Физиологическая оценка засухоустойчивости селекционного материала пшеницы и ячменя




Скачать 249.1 Kb.
Дата13.06.2016
Размер249.1 Kb.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТИ

СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПШЕНИЦЫ И ЯЧМЕНЯ
Патуринский А.В., Козулина Н.С.
Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск, Россия

We used different laboratory methods to estimate drought – resistance and productivity. The system of indexes includes the most value methods of diagnostic. We gave the complex estimation of each method separately and the sum of factors by the method of sorting the patterns on the whole range of characteristics. In the conclusion we undertook the estimation on complex criterion more than 250 patterns of basis and selective wheat and barley material by Krasnoyarsk NIISH (SRIAC) collection and World collection of VIR. We marked out kinds and lines, which combine draught – resistance with productivity most of all. We came to the conclusion about possibility of usage of complex method for laboratory diagnostic of draught – resistance and productivity as physiological basis for choice of basic material and selection of selective patterns.

Урожайность сельскохозяйственных культур значительно сни­жается под влиянием периодически повторяющихся засух. Чтобы гарантировать сельское хозяйство от потерь в засушливые годы, необходимо иметь устойчивые к дефициту влаги сорта пшеницы, ячменя и других культур. Прямая оценка засухоустойчиво-сти в поле при всей ее объективности требует многолетних наблюдений. Засуха бывает не каждый год, изменяется и ее характер. Для ускорения селекцион­ного процесса в последнее время все чаще прибегают к косвен­ной оценке засухоустойчивости с помощью лабораторных физиологических методов. Особый интерес представляют методы ранней диагностики на семенах и проростках, поскольку они позволяют проводить оценку круглый год и анализировать большое количество селекционного материала [1].

В то же время опыт работы физиологов позволяет прийти к выводу, что ни один из ныне существующих лабораторных методов в отдельности не может служить достаточно надежным критерием оценки засухоустойчивости из-за сложности и полигенности это­го свойства растений. Тем более что при этом не учиты­вается такая важная характеристика генотипа как потенциальная продуктивность.

В связи с этим необходимо использовать комплекс методов, с помощью которых можно было бы оценивать не только различные стороны засухоустойчивости сортов пшеницы и ячменя на ранних этапах развития растений, но и прогнозировать их потен­циальную урожайность. Это важно еще и потому, что засухоустой­чивые формы, как правило, являются низкоурожайными вследствие противоречия этих двух свойств растений. Поэтому необходимо отбирать формы, сочетающие их на определенном уровне в одном генотипе.

Целью исследований было разработать систему показателей физиологической оценки зерновых культур на засухоустойчивость и потенциальную продуктивность.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Объектами исследований служили образцы мировой коллекции пшеницы и ячменя ВИР, исходный и селекционный материал Красноярского НИИСХ. Стандартами являлись сорта: шестирядный ячмень – Агул, двурядный ячмень – Красноярский 80, у пшеницы – Красноярская 83 и Скала. По сравнению с ними оценивались показатели всех остальных образцов.

Диагностика устойчивости растений к дефициту влаги проводилась по способности семян прорастать в осмотически крепких растворах сахарозы [2] и по числу зароды­шевых корней [3].

Потенциальную продуктивность определяли по интенсивности роста корней в растворе Кнопа до фазы развертывания первого листа [3].

Учитывалась также урожайность пшеницы и ячменя в мелкоделяночном посеве (площадь делянок 1 м2). Норма высева 500 всхожих семян на 1 м2, повторность 4-х кратная.

Статистическую обработку данных проводили по Доспехову [4]. Комплексную оценку образцов по сумме факторов рассчитывали методом эталонов [5].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Засухоустойчивость образцов пшеницы и ячменя оценивалась двумя методами. По способности прорастать на растворах сахарозы все образцы были разбиты на "высокоустойчивые" (I группа), "сред­неустойчивые" (II группа) и "неустойчивые" (III группа). В первую группу у ячменя вошли стандарты Агул, Местный (Омская область), Местный (Красноярский край) и другие (табл. 1). У пшеницы к этой группе относились Красноярская 83, Красноярская 90, Красноярская 1103, Тулунская 12, Зарница, Сирена (табл. 2). Их всхожесть была выше 50-55%. Наиболее низкой способностью прорастать на растворе сахарозы отличались у ячменя Струмок, Харьковский и т.д., а у пшеницы - Бурятская 79, Селенга, Иртышанка 10, Тюменская ранняя (всхожесть менее 30%). Остальные попали в группу "среднеустойчивых".

В Красноярской лесостепи преобладает засуха весенне–летнего типа. Главным не­благоприятным фактором является обезвоживание почвы. В условиях такой засухи ве­лико значение зародышевых корней. Их развитие определяет закладку и рост узловых корней, а также и растения в целом. В сухие годы урожай пшеницы имеет сильную по­ложительную корреляцию с числом зародышевых корней, во влажные годы эта связь слабее [6].



Поэтому как характеристику засухоустойчивости растений использовали число зародышевых корней, так как способность сортов формировать мощную первичную корневую систему играет важную роль в неблагоприятных условиях. Максимальное число зародышевых корней у ячменя имели Абава (Латвийская СССР), Безостый 1 (Казахстан), Benedicte (Швеция), Micmaс (Канада), Целинный 213 (Казахстан), а среди пшеницы - Таежная, Мана и Иртышанка 10 (табл. 1, 2).


№ п/п

Сорт (образец)

Оценка засухоустойчивости

Урожай-ность в мелкоде-ляночном посеве, г/м2

Оценка по трем факто-рам, ранги

на сахарозе

по числу зароды-шевых кореш-ков

%

группа устой-чивости

1

2

3

4

5

6

7

1

Красноярский 80 (Красноярский край)

4,47

III

5,41

400

27

2

Агул

45,14

I

4,66

525

5

3

Абава (Латвийская ССР)

20,31

II

5,54

225

37

4

Dvoran (ЧССР)

37,94

I

5,19

440

2

5

Перелом (Краснодарский край)

24,89

II

5,33

160

40

6

Roland (Швеция)

33,67

I

4,85

515

3

7

Benedicte (Швеция)

43,14

I

5,54

310

9

8

Perun (ЧССР)

31,13

I

4,34

615

17

9

Карагандинский 4 (Казахстан)

38,62

I

4,90

355

12

10

C.J. 11420 (США)

15,96

II

5,35

285

31

11

Местный (Красноярский край)

44,50

I

5,57

315

8




1

2

3

4

5

6

7

12

C.J. 14084 (США)

7,09

III

5,08

240

41

13

Местный (Казахстан)

46,83

I

4,73

225

39

14

Местный (Казахстан)

18,08

II

5,15

355

18

15

Безостый 1 (Казахстан)

16,43

II

5,40

302

26

16

Каrа (Швеция)

13,81

II

5,03

595

7

17

Niina (Финляндия)

1,90

III

5,14

485

24

18

Омский 87 (Омская область)

6,57

III

5,33

535

11

19

Витим (Бурятская АССР)

6,02

III

5,06

440

23

20

Micmac (Канада)

11,89

II

5,59

635

4

21

Empress Канада)

15,20

II

5,19

295

33

22

Ellice (Канада)

2,34

III

4,70

525

36

23

Местный (Омская область)

36,50

I

5,19

295

15

24

Совместный (Куйбышев)

24,48

II

4,68

345

28

25

Сауле (Казахстан)

18,22

II

4,68

450

19

26

Samson (Канада)

11,66

II

4,50

505

34

27

Одесский 100 (Одесская область)

16,61

II

5,03

585

6

28

Омский 86 (Омская область)

13,50

II

5,15

480

10

29

Одесский 111 (Одесская область)

12,34

II

4,71

425

29

30

Целинный 213 (Казахстан)

15,19

II

5,30

325

22

31

Струмок (Винницкая область)

5,52

III

5,10

590

14

32

Харьковский 74 (Харьковская область)

7,03

III

4,99

465

21

33

Жодинский 5 (БССР)

7,22

III

5,22

395

25

34

Местный (Омская область)

40,94

I

4,77

370

13

35

Sune Sejet (Дания)

10,79

II

4,71

430

32

36

Медикум 85 (Казахстан)

6,29

III

4,81

250

46

37

Кедр (Красноярский край)

4,38

III

4,64

515

35

38

Целинный 30 (Казахстан)

6,27

III

4,43

360

43

39

Ранний, 1 (Новосибирск)

11,37

II

5,15

335

30

40

W.W. 7198 (Швеция)

3,13

II

4,91

260

44

41

Дина (Кировская область)

5,41

III

4,17

295

48

42

Jo 1360 (Финляндия)

14,82

II

4,72

200

47

43

Местный (Бурятская)

20,92

II

4,54

250

42

44

Одесский 115 (Одесская область)

20,50

II

5,54

605

1

45

Jo 1364 (Финляндия)

15,90

II

5,22

375

16

46

Азимут (БССР)

10,13

II

4,86

470

20

47

Местный (Красноярский край)

13,15

II

4,36

305

45

48

Маяк (Красноярский край)

39,23

I

4,28

380

38




НСР05

8,77




0,34

92






Таблица 1 Дифференциация образцов ячменя по засухоустойчивости и урожайности




№№ п/п

Образец

Оценка засухоустойчивости

Длина зароды-шевых корней, см

Оценка по трем факто-рам, ранги

на Саха-розе, %

Группа устойчи-вости

По числу зароды-шевых корней

1

2

3

4

5

6

7

1

Красноярская 83

56,1

I

4,20

13,16

3

2

Скала

41,4

II

4,28

14,38

6

3

Иртышанка 10

16,4

III

4,48

12,43

18

4

Тюменская ранняя

26,7

III

3,95

9,83

23

5

Лютесценс 25

36,0

II

3,83

9,83

22

6

Ветлужанка

37,2

II

3,91

12,61

15

7

Нвосибирская 89

46,4

II

3,77

11,66

16

8

Оская 22

58,7

I

4,31

9,85

12

9

Красноярская 1103

62,0

I

3,83

9,05

28

10

Омская 17

50,7

II

3,95

10,20

17

11

Зарница

57,6

I

4,34

10,96

8

12

Тулунская 12

59,2

I

4,00

11,61

11

13

Новосолянская

55,8

I

4,01

10,60

14

14

Бурятская 79

34,2

III

3,94

13,87

13

15

Сирена

84,7

I

3,79

15,21

4

16

Красноярская 90

67,4

I

4,25

10,69

7

17

Селенга

26,8

III

4,00

11,51

19

18

Ангара 86

55,0

II

3,04

14,22

21

19

Красноярская

69,5

I

4,44

13,16

2

20

Мана

75,6

I

4,48

13,30

1

21

Лыковская

53,6

II

4,56

10,62

10

22

Таежная

62,9

I

4,81

11,06

5

23

Хабаровчанка

27,5

III

3,42

10,83

24

24

Тулунская 10

51,3

II

4,28

11,30

9




НСР05

15,5




0,25

2,30





Таблица 2 Дифференциация образцов пшеницы по засухоустойчивости и потенциальной продуктивности

В связи с этим для оценки потенциальной продуктивности мы использовали такой показатель как интенсивность роста зародышевых корней до фазы развертывания первого листа. У пшеницы наибольшие значения по этому показателю имели Сирена, Скала и Ангара 86 (табл. 2).

У ячменя для оценки продуктивности использовался показатель урожайности в мелкоделяночном посеве. Здесь выделились сорта Micmac из Канады, Kara из Швеции, Струмок (Украина) и Кедр (Красноярский край) (табл. 1).

Когда используется для оценки несколько методов, то существует сложность установить, какие же из образцов являются лучшими. Так как по одному параметру образец превышает другие сорта, а по другому имеет худшие характеристики. Для того чтобы выявить, какой же из образцов имеет наилучший суммарный результат необходимо найти комплексный критерий. В связи с этим, для суммарной оценки по комплексу признаков мы предлагаем систему показателей, основанную на использовании нескольких физиологических параметров в сочетании с методом упорядочивания образцов по совокупности признаков [5].

В качестве комплексного критерия предлагается использовать четыре метода: два - по диагностике засухоустойчивости (проращивание семян на растворах сахарозы и число зародышевых корешков) и два - по оценке потенциальной продуктивности (урожайность образцов в мелкоделяночных посевах и интенсивность роста кор­ней растений на растворе Кнопа до фазы развертывания 1-го лис­та). Для того чтобы рассчитать суммарный критерий оценки по методу эталонов, предложенный В. Плюта [5] разработана программа для персонального компьютера. Рабочая программа написана на языке Turbo Pascal П.В. Пасиковым (Красноярский НИИСХ).

Программа работает следующим образом. Каждому из признаков придается определенный весовой коэффициент, который определяет его значимость для системы (он не должен быть больше 1). Определяется эталон развития, представляющий собой гипотетический образец и сочетающий в себе максимальные полученные значения по всем вышеназванным показателям.

Мерой близости к эталону служили рассчитанные для каждого сорта коэффициенты. На основании коэффициентов сорта ранжировали. Первый ранг соответствовал образцу, наилучшим образом сочетающим в себе засухоустойчивость и урожайность и т.д. Результаты обработки предложенным методом приведены в таблицах 1 и 2.

При суммарной оценке самые высокие ранги имели образцы пшеницы: Мана, Красноярская, Красноярская 83, Сирена, Таежная, Скала (все Красноярский край), у ячменя: Одесский 115 (Одесская область), Dvoran (Чехословакия), Roland (Швеция), Micmac (Канада), Агул (Красноярский край, Одесский 100 (Одесская область) и др.

В итоге была проведена оценка различными методами более 250 образцов селекционного материала пшеницы и ячменя Красноярского НИИСХ и Мировой коллекции ВИР. Выделены сорта и ли­нии наиболее оптимально сочетающие засухоустойчивость и продуктивность. Помимо вышеперечисленных сюда вошли Плотноко­лосый, Т-11-9462, Ф-97-2361, Ф-431672, Ф-962343, Т-179537, С-422667 у ячменя и КС-500, Тулунская 10, Зарница, Тулунская 12, Омская 12 – у пшеницы.

Сделан вывод о возможности использования комплекса методов для лабораторной диагностики устойчивости и продуктивности.



На основе лабораторной оценки выделен и использован в гибридизации исходный материал пшеницы и ячменя и проводится отбор селекционного материала по изучаемым характеристикам.
Литература


  1. Удовенко Г.В. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям. Методическое руководство. ВИР. Ленинград, 1988. 226 с.

  2. Олейникова Т.В., Осипов Ю.Ф. Определение засухоустой­чивости сортов пшеницы и ячменя, линий и гибридов кукурузы по прорастанию семян на растворах сахарозы с высоким осмотичес­ким давлением.// Методы оценки устойчивости растений к небла­гоприятным условиям среды./ Л.: Колос, 1976. С. 23-32.

  3. Шевелуха В.С., Прыгун М.А., Гриб С.И. Способы отбора высокопродуктивных растений ячменя на первом этапе органогене­за./ Методические указания. М., 1985. 32 с.

  4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта./ М.: Агропромиз­дат, 1985. 352 с.

  5. Плюта В. Сравнительный многомерный анализ в экономи­ческих исследованиях.- М.: Статистика, 1980. 186 с.

  6. Ведров Н.Г. Селекция и семеноводство яровой пшеницы в экстремальных условиях. Красноярск, 1984. 239 с.


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница