культурам. Семена кунжута содержат высококачественное пищевое масло, которое состоит из ненасыщен-

ных жирных кислот. Благодаря высокому содержанию олеиновой и линолевой кислот (85-90 %) масло кунжута полезно в питании человека [2, с. 10]. В семенах кунжута содержится 48-63 % масла, 16-19 % белка, 16-18 % растворимых углеводов [3, с. 225]. Масло кунжута способно к длительному хранению, так как содержит природные антиоксиданты сезамолин и сезамин, которые также препятствуют окислительному стрессу [4, с. 581]. Масло находит широкое применение в кондитерской промышленности, парфюмерии и медицине. В семенах сосредоточено большое количество минеральных веществ – солей K, P, Mg, Ca, Na. Кунжут используют в приготовлении тахинной халвы и различных кондитерских изделий, в качестве приправы, посыпки булочек и печенья, а также в медицине, косметологии. Помимо масла и семян в народной медицине находят применение все части растения [5, с. 217-221]. Китайская народная медицина насчитывает более 1000 различных заболеваний, которые успешно излечивает кунжут.

Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова» располага- ет коллекцией кунжута в объеме 1534 образца, представленных из 69 стран мира. Наибольшее количество из Узбекистана – 227 номеров, Венесуэлы – 126, Кении – 117, Индии – 113, Турции – 99, Китая – 85, Вьетнама – 82 образца. Сохранение и репродуцирование генетической коллекции является актуальной задачей.

Цель исследования – сохранение и изучение изменчивости коллекционных образцов кунжута, а также выделение, закрепление источников и доноров основных хозяйственно ценных признаков.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Коллекционные образцы кунжута высевали на делянках площадью 2,8 м2 при ширине междурядий 0,7 м. Норма высева семян 35-40 шт./м2. Посев проводили при устойчивом прогревании почвы до 14-15 °С и наличию влаги в зоне заделки семян (1-2 см) [6, с. 209]. Предшественник – озимая пшеница.

Почвы опытного участка – предкавказский карбонатный чернозем. В слое 0-40 см содержание гумуса составляет 3,8 %. В пахотном слое подвижных форм фосфора 1,25-1,40 мг, азота 10-12 мг, калия 26,5-28,0 мг на 100 г почвы. Климатические условия зоны характеризует недостаточное и неустойчивое увлажнение в течение года. Среднегодовое количество осадков составляет 430-460 мм, основное их количество приходится на осенне-весенний период. Лето характеризуется небольшим количеством осадков, чаще ливневого характера, с преобладанием высоких температур воздуха.

Большинство ученых относит кунжут к самоопылителям. В условиях южной степи отмечено 5-10 % перекреста [7, с. 56]. В исследованиях использована методика работы с самоопылителями, а также общепринятые методики с масличными культурами [8, с. 245-254; 9, с. 188–207]. Урожай кунжута приводили к 9 % влажности семян и 100 % чистоте [10, с. 8]. Масличность семян определяли на ЯМР–анализаторе АМВ–1006 М.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Изучено в течение 4 лет 136 коллекционных образцов кунжута различного происхождения:

48 – из Узбекистана, 16 – из России, 25 – из Кении, по 12 – из Венесуэлы, Китая и Туркмении, 8 из Ирана и по одному образцу из Индии, Таджикистана, Украины. В качестве стандарта использовали сорт Солнечный селекции Донской станции. Все оцениваемые формы относят к подвиду двухплодолистиковые ( ssp. Bicarpellatum Hilt.) и имеют четырехгнездные коробочки. Коллекция представляет собой разнообразие форм по высоте растений, их опушенности, размерам и форме листьев, окраске семян и цветков, степени растрескивания коробочек и устойчивости к фузариозному увяданию. Образцы оценены по биометрическим и хозяйственным показателям. Погодные условия в годы проведения исследований (2015-2018) различались по температурному режиму и влагообеспеченности. Характеристика условий вегетации кунжута по основным фенофазам приведена в таблице 1.

Гидротермический коэффициент (ГТК) 2016 и 2017 гг. был наибольшим (0,9-1,0), что благоприятно сказалось на росте и развитии растений. Отмечен 2016 г. с достаточной влагообеспе-ченностью (годовой ГТК = 1,0), однако в период вегетации ГТК составил 0,5. Благодаря запасам влаги и высокой влагообеспеченности в мае (в 2 раза выше средних многолетних) максимальная урожайность семян кунжута сформировалась у образцов к-1550, к-899 и составила 8,5 и 7,5 ц/га соответственно. В таблице 2 представлены результаты изучения лучших коллекционных образцов кунжута в среднем за 4 года, проявивших устойчивость к фузариозу более 90 %. Коэффициент вариации показывает реакцию генотипов на различные условия выращивания.

Несмотря на различие в датах посева и всходов, цветение кунжута приходилось на начало июля, таким образом, сокращение периода вегетации происходит за счет уменьшения периода всходы-начало цветения. Цветение растений идет снизу вверх по мере роста и продолжается около месяца. Наиболее благоприятные условия в этот период отмечены в 2016 и 2017 гг. Средние температуры воздуха составили 25-28 °С, осадки были выше и на уровне многолетних показателей (за 50 лет). Средняя урожайность культуры в эти годы составила 4,4 и 3,9 ц/га, максимальная – 6,7-7,2 ц/га отмечена у образцов

Таблица 1. Характеристика условий вегетации кунжута, 2015-2018 гг.

Год	ГТК		Даты			Вегетационный период, сутки	Сумма положительных температур, °С
	года	периода вегетации	всходов	начало цветения	созревания
2015	0,8	0,7	30.04	07.07	25.09	148	3361
2016	1,0	0,5	01.06	09.07	15.09	107	2740
2017	0,9	0,8	15.05	02.07	22.09	129	3172
2018	0,7	0,6	23.05	06.07	08.10	137	3284

Таблица 2. Результаты изучения лучших образцов кунжута, 2015-2018 гг.

Образец Происхождение Вегетационный период, Высота растений, Урожайность семян, Масличность семян, сутки V, % см V, % ц/га V, % % V, % К-899 Кубанец 55 126 18,8 112 10,7 5,4 30,6 57,3 1,5 Юбилейный желтый 126 19,1 122 15,2 4,8 19,8 58,6 1,4 Юбилейный зеленый 127 18,6 122 9,7 4,6 15,3 58,3 2,0 К-1550 Донской белосемянный 126 19,7 118 12,8 6,3 27,5 58,6 1,1 К-1 Узбекистан 129 19,6 125 16,5 5,3 14,3 57,4 2,8 К-5 Узбекистан 124 19,4 118 16,0 3,7 18,8 57,5 2,4 К-6 Узбекистан 129 19,1 126 22,4 3,5 16,5 58,2 2,2 К-26 Узбекистан 125 20,1 111 13,9 2,6 23,8 58,0 1,9 К-64 Узбекистан 126 19,8 118 15,0 3,7 20,5 56,7 2,1 К-77 Узбекистан 129 19,3 115 14,3 3,4 14,6 58,0 1,5 К-1404 Венесуэла 128 18,0 125 8,2 3,3 14,0 58,0 1,1 К-1516 Венесуэла 128 19,2 117 12,7 3,8 10,7 57,0 1,5 К-1822 Кения 129 16,2 115 13,3 3,6 18,6 56,9 2,1 К-1829 Кения 125 14,4 101 20,4 4,7 15,2 56,8 1,5 К-870 Иран 125 19,4 100 18,8 2,5 25,9 56,4 1,0 К-871 Иран 126 20,8 119 5,2 3,6 16,0 58,2 2,1 К-769 Туркмения 129 16,7 126 15,6 3,2 25,8 57,8 0,9 К-1024 Индия 128 14,0 117 19,8 2,8 22,5 56,2 1,4 К-3303 Китай 125 16,4 107 17,2 3,1 8,3 56,3 1,3 К-797 Таджикистан 129 19,7 106 17,9 3,2 20,2 54,2 0,8 К-1880 Украина 126 16,0 119 12,2 2,6 23,4 56,2 2,0 К-1748, st Солнечный 127 16,8 121 5,4 6,2 11,3 58,9 1,8 НСР05 2,0 - - - 0,4 - 0,6 - из России к-1550, к-899, к-1748. Данные образцы имели наибольшую урожайность в течение 4 лет. У этого признака отмечен максимальный коэффициент вариации, показывающий степень приспособленности генотипа к различным условиям, выявленный у образцов к-899, к-1550, к-870, к-769. Средней изменчивостью характеризуется высота растений и вегетационный период. Наибольшую стабильность по высоте растений показали образцы к-871 из Ирана и к-1748 (Россия).

Минимальное значение признака маслич-ности семян в годы изучения отмечено 54,1 % в 2015 г. (образец к-797), максимальное – 60,5 % в 2018 г. (образец к-1748). Вариабельность данного признака незначительная по всем образцам коллекции.

Поскольку центром происхождения кунжута считается Африка, растения предъявляют повышенную требовательность к теплу. Полное созревание культуры происходит при сумме положительных температур 2500-3000 °С [11, с. 45].

Изученные образцы созревали в сентябре-октябре. Сумма положительных температур периода вегетации кунжута в среднем за 4 года составила 3139 °С, была максимальной (3361 °С) в 2015 г., минимальной (2740 °С) – в 2016 г. Погодноклиматические условия южной зоны Ростовской области вполне подходят для возделывания культуры и обеспечивают созревание кунжута скороспелых и среднеспелых групп.

Фенологические наблюдения показали различия вегетационного периода в зависимости от генотипа и связь с условиями года. Наибольший коэффициент вариации по данному признаку (> 20 %) отмечен у образцов к-871 (Иран) и к-26 (Узбекистан). Самый короткий период вегетации коллекционных образцов (от 90 суток у к-1550) отмечен в 2016 г. и связан с получением поздних всходов (1 июня). Максимальный вегетационный период проявился в 2015 г. (165 суток у образцов К-1843 и 1869 из Кении и К-8 из Узбекистана) при раннем посеве и появлении всходов 30 апреля.

Таблица 3. Изменчивость основных признаков коллекции кунжута при индивидуальном отборе в 2015 г.

Образец, происхождение	Количество растений	Вес семян, г				Масличность семян, %
		min	max	X	V, %	min	max	X	V, %
К-899 Кубанец 55	30	7,0	36,4	14,7	31,7	55,1	61,1	58,2	3,0
К-1550 Донской белосемянный	41	7,1	38,7	15,0	57,6	56,5	62,8	59,6	2,6
Юбилейный зеленый	47	6,3	32,1	12,4	20,7	51,5	62,3	59,9	3,1
Юбилейный желтый	23	6,5	20,0	11,7	15,6	57,6	62,8	60,4	2,8
К-1748Солнечный	151	2,7	41,0	15,5	55,9	55,6	63,5	60,4	3,2
К-1 Узбекистан	25	3,9	27,4	13,4	21,3	55,2	61,3	58,2	2,9
К-5 Узбекистан	22	0,8	11,0	5,8	5,4	56,3	60,1	57,9	1,7
К-6 Узбекистан	25	2,9	11,1	7,1	5,5	56,6	63,2	58,5	2,6
К-1024 Индия	20	3,6	26,4	11,0	44,0	55,1	58,4	57,2	1,9
К-769 Туркмения	23	0,8	9,1	4,6	5,3	54,7	62,2	57,9	2,9

Позднеспелые образцы к-1811, к-77 с вегетационным периодом более 165 суток практически не вызрели. Важно выделить скороспелые и среднеспелые генотипы, способные созревать в условиях Южного федерального округа. Группу скороспелых образцов составляют к-5, к-899, к-1550, к-1829, Юбилейный желтый, остальные относятся к среднеспелой группе.

Наряду с оценкой коллекционного материала проведены отборы отдельных растений, поскольку семена внутри образца различались по окраске, массе 1000 штук, а растения по габитусу. В результате отобраны генотипы с различным весом, определена масличность семян (табл. 3).

Отборы показывают значительно большую вариабельность основных признаков - вес семян (V = 55,9-57,6 %) и их масличность (V = 3,2 %), по сравнению с оценкой образцов в целом. Это показывает гетерогенность популяций и дает возможность проводить улучшающие отборы. Наибольшее отклонение от среднего значения по весу семян выявлено у образцов к-1748, к-1550, к-899, по масличности - у к-6, к-769 (4,3-4,7 %).

Среди лучших образцов коллекции выявлены источники скороспелости: к-5, к-26, к-64 (Узбекистан), к-1829 (Кения), к-870, к-871 (Иран), к-3303 (Китай), к-797 (Таджикистан), к-899, к-1550 (Россия). Выделены образцы с высоким содержанием масла: к-1748, к-1550, к-899, Юбилейный жёлтый, Юбилейный зеленый (Россия), к-871 (Иран), к-1, к-6 (Узбекистан), к-769 (Туркмения). Наибольшую урожайность семян проявили образцы к-1550, к-1748, к-899 (Россия), к-1 (Узбекистан), к-1829 (Кения). По массе 1000 штук более 3 г выделены образцы к-1748, к-1550, к-899, Юбилейный жёлтый (Россия), к-1516 (Венесуэла), к-64, к-26 (Узбекистан). Минимальная масса 1000 семян отмечена у образца к-870 из Ирана. Наибольший размах изменчивости, позволяющий отобрать семена с массой от 2,5 до

3,2 г, выявлен у образца к-77 (Узбекистан). По комплексу признаков: скороспелость и урожайность выделены образцы к-899, к-1550, к-1829; урожайности и масличности семян - к-1748, к-1550, к-1.

ВЫВОДЫ

Изучено 136 коллекционных образцов кунжута различного эколого-географического происхождения. Фенологические наблюдения показали различия вегетационного периода в зависимости от генотипа и условий года. Несмотря на различие в датах посева и всходов, цветение кунжута в южной зоне Ростовской области приходится на начало июля, созревание - на сентябрь-начало октября, а сокращение периода вегетации происходит за счет уменьшения периода всходы-начало цветения.

Наибольшую вариабельность (V = 30,6 %) проявил признак урожайности семян. Маслич-ность характеризуется максимальной стабильностью. Выделено 26 образцов по скороспелости, 32 по масличности и 12 по комплексу признаков.

Проведены отборы отдельных растений в количестве 407 единиц, определена их маслич-ность. Показана большая вариабельность признаков по весу и масличности семян, свидетельствующая о гетерогенности популяций и возможности проведения улучшающих отборов в коллекционных образцах.

Погодно-климатические условия южной зоны Ростовской области благоприятны для возделывания кунжута скороспелых и среднеспелых групп.