Адаптивные возможности современных сортов яровой пшеницы

Проведены полевые исследования по сравнительному изучению адаптивных возможностей 20 современных сортов яровой пшеницы. Экспериментальные данные показали, что в условиях Центрально-Черноземного региона РФ яровая пшеница не всегда может быть надежной страховой культурой, ввиду низких адаптивных возможностей возделываемых сортов.

В 2018 году, с ярко выраженной засушливой погодой на протяжении почти всего периода вегетации, сухая масса растений культуры была на 48,8% ниже, чем в 2019 году, на 36,0% – по сравнению 2020 годом и на 15,9% – по сравнению с 2017 годом. Засуха особенно негативно влияла на репродуктивный процесс растений культуры. В годы исследований количество образующихся зерновок в колосе изменялась от 21,8 до 37,3 шт. на растение. Причем современные сорта яровой пшеницы имели низкую устойчивость к засухе не только на поздних, но и на ранних этапах развития. По данным лабораторной оценки, их относительная засухоустойчивость составляет в среднем 32,4%. Интервал генотипического варьирования показателя находится в диапазоне от 17,5 до 56,3%. Невысокой засухоустойчивостью характеризуются и их проростки. Из изученных сортов наиболее выраженной способностью в возобновлении начального линейного роста стебля после действия стрессовых условий отличались Лиза, Рима, Мелодия Дона и Безенчукская Нива, которые могут быть использованы в селекции культуры в качестве ценных источников данного свойства растений.

Введение

Одним из важных стресс-факторов, сильно лимитирующих урожайность сельскохозяйственных культур, является засуха, вследствие значимого влияния ее на экспрессию генов, активность фотосинтеза, рост и развитие растений. Для решения этой проблемы предлагается существенно повысить адаптивные возможности новых сортов, которые в результате селекции на высокую урожайность имеют выраженную тенденцию к снижению. Для этого важно проводить оценку генетических ресурсов сельскохозяйственных культур по устойчивости к засухе и выделять ценные источники этого важного свойства растений для селекции. Весьма актуальна эта работа и для яровой пшеницы, являющейся важной продовольственной, технической и кормовой культурой.

Цель исследований – провести оценку адаптивных возможностей современных сортов яровой пшеницы и выделить ценные источники засухоустойчивости растений для использования в селекции.

АгроАзбука. Краска для семян. Микробиологическое нейтральное средство для всех видов семян.

Условия, материалы и методы

Исследования проводились на базе ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ в рамках совместного проекта с Шатиловской СХОС ФГБНУ ФНЦ ЗБК.

Объектом исследований являлись 20 генотипов яровой пшеницы из разных селекционных центров России. Лабораторную оценку опытного материала на засухоустойчивость проводили в чашках Петри и рулонным методом, адаптированным к яровой пшенице по ГОСТ 12038-84. Относительную засухоустойчивость рассчитывали отношением нормально проросших семян на осмотическом растворе маннита и воде. Осмотическое давление раствора составляло 18 атм., повторность по сорту 8-кратная. В условиях полевого опыта адаптивные возможности сортов к засухе оценивали по урожайности зерна, сформированной в годы с благоприятными и стрессовыми погодными условиями вегетации. Площадь делянки составляла 25 м2, размещение – систематическое со смещением, повторность 4-кратная, технология выращивания – общепринятая для региона.

Метеорологические условия вегетации растений в годы исследований были разными, что проявлялось в неравномерном распределении осадков и температуры воздуха по фазам роста и периодам развития. Наиболее жесткие погодные условия вегетации растений отмечались в 2018 году и, в определенной степени, в 2017 году, тогда как в 2019 и 2020 годы они были относительно благоприятные для формирования высокого урожая культурой (табл. 1).

Математическая и статистическая обработка экспериментальных данных проведена с помощью современных компьютерных программ.

Результаты и обсуждение

Результаты исследований показали, что в настоящее время яровая пшеница не всегда может быть надежной страховой культурой в Центрально-Черноземном регионе РФ из-за существенного влияния погодных условий вегетации на продукционный процесс растений возделываемых сортов. В 2018 году, с ярко выраженной засушливой погодой на протяжении почти всего периода вегетации, сухая масса растений культуры была на 48,8% ниже, чем в 2019 году, на 36,0% – по сравнению 2020 годом и на 15,9% – по сравнению с 2017 годом.

Особенно негативно влияла засуха на репродуктивный процесс растений яровой пшеницы. В годы исследований количество образующихся зерновок в колосе изменялась от 21,8 до 37,3 шт. на растение. В экстремальных метеоусловиях во время формирования генеративных органов в 2017 и 2018 годах, озерненность колоса у растений современных сортов культуры была в среднем на 39,0 % меньше, чем в другие годы вегетации.

Причем у сортов культуры с различным уровнем урожайности негативное влияние экстремальных погодных условий на озерненность колоса было приблизительно одинаковым. В 2017 и 2018 годах количество зерен в колосе у высокоурожайных сортов было на 35,5%, а у низкоурожайных на 35,3% меньше, чем в 2019 и 2020 годах.

Установлено, что современные сорта яровой пшеницы характеризуются низкими адаптивными способностями и на ранних этапах развития. Проведенная лабораторная оценка прорастания семян на осмотическом растворе маннита показала, что их относительная засухоустойчивость составляет в среднем 32,4%. По сравнению с контролем, количество нормально проросших зерновок на манните в среднем по всем сортам было в 3 раза меньше.

Интервал генотипического варьирования показателя составлял 17,5-56,3%. Между группами генотипов, различающихся уровнем урожайности, существенных различий не наблюдалось. Проявляется лишь небольшая тенденция превосходства сортов с более низкой урожайностью. В каждой группе имелись сорта как с относительно высокой (от 40,0 до 56,3%), так и низкой (от 17,5 до 40,0%) засухоустойчивостью на ранних этапах развития. Среди изученных сортов высокой засухоустойчивостью характеризовались в основном сорта мягкой яровой пшеницы: Аль Варис, Хуторянка, Тулайковская Надежда и Воронежская 20 – всхожесть их семян на растворе маннита находилась в пределах 42,1-56,3% по сравнению с прорастанием на воде. Данные сорта могут быть использованы в качестве ценных источников для селекции яровой пшеницы на засухоустойчивость.

Невысокой засухоустойчивостью характеризуются и проростки современных сортов яровой пшеницы. При выращивании в рулонах на осмотическом растворе маннита, имитирующим физиологическую сухость, длина их стебля на 14-е сутки была меньше по отношению к контролю в среднем на 13,0%, а длина корешка – в среднем на 20,0%.

Современные сорта яровой пшеницы характеризовались и небольшой восстановительной способностью ростовых процессов после действия стрессора. Спустя 7 дней, после перевода 14-и суточных проростков из экстремальных в оптимальные условия развития, длина их ростка увеличилась всего на 13,6%, а корешка – на 8,1% по сравнению с опытом (учет проводился на 21-е сутки развития). Из них наиболее выраженной способностью в возобновлении активного начального роста после действия стрессовых условий отличались сорта Лиза и Рима, Мелодия Дона и Безенчукская Нива, которые так же могут быть использованы в селекции культуры в качестве ценных источников данного биологического свойства растений (табл. 2).

Примечание. *Сорта твердой яровой пшеницы.

Известно, что поступление воды из почвы и засухоустойчивость пшеницы во многом зависят от морфофизиологических параметров корней, в частности, от поглотительной их способности и глубины проникновения в почву. Исходя из этого, ряд ученых предлагает отбор генотипов на засухоустойчивость проводить по количеству формируемых зародышевых корней, рассматривая данное свойство в качестве селекционного показателя.

Выводы

Проведенные исследования позволяют заключить, что современные сорта яровой пшеницы, прежде всего, формирующие повышенную урожайность зерна, характеризуются относительно низкими адаптивными возможностями к засухе как на ранних, так и на поздних этапах развития. Однако наличие в генофонде культуры отдельных генотипов, формирующих относительно высокий урожай и в жестких погодных условиях, дает основание рассчитывать на создание более засухоустойчивых сортов по сравнению с районированными. Для этого важно проводить отбор исходного материала не только по количеству формируемых зародышевых корней, но и по отношению длины корешка к длине проростка, считая перспективными те образцы, у которых это отношение более высокое.

Авторы:
Амелин A.B.*, доктор сельскохозяйственных наук, руководитель ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование»;
Икусов P.A., младший научный сотрудник;
Чекалин Е.И., кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник;
Заикин В. В., кандидат сельскохозяйственных наук, младший научный сотрудник;
Шишкин A.C., аспирант, ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», Орел, Россия;
Мазалов В.И., доктор сельскохозяйственных наук, ФГБНУ «Шатиловская сельскохозяйственная опытная станция», Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур», Орловская область, Россия

Источник: «Вестник аграрной науки», № 4, 2022