Каменева Ольга Борисовна

На правах рукописи
Каменева Ольга Борисовна
ОЦЕНКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ
САХАРНОГО СОРГО В УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
06.01.05 – селекция и семеноводство
сельскохозяйственных растений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Саратов – 2011
1
Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы»
Научный руководитель:
доктор сельскохозяйственных наук,
доцент, заслуженный деятель науки
Российской Федерации
Костина Галина Ивановна
Официальные оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук,
доцент Орлова Нина Семеновна
кандидат сельскохозяйственных наук,
старший научный сотрудник Гусев
Владимир Васильевич
Ведущая организация – ФГБОУ ВПО Пензенская государственная сельскохозяйственная академия
Защита состоится 28 декабря 2011 г. в13 00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по
адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., д.1.
Е–mail: dissovet01@sgau.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ»
Автореферат разослан «
»______________2011 года
Ученый секретарь диссертационного совета
2
Н.А. Пронько
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В условиях нарастающей аридности климата в
районах сухой степи часто повторяющиеся засухи резко снижают производство зеленых и сочных кормов, что делает неустойчивым получение продукции животноводства. В связи с этим необходимо совершенствовать структуру посевов кормовых культур за счет внедрения наиболее засухоустойчивых
из них. Одной из таких культур является сорго, отличающееся засухоустойчивостью, жаростойкостью, способностью формировать высокие урожаи фитомассы даже при недостатке влаги и повышенном температурном режиме.
Так, в условиях жесткой засухи 2010 г., когда многие культуры в Саратовской области не только снизили урожайность, но и полностью погибли, урожай зеленой массы сахарного сорго составил 20-25 т/га. Широкое внедрение
сахарного сорго сдерживается отсутствием необходимого набора сортов и
гибридов, хорошо адаптированных к местным условиям. Рекомендованные к
использованию сорта сахарного сорго, в настоящее время представленные в
основном сортами инорайонной селекции, отличаются позднеспелостью, что
усложняет организацию товарного семеноводства. Все это вызывает необходимость создания принципиально нового исходного материала, отвечающего
климатическим условиям зоны сухих степей Нижнего Поволжья.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось повышение эффективности селекционного процесса на основании комплексной
оценки образцов коллекции ВИР, как исходного материала для создания новых сортов и гибридов сахарного сорго, адаптированных к условиям Нижнего Поволжья. В задачи исследований входило:
- оценить по скороспелости и выявить устойчиво вызревающие сортообразцы сахарного сорго;
- провести отбор сортообразцов сахарного сорго по холодостойкости;
- исследовать биохимический состав сока стебля, зеленой массы и семян сортообразцов сахарного сорго;
- получить и оценить гибриды на фертильной и стерильной основе от
скрещивания образцов сахарного сорго между собой и с сортами зернового;
3
- отобрать лучшие сортообразцы по продуктивности, устойчивости к
болезням и полеганию для включения в рабочую коллекцию и создать модель сорта сахарного сорго для условий Нижнего Поволжья.
Основные положения, выносимые на защиту:
- оценка сортообразцов сахарного сорго мировой коллекции ВИР по
скороспелости и холодостойкости;
- особенности формирования стебля и листьев как основных элементов
продуктивности сортообразцов сахарного сорго разных групп спелости;
- биохимическая характеристика сока стебля, зеленой массы и семян
сахарного сорго;
- результаты использования сортообразцов сахарного сорго в гибридизации;
- обоснование параметров модели сорта на основе оценки показателей
хозяйственно-полезных признаков сортообразцов рабочей коллекции сахарного сорго.
Объект исследований – 100 образцов сахарного сорго различного географического происхождения из коллекции ВИР.
Предмет исследований – хозяйственно-полезные признаки сортообразцов сахарного сорго в условиях Нижнего Поволжья.
Научная новизна. Впервые проведена комплексная оценка нового
набора сортообразцов сахарного сорго из коллекции ВИР по основным хозяйственно-полезным признакам и свойствам, разработана селекционная модель сорта сахарного сорго. Получен новый селекционный материал от внутривидовой и межвидовой гибридизации с использованием отобранных по
скороспелости и холодостойкости сортообразцов сахарного сорго. Сортообразцы коллекции ВИР оценены по биохимическим показателям зеленой массы и семян. На основании исследования динамики накопления, локализации
и качественного состава водорастворимых сахаров в соке стебля сахарного
сорго выделены новые источники моно- и дисахаров в условиях Нижнего
Поволжья.
4
Практическая значимость. Передан на Государственное сортоиспытание сорт сахарного сорго Капитал (заявка № 55599/8954195, дата приоритета
30.11.2010 г., бюллетень № 161 от 17. 01. 2011 gossort@gossort.com). Его возделывание обеспечит получение зеленой массы до 28,0 т/га. На основе внутривидовой и межвидовой гибридизации, получены новые урожайные формы
зерново-силосного направления с низким содержанием таннинов.
Реализация результатов исследований. Включение в рабочую коллекцию сахарного сорго сортообразцов, отобранных по скороспелости, холодостойкости, продуктивности, качеству продукции, устойчивости к полеганию
и головневым болезням, а также использование сформированной модели
сорта сахарного сорго повысило результативность селекционного процесса
отдела селекции и первичного семеноводства сорговых культур ФГБНУ
РосНИИСК «Россорго».
Личный вклад автора в получении результатов, изложенных в диссертации. Автор выполнил полевые и лабораторные исследования по установленному плану самостоятельно, а также проанализировал и обобщил результаты экспериментов. Доля участия автора в создании сорта сахарного
сорго Капитал 15%.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались
на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского
состава и аспирантов ФГБОУ ВПО СГАУ имени Н.И. Вавилова (Саратов,
2003, 2004, 2008); на международной научной конференции «Вавиловские
чтения» (Саратов, 2008); в работе школы «Экологическая генетика культурных растений» (Краснодарский край, Криница, 2005); Всероссийской научнопрактической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые агропромышленному комплексу Поволжья» (Саратов, 2010), на заседаниях Ученого совета ФГБНУ РосНИИСК «Россорго» (Саратов, 2003-2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных
работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ (5,35 п.л., авт.1,54).
5
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 209 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений селекционной практике и производству, списка литературы, 54 таблиц, 34 рисунков и 9 приложений. Список литературы включает 293 источников, в том числе 30 – на иностранных языках.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В главе 1 «Аналитический обзор литературы» отражены распространение, классификация и биологические особенности сорго; использование сахарного сорго в производстве, а также состояние селекционной работы и
вклад в нее ученых-сорговедов Якушевского Е.С., Филатова Ф.П., Унгенфухта В.Ф., Огурцова В.Н., Ишина А.Г. и других.
В главе 2 «Условия, материал и методика проведения исследований»
дано описание условий, материала и методик экспериментальной работы.
Исследования проводили на опытном поле ФГБНУ РосНИИСК «Россорго»
расположенном в зоне сухих черноземных степей, в 5 км от г. Саратов, в период 2003-2010 гг. Почва опытного поля представлена слабовыщелоченным
южным маломощным чернозёмом, среднесуглинистым по гранулометрическому составу. В слое 0 - 40 см содержится 3,3 - 3,9% гумуса. По содержанию
питательных веществ почва относится к среднеобеспеченным. Так, нитратного азота в ней содержится 3,6 - 4,5 мг на 100 г почвы, доступного фосфора
(по Мачигину) – 3,3 - 4,0 мг, растворимого калия (по Масловой) – 16-22 мг.
То есть, почва опытного поля является типичной для зоны сухих чернозёмных степей Юго-Востока России.
Особенностью климата является резкая континентальность. По температурному режиму и количеству выпавших осадков 2003 и 2008 гг. характеризовались, как годы нормального увлажнения (ГТК=1,10; 1,02), 2004, 2006 и
2007 гг. – среднезасушливые (ГТК=0,72; 0,71; 0,67), 2005 и 2009 гг. – засушливые (ГТК=0,47; 0,59), 2010 г. - острозасушливый (ГТК= 0,26).
Посев селекционных (коллекционного и гибридного) питомников проводили селекционной кассетной сеялкой СКС-6-10 в оптимальный срок - 156
20 мая, в ранний – 18-23 апреля. Опытные делянки площадью 3,5 м2 (длина
5,0 м, ширина междурядий 0,7 м), размещали по черному пару рендомизированно, в четырехкратной повторности по Доспехову Б.А. (1979). Конкурсное
сортоиспытание проводили по методике Госсортсети. Расстояние между растениями в рядке (20 см) устанавливали вручную. В качестве стандарта использовали сорт Волжское 51.
Наблюдения за ростом и развитием растений, устойчивость к головневым болезням и полеганию проводили по «Широкому унифицированному
классификатору СЭВ и международному классификатору СЭВ возделываемых видов рода Sorghum Moensh» (Якушевский Е.С., 1982), в дальнейшем
«классификатор СЭВ»; методике ВИР для сорговых и просовидных культур
(Якушевский Е.С., 1967). Этапы органогенеза определяли по Куперман Ф.М.
(1962), пластичность и стабильность по S.F. Eberhart, W.A. Rhussell (1966),
холодостойкость – по Смирновой В.С. (1990) и Филь И.Н. (1999), площадь
листовой поверхности – по Чиркову Ю.И. (1961). Гибридизацию на фертильной основе проводили по методу Коломийца Н.А. (1988). Биохимические исследования были выполнены в лаборатории биохимии, биоконверсии и новых технологий ФГБНУ РосНИИСК «Россорго». Они включали: определение «сырого» протеина по методу Къельдаля (ГОСТ 10846-81) (прибор
Kjeltec System 2100), «сырого» жира по методу Сосклета (ГОСТ 13496.1597), «сырой» клетчатки - ГОСТ 13496.2-91, «сырой» золы - ГОСТ 26226-95,
крахмала - ГОСТ 10845-98, таннинов по методике Сусловой Т.А. (1981). Содержание водорастворимых сахаров в полевых условиях определяли рефрактометрически, разделение их на моно- и дисахара методом Бертрана. Статистическая обработка результатов исследований выполнена по методике Доспехова Б.А. (1985) с использованием программы Agros (версия 2.09) Мартынова С.П. (1999).
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В главе 3 «Оценка степени скороспелости и холодостойкости сортообразцов сахарного сорго» показано, что в условиях Нижнего Поволжья глав7
ным критерием при отборе исходного материала для селекции является продолжительность вегетационного периода. При распределении сортообразцов
сахарного сорго по группам спелости установлено, что среди коллекционных
номеров преобладают поздние (рис. 1).
35
5
Очень ранние (110115 суток)
Ранние (116-125
суток)
Среднеранние (126135 суток)
Поздние (136 и
более суток)
28
32
Рисунок 1. Распределение коллекционных сортообразцов сахарного сорго
по группам спелости в зависимости от продолжительности вегетационного
периода.
Продолжительность вегетационного периода поздних сортообразцов
установить невозможно. Поэтому в качестве признака-индикатора целесообразно использовать период «всходы-цветение» и в зависимости от его продолжительности делить изучаемые образцы на четыре группы спелости:
очень ранние (не более 60 суток), ранние (61-75 суток), среднеранние (76-85
суток), поздние (более 86 суток). Несоответствие продолжительности периода с температурой выше +10ºС вегетационному периоду имеющихся в северной зоне соргосеяния сортов можно устранить не только поисками скороспелых форм, но и отбором наиболее холодостойких из них. В результате проращивания семян в лабораторных условиях при пониженных положительных
температурах к холодостойким были отнесены образцы с депрессией роста
проростков (ДР) менее 36% (Волжское 51, к-3434, к-1801). Полевое испытание сортообразцов по холодостойкости путем посева в разные сроки показало, что сортообразцы, выделенные в лабораторных опытах, отличались более
высокой полевой всхожестью при посеве в ранний срок (18-23 апреля). При
этом лабораторная и полевая всхожесть пленчатых и темноокрашенных семян (коричневые и красно-коричневые) оказалась выше, чем низкотаннино8
вых светлоокрашенных и белых. Посев в ранний срок позволяет получить
всходы на 8-12 суток раньше, чем в оптимальный.
В главе 4 «Особенности формирования стебля и листьев в зависимости
от скороспелости сортообразцов сахарного сорго» показано, что коллекционные сортообразцы по стартовому росту соответствовали 1-5 баллам классификатора СЭВ. Варьирование сортообразцов по высоте растений через 30 суток после появления всходов проявлялось более значительно, чем в фазу восковой спелости (табл. 1).
Таблица 1. - Стартовый рост и высота растений сортообразцов сахарного
сорго разных групп спелости (в среднем за 2007-2010 гг.)
Образцы групп
спелости
Очень ранние
Ранние
Среднеранние
Поздние
Высота растений, см
через 30 суток после появления
в восковую спелость
всходов
коэффициент
коэффициент
лимиты, см
лимиты, см
вариации V, %
вариации V, %
32,3 - 54,5
10,56
153,1-200,7
8,08
20,3 - 61,0
12,17
160,3-235,7
5,34
21,9 – 60,8
9,72
151,5-243,3
6,26
21,7 - 56,4
8,37
154,3-247,0
6,65
При этом различия признака сортообразцов внутри групп спелости были
больше, чем при сравнении их между собой.
Большая часть образцов с быстрым начальным ростом относится к
группе ранних. Стабильно выделялись быстрым начальным ростом к-9296
Кинельское 3, к-1804, к-3434, к-9255, к-10, к-10524. Их высота соответствовала 5 баллам классификатора. В средней группе спелости 5 баллам соответствовали сортообразцы: к-10092, к-9502, к-3750. Быстрый стартовый рост
позволяет раньше начать междурядную обработку и уменьшить или исключить внесение гербицидов. Высота растений в фазе восковой спелости, являющаяся одним из элементов продуктивности, в зависимости от особенностей
генотипа и погодных условий составляла 153,1-247,0 см. Между стартовым
ростом и высотой растений при созревании выявлена слабая корреляционная
зависимость в группе ранних (r=0,12), поздних (r=0,21) и очень ранних
(r=0,24), средняя - в группе среднеранних (r=0,50).
9
Число надземных узлов главного стебля варьировало от 6 до 28, что соответствует 3-9 баллам классификатора. Наибольшим количеством узлов, и
соответственно листьев, на главном стебле отличались представители группы
поздних сортообразцов (табл.2).
Таблица 2. - Число надземных узлов главного стебля у растений сахарного
сорго в зависимости от скороспелости, (2007-2009 гг.)
Сортообразцы
групп спелости
Очень ранняя
Ранняя
Период «всходы-цветение», сутки
2007 г. 2008 г. 2009 г. среднее
54,0
60,0
58,0
57,3
64,0
69,0
65,0
66,0
Среднеранняя
78,0
83,0
78,0
79,7
Поздняя
Fфакт.
НСР05
88,0
-
88,0
-
97,0
-
91,0
61,155*
6,65
Спелость при
уборке
полная
восковая
молочновосковая
цветение
-
Количество
узлов, шт.
6-7
8-9
10-11
12-28
-
Восковой или полной спелости в условиях Саратовской области достигают образцы с числом узлов не более 9, относящиеся к очень ранней и ранней группам спелости. Между числом узлов главного стебля и длиной периода «всходы-цветение» наблюдалась средняя корреляционная зависимость
(r=0,56).
Общая площадь листьев с одного растения в годы исследований у изучаемых образцов варьировала от 1805,6 до 4556,5 см2, листьев главного стебля от 941,6 до 3207,6 см2 (рис. 2).
Площадь наибольшего листа главного стебля сортообразцов сахарного
сорго составляла от 226,7 до 621,8 см2. Между площадью наибольшего листа
главного стебля и площадью всех листьев главного стебля наблюдалась тесная положительная корреляционная зависимость (r=0,87), в то время как
между площадью наибольшего листа и площадью суммы листьев всего растения связь менее значительна (r=0,48).
При анализе гибридных популяций, полученных с привлечением сахарного сорго эффективность селекции на скороспелость повышается за счет отбора в гибридных потомствах растений с минимальным числом узлов при
максимальной площади наибольшего листа главного стебля. При выведении
сортов кормового сорго наибольшую селекционную ценность имеют сорто10
образцы с числом узлов 8-9, так как у них оптимально сочетаются продуктивность и скороспелость.
4556.5
5000.0
4000.0
3267.9
3318.8
3341.5
2623.0
2356.9
1847.2
2000.0 1482.0 1434.2
2319.6
1955.3
1434.0
1000.0 426.0 322.3
1134.0
444.0
941.6
321.7 324.0
0.0
227.0 403.5
3000.0
Наибольший лист
Сумма листьев
главного стебля
Сумма листьев всего
растения
наибольший лист Fфакт.=212,547*, НСР05=21,33; сумма листьев главного стебля
Fфакт.=306,661*, НСР05=139,74; сумма листьев всего растения Fфакт.=163,407*,
НСР05=220,05
Рисунок 2. Площадь листового аппарата коллекционных сортообразцов
в среднем за 2003-2005 гг., см2
В главе 5 «Особенности накопления водорастворимых сахаров в соке
стебля сортообразцов сахарного сорго» показано, что распределение сортообразцов по количеству водорастворимых сахаров значительно изменялось в
зависимости от погодных условий (табл.3).
Таблица 3. - Распределение сортообразцов по содержанию водорастворимых
сахаров в соке стебля (в среднем за 2006-2010 гг.)
Год
Изучено
образцов
2006
2007
2008
2009
2010
47
50
47
39
37
Распределение сортообразцов по содержанию водорастворимых сахаров в соке стебля
5-10 %
(низкое)
3
4
6
1
0
10-15 %
(среднее)
21
19
23
7
1
15-20 %
(высокое)
23
27
18
26
15
20-25 %
(очень высокое)
0
0
0
5
21
Отмечена тенденция более высокого содержания сахаров в соке стебля у
сортообразцов ранней группы спелости в сравнении с очень ранними и поздними. Лучшими являются представители групп ранних и среднеранних: к3434, к-1801, к-9274, к-1804, к-15, к-470, к-275
11
Оценка динамики накопления водорастворимых сахаров показала, что в
фазу выметывания их количество составляло 2,3-5,2%, в фазу цветения – 4,57,6%, в фазу восковой спелости – 12,5-20,4%. Накопление сахаров завершается в конце восковой спелости. Наибольшим содержанием сахаров отличались к-1801, Волжское 51 (табл. 4).
Наибольшее количество сахаров накапливалось в соке четвертого междоузлия. В зависимости от погодных условий и генотипа оно составляло 1320%, в то время как в нижнем и верхнем междоузлии - 10-12%. Селекция на
увеличение длины третьего-четвертого междоузлий, концентрирующих основное количество водорастворимых сахаров, позволит увеличить выход их с
единицы площади.
Таблица 4. – Динамика накопления водорастворимых сахаров в соке стебля
лучших сортообразцов сахарного сорго (%) в среднем за 2003-2005 гг.
Сортообразец
Волжское 51 st
Кинельское 3
к-1801 Blak Amber sorgo
В-3 Саратовское раннее
к-10 Медовое
к-37
к-1694
к-9297
к-59 И-329493
к-64
к-157
к-9255 Белозерное
к-1601
В среднем по образцам
Fфакт.
НСР05
Среднее значение водорастворимых сахаров (%) за 20032005 гг. в фазу
выметывания
цветения
восковой спелости
4,9
7,3
18,6
3,4
6,1
14,9
5,2
7,6
20,4
2,4
4,5
12,5
4,2
6,9
14,3
4,1
6,1
14,1
3,0
6,7
14,5
4,1
6,1
15,1
2,4
5,6
13,8
3,1
6,2
16,2
2,3
6,4
13,9
4,5
6,5
15,4
4,2
6,4
14,8
3,7
6,3
15,3
30,382*
5,210*
2,292*
0,52
0,98
1,63
Выявлены различия между сортообразцами по содержанию в соке стебля моносахаров (глюкоза и фруктоза) от 2,6 до 9,8% и дисахаров (инвертный
сахар) от 7,3 до 14,7% (табл. 5). Варьирование образцов по качественному
составу сахаров в соке стебля свидетельствует о возможности успешной целенаправленной селекции специальных сортов.
12
Таблица 5. - Состав водорастворимых сахаров в соке стебля лучших сортообразцов сахарного сорго, (2007-2009 гг.)
Сортообразец
Волжское 51
к-9297
к-1801
к-3434
к-257
F факт.
НСР05
Содержание водорастворимых сахаров в соке стебля, %
общее
моносахаров
инвертного сахара
среднее
лимиты
среднее
лимиты
среднее
лимиты
16,6
15,1-18,5
6,8
5,9-7,4
9,3
7,8-8,3
17,3
16,1-18,6
9,4
7,9-10,4
7,3
5,8-8,4
18,0
17,0-19,0
2,6
2,1-3,4
14,7
12,9-16,0
17,1
14,4-18,8
2,9
2,6-3,3
13,5
11,2-15,0
21,4
20,3-22,7
9,8
7,2-13,4
11,0
8,8-13,2
43,02*
52,49*
26,92*
0,85
1,36
1,62
-
Сорта с высоким содержанием сахарозы в соке стебля целесообразно
использовать для производства биоэтанола, а также обеспечения зеленого
конвейера при скармливании сельскохозяйственным животным в виде зеленой массы. Сорта с преобладанием фруктозы и глюкозы в соке стебля могут
служить сырьем при изготовлении глюкозо-фруктозных сиропов и другой
сахаросодержащей продукции для питания больных сахарным диабетом.
В главе 6 «Использование сахарного сорго в гибридизации» показаны
результаты скрещивания сортообразцов сахарного сорго, отличающихся открытым белым или светлоокрашенным зерном: к-9255, к-57б, к-180б с
наиболее скороспелыми сортами хлебного (Перспективный 1) и кафрского
белозерного сорго (фертильные аналоги стерильных линий Саратовской 35 и
ВИР 120). У гибридов F1 от реципрокных скрещиваний проявление гетерозиса наблюдалось по размерам, массе семидневных проростков, площади первого настоящего листа. Гибридные растения F1 выделялись толщиной стебля,
размерами листьев, кустистостью, наследовали сухостебельность родительских форм, относящихся к зерновому сорго. По скороспелости они уступали
родительским формам. Гетерозис позднеспелости у гибридов сопровождался
увеличением числа узлов. Выявление родительских форм, определяющих
максимальное увеличение числа узлов, а соответственно листьев, обусловливающее повышенную продуктивность, имеет важное значение в селекции
кормовых гибридов на стерильной основе. По высоте растений и урожаю зеленой массы, а также продуктивности зерна во всех комбинациях F1 отмечен
13
гетерозис, достигающий 90,2% в комбинации Перспективный 1 × к-9255 Белозерное. Увеличение массы зерна с одной метелки у гибридов первого поколения сопровождалось снижением массы 1000 зерен.
Гибридные поколения F2 сильно расщеплялись по высоте растений и
продуктивности метелки (табл. 6).
Таблица 6. – Урожайность и крупность зерна лучших растений F2 от скрещивания сахарного сорго с зерновым
Максимальные значения
♀
зерна с одной метелки, г
масса 1000
зерен, г
15,0
40,5
41,0
33,2
30,0
28,5
45,6
33,1
39,5
34,7
42,1
32,6
зерна с одной метелки, г
Гетерозис истинный (%) по массе:
♂
F2
масса 1000
зерен, г
зерна с
одной метелки, г
масса
1000 зерен, г
Перспективный 1 × к-9255
43,0
42,0
41,0
к-9255 × Перспективный 1
62,5
40,9
15,0
Cаратовская 35 × к-180б
56,4
34,3
45,6
к-180б × Cаратовская 35
57,4
34,1
30,0
ВИР 120 × к-57б
50,2
37,8
42,1
к-57б × ВИР 120
56,8
38,4
39,5
зерна с
одной
метелки
1000 зерен
33,2
4,9
1,2
40,5
52,4
1,0
33,1
23,7
3,6
28,5
25,9
3,0
32,6
19,2
8,9
34,7
34,9
10,7
В последующих поколениях после затухания гетерозиса отобраны константные трасгрессивные формы. Выход трансгрессивных растений по массе
зерна с одной метелки был больше, чем растений, отличающихся крупным
зерном. Отмечена тенденция более значительного проявления трансгрессии
при использовании в качестве материнской формы сахарного сорго.
Высокорослые (до 230 см) растения из потомства комбинаций Cаратовская 35× к-180б, к-180б × Перспективный 1 включены в исходный материал
для селекции кормового сорго. Низкорослые (до 150 см) формы F2 комбинаций к-180б × Cаратовская 35, к-57б × ВИР 120 - в селекцию зернового сорго.
Последовательный отбор лучших семей в F3 – F6 позволил выделить формы,
сочетающие скороспелость, голое и белое зерно зернового сорго с продуктивностью зеленой массы и сочностебельностью сахарного.
14
Кроме межвидовых гибридов от скрещивания белозерных представителей сахарного и зернового сорго были получены внутривидовые гибриды от
скрещивания сортообразцов сахарного сорго между собой, отличающихся
характерным для этого вида фенотипом. На основе таких гибридов создан
сорт сахарного сорго Капитал.
Глава 7 «Характеристика лучших коллекционных сортообразцов сахарного сорго по комплексу хозяйственно-полезных признаков, биоэнергетической и экономической эффективности возделывания» отражает результаты
изучения продуктивности и пластичности образцов сахарного сорго в разные
по погодным условиям годы. Наибольшая урожайность зеленой массы наблюдалась в 2004 и 2008 гг., когда гидротермический коэффициент был равен 0,72
и 1,02 соответственно. В засушливые 2005 (ГТК=0,47) и 2009 (ГТК=0,59) годы
испытаний урожайность биомассы в среднем по сортообразцам сахарного сорго падала до 22,9 - 23,8 т/га соответственно. Разница в продуктивности, связанная с гидротермическими условиями, составила 6,4 т/га, в то время как с
генотипом - 12,4 т/га. Превзошли стандарт высокорослые образцы к-64, к1801, к-3434 (табл. 7).
Таблица 7. – Снижение продуктивности сортообразцов сахарного сорго в засушливых условиях 2010 года, 2004-2010 гг.
Сортообразец
Волжское 51 st
Кинельское 3
В-3 Саратовское раннее
к-9297
к-1801 Black Amber
к-10 Медовое раннее
к-9255 Белозерное
к-59 И329493
к-64
к-3434 Early Folger
к-37 Янтарь ранний
к-599/А
к-1601 Янтарь ранний
к-1694
к-275
Fфакт.
НСР05
Высота растений, см
2004-2009 гг.
204,4
197,1
177,9
188,5
228,1
201,2
181,9
172,8
220,9
213,1
229,3
223,1
204,3
217,9
213,8
5,61*
21,71
2010 г.
175,3
167,3
153,5
155,3
185,5
167,5
156,0
152,3
186,0
174,3
182,2
177,5
186,3
165,5
162,5
6,4*
18,31
15
Урожайность зеленой массы,т/га
2004-2009 гг.
27,70
21,25
18,47
21,65
29,41
28,21
26,80
24,89
30,98
29,04
27,19
19,82
27,50
25,29
26,55
30,21*
1,92
2010 г.
21,50
16,40
14,00
16,45
22,50
22,00
18,50
15,40
22,20
17,50
20,00
14,10
21,50
21,30
18,00
292,479*
0,51
Сравнение среднемноголетних значений хозяйственно-полезных признаков с показателями, полученными в засушливом и жарком 2010 году
(ГТК=0,26), подтвердило оценку пластичности и стабильности сортообразцов,
которая необходима для ведения селекции сортов, предназначенных для возделывания по разным технологиям. Наиболее отзывчивыми на благоприятные
условия в период вегетации оказались к-1801, к-10, к-1601, к-1694. Максимальные значения коэффициента линейной регрессии bi при оценке урожайности зеленой массы отмечены у к-1801, к-1694, В-3 Саратовское раннее, сбора сахаров у к-10, к-1601, к-1801. Пластичные сортообразцы представляют интерес для выведения сортов интенсивного типа, в то время как сортообразцы
стабильные - для выращивания по малозатратной технологии.
Урожай семян в зависимости от генотипических особенностей сортообразцов в 2006-2010 гг. составил 1,16 - 3,42 т/га. Содержание в семенах таннинов варьировало от 0,35% до 1,16%. Семенная продуктивность зависела и от
устойчивости сортообразцов к пыльной головне. Ранние сортообразцы поражались пыльной головней в большей степени, чем поздние. Число пораженных растений в благоприятном для развития патогена 2008 г. у восприимчивых сортообразцов достигало 40,0%. Устойчивость к пыльной головне проявляли к-9297, к-63, к-10524, к-6934, к-48. Наибольшей устойчивостью к полеганию выделились образцы разных групп спелости: Волжское 51, В-3 Саратовское раннее, к-9297, к-9255, к-279, к-1601, к-275, к-454, к-1435.
Результаты комплексной оценки сортообразцов коллекции ВИР позволили разработать селекционную модель сорта сахарного сорго (табл. 8).
Таблица 8. - Модель сорта сахарного сорго для условий Нижнего Поволжья
Признаки
Единицы измерения
Биологические особенности:
Период «всходы-цветение»
сутки
Период «всходы-созревание»
сутки
Холодостойкость
Стартовый рост
см (баллы)
Характер сердцевины стебля
Поражаемость пыльной головней
%
Полегаемость
%
Морфологические признаки:
Высота растений
см (баллы)
16
Параметры
не более 60
не более 120
высокая
30,0(3) – 60,0(5)
сочная
не более 5,0
не более 5,0
210,0(7) – 230,0(8)
Продолжение таблицы 7
Признаки
Единицы измерения
Число узлов
шт(баллы)
Площадь листовой поверхности
см2
Продуктивность:
Урожай зеленой массы
т/га
Урожай семян
т/га
Масса 1000 зерен
г
Качество урожая:
Содержание сухого вещества в фазу выметы%
вания
Содержание сахаров в соке стебля: общее
%
в том числе глюкозы и фруктозы,
%
сахарозы
%
Содержание каротина
мг/кг сухого вещества
Содержание таннинов в зерне
%
Параметры
7 - 9(3)
4300,0-4600,0
25,0-30,0
3,0-3,5
20,0-25,0
22,0-27,0
20,0-25,0
3,0-10,0
7,0-15,0
40,0-60,0
не более 0,3
Биоэнергетическая и экономическая оценка возделывания сахарного
сорго показала, что выход кормовых единиц в урожае зеленой массы с 1 га
посевов составляет 4,27 - 6,35 т/га, накопление обменной энергии - 64024 –
86803 МДж/га. Возделывание сахарного сорго на зеленую массу и на семена
отличается высокой рентабельностью. Уровень рентабельности семеноводства нового сорта Капитал составил в 2008-2010 гг. 33,8 - 91,1%.
ВЫВОДЫ
1. Комплексное изучение сортообразцов сахарного сорго из коллекции
ВИР выявило значительное варьирование основных хозяйственно ценных
признаков и свойств, позволяющее использовать их в практической селекции
по тем или иным направлениям с целью создания новых сортов и гибридов.
2. Большинство сортообразцов сахарного сорго мировой коллекции ВИР
характеризуются позднеспелостью и не пригодны для прямой интродукции,
поэтому особое внимание было обращено на изучение скороспелости. Выделено 33 сортообразца, устойчиво вызревающих в условиях Нижнего Поволжья.
3. На основании изучения вызревающих сортообразцов установлено, что
наиболее точным показателем скороспелости является период от всходов до
цветения. В качестве косвенного признака, коррелирующего с продолжи17
тельностью вегетационного периода, можно использовать число листьев или
междоузлий главного стебля.
4. По комплексу признаков, характеризующих скороспелость, сортообразцы были разделены на четыре группы: очень ранние – от всходов до цветения не более 60 суток, число узлов 6–7, вегетационный период 110-115 суток; ранние – от всходов до цветения 61-75 суток, число узлов 8–9, вегетационный период 116-125 суток; среднеранние - от всходов до цветения 76-85
суток, узлов 10–11, вегетационный период 126-135 суток; поздние – от всходов до цветения 86 суток и более, узлов 12–18 и более, вегетационный период 136 и более суток.
5. В результате лабораторных и полевых опытов по оценке холодостойкости отобраны сортообразцы, выдерживающие пониженные положительные
температуры весеннего и осеннего периодов. Период вегетации у образцов к3434, к-599/а, к-48, к-37, к-1801 может быть увеличен за счет посева в более
ранние, а уборки в более поздние сроки.
6. При оценке площади листьев для практической селекции достаточно
информативным является измерение площади наибольшего листа главного
стебля, так как между ней и площадью всех листьев главного стебля наблюдается тесная корреляционная зависимость (r = 0,87).
7. При производстве зеленых и сочных кормов, а также получении кормовой и пищевой патоки, биоэтанола среди биохимических компонентов
растений сахарного сорго большой интерес представляет количество и качество водорастворимых сахаров. По содержанию сахаров в соке стебля выявлено большое разнообразие сортообразцов (5-25%). Расчетный сбор сахаров
у лучших образцов не уступал стандарту и составил 2,77-2,96 т/га против
2,72 т/га у Волжского 51.
8. В результате межвидовых скрещиваний белозерных форм сахарного и
зернового сорго получен новый исходный материал для селекции сортов с
высоким качеством зерна и зеленой массы. На основе внутривидовой гибридизации создан и передан на Государственное сортоиспытание новый сорт
18
Капитал, сочетающий высокую продуктивность зеленой массы (27,9 т/га) и
сахаристость сока стебля (20,4%).
9. В результате оценки урожайности зеленой массы, семенной продуктивности, химического состава с учетом параметров впервые разработанной
в условиях Нижнего Поволжья модели сорта сахарного сорго включены в рабочую коллекцию сортообразцы, отличающиеся пластичностью и комплексом хозяйственно-полезных признаков: к-1801, к-3434, к-1601, к-275, к-64, к10, к-9274.
10. Наибольшее накопление обменной энергии в урожае зеленой массы с
1 гектара выявлено у к-275 Sumac Sorgo (86803 МДж/га), к-1801 Blaсk Amber
(86360 МДж/га), к-1601 Янтарь ранний (85966 МДж/га).
Предложения селекционной практике и производству
1. Для повышения эффективности программ по селекции сахарного сорго в Нижнем Поволжье следует использовать разработанную модель сорта
сахарного сорго.
2. Рекомендуется использовать в селекции сортообразцы, выделенные
по: скороспелости - к-9296 Кинельское 3, к-9297, к-63, В-3 Саратовское раннее, к-59 и329493; холодоустойчивости - Волжское 51, к-3434, к-1801, к-48,
к- 599/А, к-37; быстрому начальному росту - к-9296 Кинельское 3, к-1804, к3434, к-9255, к-10, к-10524, к-10092, к-9502, к-3750; высоте растений - к1801, к-15, к-275, к-599/А, к-9274, к-64, к-37; высокому содержанию водорастворимых сахаров в соке стебля - к-3434, к-1801, к-9274, к-1804, к-15, к-470,
к-275; урожайности зеленой массы - Волжское 51, к-64, к-1801, к-10, к-3434;
семенной продуктивности - к-9296 Кинельское 3, к-3434, к-9297; пластичности - к-1801, к-10, к-1601.
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
В изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Костина, Г.И. Селекция сахарного сорго в Нижнем Поволжье / Г.И. Костина, И.Г. Ефремова, А.Ю. Буенков, О.Б. Каменева, Е.В. Малиновская // Кукуруза и сорго. - 2009. - № 5. – С. 18-21. (0,40 п.л., авт. – 0,10)
19
2. Костина, Г.И. Подбор сортообразцов сахарного сорго для селекции на
урожайность зеленой массы в условиях Саратовской области / Г.И. Костина,
А.Ю. Буенков, С.Т. Гвинджилия, О.Б. Каменева // Кормопроизводство. 2010. - № 12. – С. 21-23. (0,30 п.л., авт. – 0,10)
3. Костина, Г.И. Пластичность образцов сахарного сорго в условиях Саратовской области / Г.И. Костина, О.Б. Каменева, О.П. Кибальник, Д.С. Семин //
Кормопроизводство. – 2011. - № 7. – С. 18-21. (0,30 п.л., авт. – 0,08)
4. Каменева, О.Б. Особенности вегетационного периода сортообразцов сахарного сорго в условиях Саратовской области / О.Б. Каменева, А.Ю. Буенков // Агро XXI. – 2011. - № 7-9. – С. 14-15. (0,20 п.л., авт. – 0,10)
В прочих изданиях
5. Каменева, О.Б. К вопросу о методах оценки исходного материала для селекции сахарного сорго / О.Б. Каменева // Материалы межрегиональной
научной конференции молодых ученых и специалистов системы АПК Приволжского федерального округа. - Саратов. - 2003. - С. 16-17. (0,15 п.л., авт. –
0,15)
6. Каменева, О.Б. Некоторые аспекты адаптивной селекции сортов сахарного
сорго в условиях Поволжья / О.Б. Каменева, А.Г. Ишин, Г.И. Костина //
Научное обеспечение расширения посевов сорговых культур и кукурузы на
зерно в засушливых районах Юго-Востока России и стран СНГ (Материалы
международной научно-практической конференции, 19-20 сентября 2003 г.,
Саратов), - 2004. - С. 178-188. (0,50 п.л., авт. – 0,16)
7. Каменева, О.Б. Использование особенностей налива семян сорго в селекции на скороспелость / О.Б. Каменева, Г.И. Костина.// Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 117 годовщине со
дня рождения академика Н.И. Вавилова. 24-26 ноября 2004 г. Саратовский
ГАУ, Саратов. - 2004. - С.20-22. (0,20 п.л., авт. – 0,10)
8. Каменева, О.Б. Некоторые приемы ранжирования по холодостойкости исходного материала для селекции сахарного сорго / О.Б Каменева, Г.И. Костина // Стратегия адаптивной селекции полевых культур в связи с глобальным изменением климата: Сборник научных трудов по материалам Между20
народной научно-практической конференции ГНУ НИИСХ Юго-Востока,
Саратов. - 2004. – С. 212-216. (0,40 п.л., авт. – 0,20)
9. Каменева, О.Б. Особенности оценки исходного материала для селекции сахарного сорго в условиях Саратовской области / О.Б. Каменева, Г.И. Костина// Новое в сельскохозяйственном производстве, Саратов. - 2005. - С. 116119. (0,30 п.л., авт. – 0,15)
10. Каменева, О.Б. Оценка сортообразцов сахарного сорго коллекции ВИР по
содержанию водорастворимых углеводов / О.Б. Каменева, Г.И. Костина //
Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы (Материалы III Всероссийской научно-практической конференции), - Саратов: ИЦ «Наука». - 2009.С. 170-172. (0,20 п.л., авт. – 0,10)
11. Костина, Г.И. Динамика содержания водорастворимых сахаров в соке
стеблей сахарного сорго в процессе вегетации растений./ Г.И.Костина, С.Т.
Гвинджилия, И.Г. Ефремова, В.О. Пешкова, О.Б. Каменева // Материалы VIII
Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» Т.III. - Москва, 22-26 июня 2009 г. - М.: РУДН,
2009, С.122-123. (0,20 п.л., авт. – 0,05)
12. Приемы повышения эффективности возделывания и переработки продукции сахарного сорго на кормовые и технические цели в условиях Нижнего
Поволжья: рекомендации / А.Г. Ишин, Г.И. Костина, О.В. Колов, А.Ю. Буенков, И.Г. Ефремова, Д.С. Семин, С.Т. Гвинджилия, П.А. Матюшин, О.Б. Каменева. – Саратов, 2009. – 31 с. (2,2 п.л., авт. – 0,25)
21