Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Почвенно-климатические условия нашей республики очень пригодны для выращивания бобовых культур. Из бобовых растений нут, культивируемый с древних времен, считается ценным растением. Нут (Cicer arietinum L.) – самоопыляемое, обладающее диплоидным числом хромосом (2n = 16), однолетнее растение с величиной генома 740 Mb. Это растение принадлежит к роду Cicer ряда Viceae, объединяющего в себе основные виды семейства Papilionacea семьи Leguminosae [1]. Нут (Cicer arietinum L.) является одним из самых важных бобовых растений с экономической точки зрения. Он выращивается на территории общей площадью приблизительно 14,56 миллиона гектаров. Более 55 стран производят 14,78 миллиона тонн нута [2]. Одной из самых важных особенностей нута является то, что он играет роль предшественника для других растений. Наряду с накоплением в почве в большом количестве азота, он улучшает питание фосфором и калием растений, посаженных после себя [3]. Нут является источником большого количества углеводов и белка. В нуте они составляют приблизительно 80 % общей массы семян (6,7), что значительно превышает их содержание в сравнении с семенами других бобовых культур. С этой точки зрения повышение составных элементов, то есть качества бобовых, является серьезной задачей [4]. Являясь ценным зернобобовым растением, нут занимает важное место в рационе населения мира [5]. Образцы нута в соответствии с цветом, формой и размером семян подразделяются на два вида: кабули и деси. В Азербайджане больше всего используется тип нута кабули. Площадь произрастания высококачественного нута кабули в Азербайджане составляет около 100 000 гектаров. Это указывает на то, что наша страна среди стран-экспортеров занимает положение более значимое, чем Мексика. Нут типа кабули используется как в виде зеленой массы, так и в виде сухой, нут типа деси используется в качестве кормового [6]. Сорта нута кабули выращиваются в основном в Западной Азии, Северной Африке, Северной Америке и Европе. 75 % производства мирового нута выращивается в Индии. По объемам мирового урожая нут является второй бобовой культурой после фасоли. Увеличение урожайности нута, улучшение его качества является самой актуальной задачей данного периода. Цель исследования – изучение качественных характеристик местных и индуцированных образцов гороха, выращиваемых в Азербайджане, и создание более качественных сортов путем отбора.

Материалы и методы исследования

В исследовательской работе были использованы образцы нута, интродуцированные из ICARDA. На Апшеронской опытной базе Института генетических ресурсов НАНА было высажено 76 образцов нута, привезенных из ICARDA. Полевые опыты были поставлены во II-III декаде ноября, в период вегетации над изучаемыми образцами регулярно проводились фенологические наблюдения, было определено количество дней до цветения и полного созревания, были определены: рост растений, число веток первой-второй степени, урожайность, масса 100 семян, число бобов с одного растения, ширина-длина боба, число семян с одного растения, масса семян с одного растения. Были проведены биохимические и технологические анализы образцов, определены и сравнительно изучены по отношению к показателям урожайности биохимические анализы белка [7], жиров [8], технологические анализы влажности, водопоглощающей способности [9], соотношения оболочки к ядру. В табл. 1 представлены изученные генотипы.

Таблица 1

Исследуемые местные и интродуцированные генотипы нута (Сicer Аrietinym L.)

Pезультаты исследования и их обсуждение

В результате биоморфологических наблюдений была определена пигментация растения, волосистость, форма стебля, тип листьев, размеры молодых листьев, цвет и число цветов. В фенологических наблюдениях были отмечены дни всходов, процент прорастания семян на поле, число дней до фаз цветения и созревания. После сбора урожая был проведен структурный анализ 5 растений каждого образца: определены высота растения, число ветвей, число бобов на одном растении, размеры боба, число семян в каждом бобе, масса 100 семян, урожайность одного растения. Образцы посева были посажены и изучены в сравнении со стандартным местным сортом Нармин. Сроки вегетации составляли 220-225 дней. Фаза цветения в образцах нута составляла 158-165 дней, фаза образования боба – 176-182 дня. Цветение образцов Filip-13-250c, Filip13-258c, Flip13-261c, Flip13-277c, Flip13-278c, Flip13-340c, Flip13-343c в сравнении с сортом Нармин наступало позднее. Сроки образования боба также происходили соответственно позднее. Согласно исследованию, проведенному российскими учеными, эти фазы меняются в зависимости от погодных условий и генотипа сортов. Они делили генотипы по срокам созревания на 3 группы: раннесозреваемые (75-82 дней), позднесозреваемые (96-102 дней) и созревающие в средние сроки (83-95 дней). На основании их опытов у образцов период зацветания бобов очень затягивался, через 50 дней после посева семян оно продолжалось 20-35 дней. Образование бобов наступало на 4-7 дней позже после начала цветения [10]. В наших опытах высота растений в образцах составила 43-81 см, число продуктивных веток I и II степени составили 2-1; 2-3 единицы. У изучаемых образцов число бобов на одном растении было 5-106 единиц, высота, на которой располагался первый боб – 19-53 см, ширина боба варьировала между 1,2 и 2,5 см, длина – 1,7-3 см, масса 100 семян была равна 26,5-54,5 г. Урожайность этого растения варьировала между 3 и 22,9 г, урожайность на 1 м2 – 36,9-280 г. При исследовании 76 образцов нута изучали влажность, водопоглощающую способность семян, соотношение оболочки к ядру. По результатам исследования образцы Flip13-70c (12 %), Flip11-70c (15 %), Flip11-125c (17 %), Flip11-208c (15 %), Flip11-198c (14 %) обладали высоким процентом влажности. По толщине оболочки были отобраны генотипы с самыми толстыми оболочками: Flip13-343c (7 %), Flip13-364c (8 %), Flip13-247c (7 %), Flip11-11c (8 %), STNərmin (7 %). Из этих генотипов толщина оболочки у образцов Flip13-364 (8 %), Flip11-11c (8 %) выше по сравнению со стандартным сортом Нармин (7 %). У остальных образцов толщина оболочки была равна 5-6 %. В исследованиях, проводимых в Турции, толщина оболочки нута измеряется гравиметрически с точностью до 0,001 мм с помощью цифрового микрометра. Ими было определено, что оболочка семени нута равна 5-19 %. В сравнении с нашими исследованиями водопоглощающая способность нута вычислялась согласно разнице между мокрой и сухой мукой [11]. В наших исследованиях водопоглощающая способность была высока в образцах Flip13-70c (97 %), Flip13-151c (95 %), Flip13-335c (99 %), Flip13-336c (99 %), Flip13-369c (98 %), Flip11-58c (97 %), Flip11-15c (99 %), Flip11-214c (96 %), Flip11-21c (96 %), Flip10338c (99 %). Нами был проведен анализ жиров и белков, и по его результатам отобраны образцы с их высоким содержанием. В образцах нута Flip82-85c (26,2 %), Flip93-93c (24,4 %), Flip10-338c (24,4 %), Flip11-76c (25,3 %), Flip11-70c (24,4 %), Flip10-332c (24,4 %), Flip11-205c (24,0 %), Flip11-215c (24,4 %), Flip11-45c (26,2 %), Flip11-210c (24,0 %), Flip10-318c (24,4 %), Flip11-16c (29,3 %), Flip11-138c (25,3 %), Flip11-214c (25,3 %), Sultan (24,0 %), Flip11-190c (24,4 %) показатели результатов анализа были выше, чем у стандартного сорта Нармин (23,5 %). Если обратиться к показателям анализа жиров, то самые высокие результаты показали образцы Flip13-70c (12 %), Flip13-234c (12 %), Flip13-240c (11 %), Flip13-251c (11 %), Flip13-261c (11 %), Flip13-277c (11 %), Flip13-308c (11 %), Flip13-338c (11 %), Flip13-340c (14 %), тогда как у стандартного сорта Нармин он составлял 7 %. Согласно результатам исследовательских работ ученых Саудовской Аравии, процент белка в генотипах нута варьировал между 19,8 и 24,9 %, а процентное содержание жира варьировало между 3,6 и 5,1 % [12]. Полученные ими результаты показателей процентного содержания белка и жира были ниже, чем в генотипах нута, выращиваемых на территории Азербайджана. Среднее значение каждого параметра было использовано для статистических подсчетов в статистической компьютерной программе PAST, SPSS.

Статистический анализ информации. Среднее значение каждого параметра использовалось для статистических расчетов. Статистические анализы осуществлялись с помощью статистической компьютерной программы SPSS. Для всех исследуемых признаков было дано среднее значение, стандартное отклонение (Сот.), стандартная ошибка (СОш.) и коэффициент вариации (KB %), широта вариации (диапазон), минимальные, максимальные оценки указаны в табл. 2. Каждый из исследованных признаков показал высокую генетическую вариацию. Самую высокую широту вариации среди признаков показала высота растения, его коэффициент вариации был KB = 84,8, а самая низкая широта вариации была у ширины боба, коэффициент вариации которой составил KB = 0,01. Высота растения до первого боба обладала высоким коэффициентом вариации (KB = 58,1), а масса 100 семян (KB = 29,8), урожайность одного растения (KB = 20.9), водопоглощающая способность (KB = 26,6) имели средний коэффициент вариации. Несмотря на то что водопоглощающая способность показала низкую широту вариации, коэффициент вариации был достаточно высоким. Коэффициент вариации у жиров и белков составил соответственно KB = 4,42;4,09, и показал относительно влажности и толщины оболочки более высокую вариацию, а такжев сравнении с общей вариацией имел показатели ниже средних.

Таблица 2

Статистические показатели генотипов нута

Примечания: ВР – высота растений, см, ВПБ – высота первого боба, см, ШБ – ширина боба, см, ДБ – длина боба, см, МСС – масса ста семян, г, УОР – урожайность оого растения, г, ВС – водопоглощающая способность, %, ООС – отношение оболочки к семени, %, СОш. – стандартная ошибка, Сот. – стандартное отклонение, КВ – коэффициент вариации, %, Влж – влажность, %.

Кластерный анализ. Кластерный анализ был построен на основании индекса евклидова генетического расстояния пакета статистических программ SPSS. Известно, что кластерный анализ является важным методом для выявления сходств и отличий генотипов. Как показано на рисунке, изучаемые нами генотипы по указанным признакам сгруппированы в 3 кластера. Первый кластер содержит 29 генотипов, которые разделены на 2 субкластера. Из них 21 генотип находился в субкластере 1A, а 8 генотипов – в субкластере 1B. Образцы в первом субкластере представляют собой генотипы, близкие по высоте растений, высоте до первого боба, ширине и длине бобов, содержанию влаги и толщине скорлупы. Образцы Flip13-234c, Flip13-369c. Flip10-338c показали высокий результат по высоте растения, Flip13-308c, Flip11-214c, Flip11-70c – по массе 100 семян, а также они близкие друг к другу генотипы. Образцы, находящиеся во втором субкластере, близки друг к другу по процентному содержанию жиров и белков, а также по водопоглощающей способности. Среди новых элитных образцов, сгруппированных в этом кластере, у образцов Flip13-227c, Flip13-330c оказался самый низкий индекс евклидова расстояния (4,567), то есть эти генотипы считаются самыми близкими друг к другу. Второй кластер расположен в более широком диапазоне. Это включает 30 генотипов. Они разделены на 2 субкластера. В первом субкластере 2 A было 25 генотипов, а во втором субкластере 2B – 5 генотипов.

Образцы из первого субкластера являются генотипами, близкими друг к другу по ширине-длине боба, влажности, форме оболочки, водопоглощающей способности, а образцы из второго субкластера, помимо этих признаков, близки по урожайности с одного растения, числу бобов на одном растении, массе 100 семян, урожайности на один квадратный метр и процентному содержанию белков и жиров. Образцы второго кластера являются образцами, отличающимися по высоте растений, урожайности одного растения, урожайности на квадратный метр, форме оболочки и водопоглощающей способности. В отличие от образцов других кластеров, они по всем признакам обладают высокой урожайностью. Стандартный сорт Нармин также относится ко второму кластеру.

Третий кластер включает 17 генотипов, и генотипы в этом кластере также расположены в двух субкластерах. Из них 12 генотипов располагались в субкластере 3А, у которых наблюдалось сходство в ширине-длине боба, урожайности на один квадратный метр, урожайности с одного растения, влажности и водопоглощающей способности. Оставшиеся 5 образцов находятся во втором субкластере 3В. Эти генотипы близки друг к другу, наряду с некоторыми признаками образцов первого подкластера, по высоте растений и форме оболочки. Самыми высокоурожайными генотипами являются образцы Flip13-70c, Flip13-364c, Flip 13-258c, Flip10-345c, Flip11-08c, Flip11-198c, Flip11-45c. Образцы из третьего кластера по показателям урожайности относятся к среднеурожайным. Образцы Flip82-150c, Flip11-76c, Flip11-11c, Flip11-210c, Flip10-318c, Flip11-01c, наряду с тем что являются высокоурожайными, близкие друг к другу генотипы. Так как генетическое расстояние между первым и вторым образцами очень отдаленное, эти генотипы самые близкие друг к другу.

Корреляционный анализ. Была подсчитана корреляция между двумя признаками. Корреляционный анализ может стать источником ценной информации о самых важных особенностях при оценке генотипов [13; 14]. Определив признаки, показавшие значительную корреляцию, по одному признаку можно заранее сделать прогноз о другом, и это может облегчить выбор подходящего генотипа. Из табл. 3 становится ясно, что некоторые из изученных признаков показывают настолько значительную зависимость друг от друга, что могут участвовать в селекционных программах. Между высотой растения и высотой первого боба (r = 0,689), шириной боба (r = 0,316), числом бобов на одном растении (r = 0,358), урожайностью с одного квадратного метра (r = 0,388), урожайностью с одного растения (r = 0,365) существует положительная значимая зависимость. В отличие от этой работы в исследованиях генотипов нута индийскими учеными между высотой растения и фазой цветения, фазой формирования бобов, между урожайностью одного растения и фазой формирования бобов, образованием веток первой и второй степени наблюдалась положительная значимая зависимость [15]. Было обнаружено, что между массой 100 семян и урожайностью с одного растения существует отрицательная (r = -0,315), а числом бобов на одном растении – положительная (r = 0,470) значимая зависимость. Также было обнаружено, что между урожайностью одного растения и числом бобов с одного растения (r = 0,733), между урожайностью с одного квадратного метра площади и высотой до первого боба (r = 0,340), числом бобов с одного растения (r = 0,354) и урожайностью с одного растения (r = 0,341), между шириной боба и его длиной (r = 0,370) существуют положительные значимые зависимости. Между содержанием жиров и количеством белка (r = -0,415), высотой до первого боба (r = -0,428), урожайностью с одного квадратного метра площади (r = -0,389) существует отрицательная значимая зависимость. Между содержанием белка и высотой до первого боба (r = 0,365) обнаружена положительная значимая зависимость, а шириной боба (r = 0,284) – мало значимая зависимость.

Заключение

По результатам данной исследовательской работы можно прийти к заключению, что среди местных и интродуцированных образцов есть генотипы, обладающие высокими качественными показателями. Они находятся в обратной зависимости с показателями урожайности. Показатели урожайности находятся друг с другом в положительной зависимости. Из образцов были отобраны самые перспективные генотипы, которые в будущем будут использованы в качестве первичного материала для получения новых сортов нута.