Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В статье представлены результаты работ о возможности применения андрогенных дигаплоидных линий в селекции пшеницы. Показано, что в условиях юга и юго-востока Казахстана путем использования в селекции методов in vitro получены новые селекционные материалы озимой мягкой пшеницы, сочетающие высокую урожайность с важнейшими хозяйственно ценными признаками. Новые АДГ-1050 линий достоверно превышали родительские формы и стандарты по урожайности и качеству зерна. В Госреестр РК он внесен как высокоурожайный сорт озимой мягкой пшеницы под названием Нуреке.

Современная стратегия селекции пшеницы направлена на создание сортов обладающих комплексной устойчивостью к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам окружающей среды, экологической пластичностью. Многими учеными отмечено, что применение методов генной и клеточной инженерии позволяет конструировать новые генетические структуры, получать новые формы и сорта растений с улучшенными наследственными признаками [2–3; 6–8]. Одним из подходов в создании высокопродуктивных, устойчивых к болезням, вредителям и к неблагоприятным факторам среды растений является использование ядерно-плазматического эффекта при отдаленной гибридизации, с помощью метода эмбриокультуры. Второе направление для использования в селекции растений – гаплоидная технология. Она позволяет сократить сроки создания новых сортов на 4–5 лет. Метод дает возможность ускоренно получать гомозиготные чистые линии из гибридной популяции (F2–F3), формы и сорта, а также существенно повысить вероятность отбора хозяйственно ценных генотипов при уменьшении объема изучаемой гибридной популяции.

Цель исследования – изучение возможности использования гаплоидной технологии в селекции озимой пшеницы на юге Казахстана для создания новых сортов, устойчивых к абиотическим, биотическим факторам окружающей среды и получения зерна высокого качества.

Сотрудники лаборатории селекции озимой пшеницы КазНИИЗиР в содружестве с учеными Института биологии и биоинженерии НПЦРК на практике начали испытывать созданные андрогенные дигаплоидные линии (АДГ-линии), представляющие интерес как ценный исходный материал для практической селекции. В течение более чем 15 лет (1992–2008) испытывали АДГ-линии, полученные методом культуры пыльников в лаборатории генетики и селекции ИББР. Результаты их селекционной проработки представлены в настоящей статье.

Материалы и методы исследования

Объектами исследований служили бэккроссные и внутривидовые гибриды (F2–F3):(ВС1Казахстанская-4×Саратовская-29)×Грекум-476; (ВС1Мироновская-808×Скала)×Скала; F2Саратовская-29×Эритроспермум-350)×Грекум-476 мягкой пшеницы и коммерческие сорта пшеницы Стекловидная-24; Прогресс; Казахстанская-10; Казахстанская-4; Жетысу; Саратовская-29; Грекум-476.

Донорские растения (пыльников гибриды F2) и сорта выращивали в полевых условиях на поливном стационаре КазНИИЗиР. Культуру изолированных пыльников и микроспор изучали согласно методике Б. Анапияева [1]. Оптимальной для культивирования пыльников является стадия вакуолизированной микроспоры. В стадии образования трех листочков нормально развивающегося растения производили удвоение гаплоидного набора хромосом методом вакуум-инфильтрации в растворе колхицина (0,15 %). Растения отмывали водой, корешки фиксировали для цитологического анализа и высаживали в почву.

Испытания АДГ-линии проводили согласно «Методики государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» [4, 5]. Методика закладки опытов в соответствии с основами селекции и математическая обработка результатов исследований проводились общепринятыми методами, в научных исследованиях в соответствии с программой селекции «ОПАКС» [9]. Отобранные АДГ-линии внутривидовых гибридов размножали, одновременно оценивая их на восприимчивость к листостебельным болезням, устойчивость вредителям, определяли высоту растения, период созревания и продуктивность. Лучшие линии после оценки подвергали станционному испытанию в питомниках селекции озимой мягкой пшеницы (КП, ПСИ и КСИ) на урожайность, устойчивость к листостебельным болезням, определяли качество зерна. Посев линии озимой пшеницы проводили сеялкой ССФК-7, на делянках с площадью – 20 кв. м, в 3-кратной повторности. Уборка проводилась комбайном «Хеге-125». Оценку линий и сортообразцов на качество зерна проводили в аналитической лаборатории КазНИИЗиР.

Результаты исследования и их обсуждение

Полученные в лаборатории Генетики и селекции ИББР АДГ-линии размножали для проработки их по полной селекционной схеме на поливном стационаре лаборатории селекции озимой мягкой пшеницы КазНИИЗиР.

В результате испытания АДГ-линии в СП-1 из 50 по продуктивности и по высоте растений для дальнейших испытаний были отобраны 15 (3 %). Наибольшее количество перспективных АДГ-линий выделено из пыльников гибридов от бэккроссных скрещиваний в сравнении с гибридами от простых парных скрещиваний: ВС1Казахстанская-4×Саратовская-29)×Грекум-476; F2(Саратовская-29×Эритроспермум-350)×Грекум-476; F2(ОПАКС-1×Скала)×Скала и др. В 1996–1998 годах в СП-2 отобрано достаточно много высокопродуктивных АДГ-линий от внутривидовых скрещиваний. Особенно выделялись высокой продуктивностью АДГ-линии: АДГ-1050, АДГ-1048, АДГ-1051, АДГ-1-38 от бэккроссных скрещиваний с участием Грекум-476. В дальнейшем при изучении их в СП-2 и в контрольном питомнике, все они по продуктивности, устойчивости к желтой ржавчине и полеганию оказались лучше стандартов. Особенно выделились высокой продуктивностью и кустистостью: АДГ-1050, АДГ-1048, АДГ-1051. По данным КП, среди АДГ-линии для дальнейшего исследования выделены две формы: АДГ-1050 и АДГ-1048, сочетающие повышенную продуктивность с низкостебельностью, а также слабую восприимчивость к желтой ржавчине.

По результатам двухлетнего изучения в КП и предварительном сортоиспытании наибольший интерес представила селекционная линия АДГ-1050, которая была создана при бэккроссном скрещивании сортов (Казахстанская-4×Саратовская-29)×Грекум-476. На клеточном уровне (АДГ-1050) in vitro проведен отбор (F2), дигаплоидизация (n – 21×2), размножение (1993–1995), в результате была создана дигаплоидная линия АДГ-1050Н3, отличающеися высокой урожайностью. Была испытана в малом (1997–1998 гг.) в конкурсном с 1999 по 2002 гг. в условиях предгорной поливной зоны Заилийского Алатау.

Разновидность – Эритроспермум. Относится к среднеазиатской группе. Колос цилиндрической формы, средней длины (8–9 см), средней плотности. Масса 1000 зерен 43 г. (39–49). Сорт среднеспелый с вегетационным периодом 260–278 дней. Зимостойкость хорошая на уровне стандарта Жетысу. Высота растений 87–110 см. Сорт слабо восприимчив к ржавчине и твердой головне. АДГ-1050 линия, под названием «Нуреке» проходила оценку по хозяйственно ценными признакам в конкурсном испытании (1999, 2000 и 2002 гг.). Сорт высокопродуктивный: за годы конкурсного испытания (1999, 2000, 2002) на орошаемых землях предгорной зоны Алматинской области, урожайность зерна Нуреке в среднем за три года составила 65,4 ц/га (с колебаниям от 45 до 85 ц/га) или была на 7,9 ц/га выше, чем у стандарта Жетысу.

Результаты испытаний в КСИ представлены в табл. 1.

В новом сорте удачно сочетаются хозяйственно ценные признаки родительских форм – высокая продуктивность и качество зерна, а также засухоустойчивость. Одним из основных положительных достоинств является высокое качество зерна (табл. 2).

По данным лаборатории технологической оценки качества зерна КазНИИЗиР за 1999–2002 гг. новый сорт Нуреке стабильно формирует высококачественное зерно.

Это обусловлено тем, что для создания нового сорта были привлечены для бэккросса сильная пшеница – Грекум-497, потомство которой отличалось высокой однородностью зерна и стекловидностью. По объему хлеба они превосходили стандартный сорт Жетысу на 172 мм куб, и Безостую 1 на 80 мм куб. Содержание белка в зерне у сорта Нуреке составило 15–16 %, сырой клейковины – 31 %, физические качества клейковины (упругость, растяжимость, сила муки) очень хорошие, благодаря чему по хлебопекарному свойству сорт относится к сильной пшенице.

Интересной особенностью сорта Нуреке является способность формировать высокий урожай как при яровом, так и при осенне-зимнем посеве в зоне районирования, т.е. сорт факультативный. При осеннем посеве он хорошо переносит зимы. В условиях жесткой богары в яровом посеве на Кербулакском сортоучастке урожайность зерна за три года (2003–2005) составила 13,0 ц/га зерна, что на 1,2 ц/га выше, чем у стандартного сорта Казахстанская-4 (табл. 3).

Таблица 1

Хозяйственно-биологическая характеристика сорта Нуреке в сравнении с сортом-стандартом Жетысу (КазНИИЗиР, КСИ, 1999, 2000, 2002 гг.)

Таблица 2

Технологическая характеристика сорта Нуреке (КСИ среднее за три года 1999, 2000, 2002)

Таблица 3

Биологическое описание сравнения сорта Нуреке (АДГ-1050) с сортом стандарт Жетысу (в среднем 2002–2010, 2012 гг.)

Высокая урожайность этого сорта подтверждена на озимом посеве. По данным государственного испытания в Алматинской области (2004–2006 гг.) на Илийском неорошаемом сортоучастке при размещении озимой пшеницы после многолетних трав средняя урожайность зерна за три года испытания составила 32,0 ц/га, что на 2,8 ц/га больше чем у стандарта – сорта Стекловидная-24. На Илийском сортоучастке по зерновому предшественнику средняя урожайность нового сорта составила 29,6 ц/га, что на 2,5 ц/га больше, чем у стандарта – сорта Стекловидная-24, а по зерновому предшественнику 29,6 ц/га, что на 2,4 ц/га больше, чем у стандартного сорта. Самый высокий урожай зерна по данному сорту был получен в 2006 году на Жамбылском орошаемом сортоучастке, где он составил 45,0 ц/га, что на 11,0 ц/га было выше, чем у стандартного сорта Южная-12, по предшественнику люцерны.

В табл. 3 приведены дополнительные биологические особенности сорта Нуреке и устойчивость его к различным вирусным заболеваниям, такими как септориоз и желтая ржавчина.

Новый сорт – двуручка Нуреке допущен к использованию в условиях производства как факультативный с 2007 года на влагообеспеченных богарных и необеспеченных поливных землях предгорной и среднегорной зоны Алматинской области. Ускоренное внедрение нового сорта Нуреке в производство будет способствовать повышению урожайности и валового сбора зерна данной культуры.

Заключение

С помощью гаплоидной технологии in vitro получен ценный исходный материал для селекции озимой пшеницы. Выделенные АДГ-линии озимой мягкой пшеницы, достоверно превзошли по урожайности и по качеству зерна родительские сорта и стандарты. АДГ-1050 линии под названием Нуреке с 2008 года допущена к использованию в производство Алматинской и Жамбылской областей.