Селекция озимой ржи в Самарском НИИСХ на улучшение качества зерна



Введение. Зерно озимой ржи, получаемое в производственных условиях, не всегда отвечает требованиям, предъявляемым при заготовках его на продовольственные цели. На хлебопекарные свойства ржаной муки большое влияние оказывает состояние углеводно-амилазного комплекса, определяемое активностью α-амилазы. Допущенные к использованию в Среднем Поволжье сорта недостаточно устойчивы к прорастанию зерна в колосе, что в отдельные годы приводит к активизации амилолитических ферментов и снижению хлебопекарных свойств муки. Создание новых высококачественных сортов с высокой адаптивностью и устойчивостью к прорастанию зерна в колосе является важной задачей селекции [2, 4].

По современным представлениям, хлебопекарные качества зерна ржи определяются состоянием его углеродно-амилазного комплекса [1]. В первую очередь это достигается созданием сортов с низкой активностью фермента альфа-амилазы и высоким «числом падения». Межсортовые различия по устойчивости к прорастанию зерна в колосе указывают на возможность улучшения этого признака методами гибридизации и отбора.

Материалы иметоды. Объектом для исследований служили сорта озимой ржи коллекции ВНИИР, выделившиеся по зимостойкости, устойчивости к полеганию, продуктивности и качеству зерна, а также шесть гибридных комбинаций, полученных нами при скрещивании лучших сортообразцов. Для скрещивания были взяты в качестве материнской формы сорта: Безенчукская 87, Саратовская 6, а в качестве отцовской форм сорта: Безенчукская 88, Альфа, Otello 3. Научные исследования выполнялись на базе Самарского НИИСХ. Стандартом служил сорт Безенчукская 87.

Посев коллекционных образцов и гибридов в селекционном питомнике проводился сеялкой РСС-1. Длина рядка 1,05 м, площадь делянки 1 м², повторность трехкратная, размещение вариантов внутри повторения рендомизированное.

Фенологические наблюдения и учеты проводили в соответствии с методическими указаниями по изучению мировой коллекции ржи [6] и методикой Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [5].

Экспериментальные данные обрабатывали с использованием дисперсионного и корреляционного анализов [3].

Результаты. За годы изучения (2001–2003 гг.) коллекционного материала озимой ржи в условиях Среднего Поволжья наибольшую зерновую продуктивность (урожай зерна с 1 м², масса зерна с колоса, масса 1000 зерен) имели районированные сорта Безенчукская 87 и Саратовская 6. По числу зёрен в колосе (55,2 шт.) выделился сорт Безенчукская 88. По «числу падения» достоверно превышали стандарт Безенчукскую 87 сорта Otello 3, Безенчукская 88 и Альфа (195–214 с.).

Для планирования селекционной работы — важную роль играет подбор исходного материала на основе изучения адаптивности вовлекаемых в скрещивания сортов. В связи с этим было изучено влияние факторов среды на активность альфа-амилазы.

Проблема повышения экологической пластичности сортов озимой ржи приобретает особую актуальность в своеобразных условиях Среднего Поволжья (чередование благоприятных и засушливых лет, неравномерное распределение осадков за период вегетации).

В ходе изучения выявлены сорта озимой ржи Безенчукская 88, Альфа и Otello 3 с повышенной адаптивностью по активности α-амилазы. Что подтверждается незначительным отклонением линии регрессии от единицы (bi = 1,01–0,85), наиболее низким коэффициентом вариации (19,6–23,2 %) и максимальным значением гомеостатичности (Hom = 10,5–14,2).

В процессе исследований было установлено, что по устойчивости к прорастанию зерна в колосе у четырех гибридных комбинаций в F1 отмечено промежуточное наследование этого признака. В комбинации Безенчукская 87 х Альфа наследование шло по типу полного доминирования низкой активности α-амилазы, а в комбинации Саратовская 6 х Альфа наблюдалось промежуточное наследование с уклонением в сторону родительской формы с более высокой активностью амилолитических ферментов.

Гибридные комбинации во втором поколении были разделены на семьи по фенотипу материнских и отцовских форм: семья I — растения близкие по фенотипу к материнской форме; семья II — растения близкие по фенотипу к отцовской форме. В каждой семье изучали основные элементы продуктивности и «число падения».

Наибольший интерес для селекции на низкое «число падения» представляли семьи I и II комбинаций Саратовская 6 х Otello 3, Безенчукская 87 х Otello 3, а также семья I гибридных комбинаций Безенчукская 87 х Альфа/ Безенчукская 87 х Безенчукская 88, и Саратовская 6 х Безенчукская 88 которые по «числу падения» значимо превышали (142–192 с.) стандарт Безенчукская 87 (116.), в сочетании с высокой продуктивностью (масса зерна с растения — 12,7–14,1 г, масса зерна с колоса — 1,81–1,92 г, масса 1000 зерен — 31,4–33,2 г).

Для определения селекционной ценности гибридных популяций третьего поколения изучено варьирование признака «число падения», анализу подверглись отдельные растения в нутрии каждой семьи. Вариабельность по амилолетической активности у гибридов третьего поколения и родительских форм составила13,9–34,5 %, размах варьирования составил от 65 до 243 с. Наибольшее значение признака «число падения» (291–306 с.) отмечено в семье I комбинации Саратовская 6 х Otello 3, а также в семье II комбинаций Безенчукская 87 х Otello 3, Безенчукская 87 х Альфа, Саратовская 6 х Альфа, что позволяет вести отбор на устойчивость к прорастанию зерна в колосе внутри семей.

Исходя из того, что исходные гибридные популяции обладали достаточной генетической изменчивостью, в 2004 году лучшие семьи выделившихся гибридных популяций, по продуктивности и качеству зерна, были объединены и высеяны разреженно на изолированном участке в питомнике отбора. В 2005 году до цветения растений проведен негативный отбор. Удалены высокорослые растения, сильно кустящиеся, с разноярусным расположением колосьев, тонким и ломким стеблем. В лабораторных условиях растения с низкой продуктивностью браковали, оставшиеся оценивали по форме, выполненности, выравненности, крупности зерна и далее обмолачивали. Одну часть семян оставляли в резерв, а другую высевали в питомнике микроиспытания на делянках длинной 1,5 м с размещением стандарта через каждые 20 номеров. В 2005 году лучшие номера, превышающие стандарт по продуктивности, оценивали на устойчивость к прорастанию зерна в колосе. Семена лучших номеров, выделившихся по признакам продуктивности и качества зерна, были взяты из резерва и объединены в гибридную популяцию ГК-38 для проведения следующего цикла отбора.

Переданный в 2013 году на Государственное испытание сорт Безенчукская 110 (ГК-38) превосходил по «числу падения» стандарт на 55 с., а также отличался по температуре клейстаризации крахмала и объему хлеба (таблица 1). Сорт Безенчукская 110 характеризуется высокой зимостойкостью. Обладает высокой и стабильной продуктивностью, средний урожай зерна за 2010–2014 гг. составил 38,3 ц/га, что на 3,4 ц выше, чем у стандарта Безенчукская 87. Отличается высокой густотой продуктивного стеблестоя (360 ст./м²), имеет продуктивный, хорошо озерненный колос.

Таблица 1

Сравнительная оценка сортов озимой ржи, (2010–2014гг.)

Сорта	Урожай зерна, ц/га	Число падения, с.	Амило-грамма, е.а.	Температура клейстаризации, ˚С	Объем хлеба, см³
Безенчукская 87	34,9	211	643	46,5	577
Безенчукская 110	38,3	266	700	49,6	613

Выводы. Таким образом, целенаправленная работа позволила выделить сорта Безенчукская 88, Альфа, Otello 3 отличающиеся низкой активностью α-амилазы.

Изучение гибридных популяций выявило их высокую генетическую изменчивость, что позволило отобрать перспективный селекционный материал с высоким уровнем продуктивности и качеством зерна.

Создан и передан на Государственное сортоиспытание сорт Безенчукская 110 сочетающий высокую урожайность и устойчивость к прорастанию зерна на корню.

Литература:

1. Гончаренко А. А. Актуальные вопросы селекции озимой ржи // М., 2014. — 369 с.
2. Гончаренко А. А. Производство и селекция озимой ржи в Российской Федерации // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка: Материалы Международной научно-практической конференции. — Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2003. — С. 16–26.
3. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. — М., 1985. — 336 с.
4. Кедрова Л. И., Уткина Е. И. и др. Создание сортов озимой ржи с высокими хлебопекарными качествами // Озимая рожь: селекция, семеноводство, технологии и переработка: Материалы Всероссийской научно-практической конференции — Екатеринбург: Уральский НИИСХ, 2012. — С. 34–38.
5. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск второй. М.: Сельхозиздат. 1963. 303 с.
6. Методические указания по изучению мировой коллекции ржи / Под ред. В. Д. Кобылянского. — Л., 1973. — 23 с.