Abstract. The purpose of the work is to evaluate the source material of winter triticale for economically valuable traits for breeding varieties of grain and forage directions. Methods. The objects of study were winter triticale varieties of various ecological and geographical origin: Hortenso, Moderato (Poland), Prader (Switzerland), TGI 22/1, GR-16/2 (Russia), KS 88 T 142 (USA). Variety Valentin 90 was taken as a standard. Phenological observations and counts were carried out according to the method of state variety testing. The variability of winter triticale varieties was evaluated in the experiment with mowing shoots in the stalking phase at a height of 5 cm, at the test sites in triplicate. When evaluating the genotype-environment interaction, the Plant Productivity Index (PPI) was used. To assess the adaptability of genotypes to cultivation conditions, statistical methods were used to assess the plasticity and stability of varieties. Results. It was established that yields above 1 t/ha on average for three years were shown by variety varieties: Moderato (1.05 t/ha), GR 16/2 (1.14 t/ha) and Hortenso (1.19 t/ha). According to the values of the PPI, the variety specimens are highly productive: Valentin 90 (13.2), Hortenso (12.7), GR 16/2 (13.5), Moderato (11.6). In terms of ecological plasticity, the variety samples were divided into groups: the bi value is close to one – varieties well adapted to the conditions of the region (Prader, Hortenso, GR 16/2), extensive varieties – bi less than one (KS 88 T 142), intensive varieties – bi more units (Valentin 90, TGI 22/1, Moderato). According to the indicators of homeostaticity and breeding value, the variety samples were distributed in the following order, with decreasing values: Hortenso, GR-16/2, Valentin 90, Prader, TGI 22/1, Moderato, KS 88 T 142. Additional data were obtained by the method of provocative beveled plots, to determine potential productivity and regrowth. The best regenerative ability was shown by the variety samples: Hortenso, GR 16/2, Moderato, Prader. The scientific novelty lies in the fact that, for the conditions of the foothill zone of the Central Caucasus, promising winter triticale varieties were identified that can be used in breeding varieties of grain and feed direction: Hortenso, GR 16/2, Moderato, Prader.
winter triticale, regrowth, adaptability, plant productivity index, environmental plasticity, stress resistance.
Постановка проблемы (Introduction)
Основными направлениями использования озимой тритикале являются комбикормовая промышленность, хлебопечение, производство пива, спирта и кондитерское производство [1, с. 65], [2, с. 52], [3, с. 1460]. Кормовая направленность озимой тритикале обусловлена высокой продуктивностью зеленой массы к общей биомассе растения и ее качеством (не грубеет до конца молочной спелости) в отличие от озимой ржи [4, с. 62], [5, c. 2].
Сорта озимой тритикале зернового и кормового направления характеризуются высокой продуктивностью зерна, урожайностью зеленой массы и отавностью [6, c. 946], [7, c. 48]. Повышенная отавность после скашивания является особенностью озимой тритикале, поэтому при благоприятных условиях возделывания можно получить несколько укосов зеленой массы, а также на отаве первого укоса получить еще и урожай зерна [8, c. 192], [9, c. 19]. Получить сорта озимой тритикале с повышенной продуктивностью зеленой массы, зерна и отавностью – сложный и трудоемкий процесс, так как главные хозяйственно ценные признаки являются сложными, определяются совокупностью более простых свойств и способны к изменениям под влиянием различных условий выращивания [10, c. 6], [11, c. 25].
В связи с этим в процессе выведения сортов большое значение имеют методы оценки селекционного материала по комплексу хозяйственно значимых признаков, в том числе продуктивности, устойчивости к неблагоприятным климатическим условиям, болезням и вредителям, качеству продукции и др. [12, c. 16].
Для селекции озимой тритикале зернового и кормового направления мы использовали методы полевой и провокационной оценки. Провокационную оценку сортообразцов озимой тритикале применяли для определения сортовых особенностей на отрастаемость после удаления главных побегов. Преимуществом провокационного метода оценки является регулирование фактора воздействия на растение.
Методология и методы исследования (Methods)
Исследования проводились в 2017–2019 гг. в лаборатории селекции и семеноводства зерновых культур СКНИИГПСХ ВНЦ РАН.
Материалом для исследований послужили 7 сортообразцов озимой тритикале различного эколого-географического происхождения: Hortenso, Modеrato (Польша), Prader (Швейцария), ТГИ 22/1, GR-16/2 (Россия), KS 88 T 142 (США). Стандартом в опытах являлся сорт Валентин 90. Сорт относится к группе зернокормовых, пригоден для использования на зернофураж и в зеленом конвейере, для приготовления раннего силоса, сенажа, гранул, брикетов. Учет продуктивности и фенологические наблюдения проводили по методике Госсортоиспытания [13]. Для статистической обработки результатов опытов использовали методологию Б. А. Доспехова [14]. Экологическую пластичность рассчитывали по коэффициенту линейной регрессии (bi) по методике S. A. Eberhart, W. A. Russell в изложении В. З. Пакудина и Л. М. Лопатиной. Устойчивость сортов к стрессовым факторам (Ymin – Ymax) и генетическую гибкость сортообразцов ((Ymax + Ymin) / 2) определяли по методике A. A. Rossielle, J. Hemblin в изложении А. А. Гончаренко. Гомеостатичность (Hom) и селекционную ценность (Sc) рассчитывали по методике В. В. Хангильдина и Н. А. Литвиненко. При оценке генотип-средового взаимодействия использовали индекс продуктивности растений (ИПР)[1] [15, c. 49], [16, c. 21]. Оценку сортообразцов озимой тритикале на отавность проводили в опыте со скашиванием побегов в фазе стеблевания на высоте 5 см, на учетных площадках 0,5 × 0,5 м2 в трехкратном повторении.
Результаты (Results)
Важной составляющей характеристики сортов является их адаптивность к условиям возделывания региона. Для описания этого параметра используют статистические методы расчета таких показателей продуктивности, как гомеостатичность и экологическая пластичность. Гомеостатичность указывает на генотипы, способные при изменяющихся условиях возделывания максимально сохранять потенциал продуктивности, т. е. быть стабильными. Это свойство описывается показателями гомеостатичности (Hom) и селекционной ценности (Sc). Чем выше эти показатели, тем выше гомеостатичность сортообразца. Экологическая пластичность показывает отзывчивость сорта на изменения условий возделывания. Показателем является коэффициент регрессии bi. Он может быть больше, меньше или равен единице. Чем больше значение, тем более отзывчив сорт при улучшении условий возделывания, увеличивает урожайность.
Изучаемые сортообразцы озимой тритикале различались между собой по продуктивности. Урожайность выше 1 т/га в среднем за три года показали сортообразцы Modеrato (1,05 т/га), GR 16/2 (1,14 т/га) и Hortenso (1,19 т/га). Урожайность этих сортообразцов была на уровне стандарта, и резких колебаний продуктивности по годам не наблюдалось (таблица 1).
Таблица 1
Средняя урожайность и параметры адаптивности различных сортообразцов озимой тритикале
|
Сорт |
Урожайность, т/га |
Среднее, т/га |
|
ИПР, среднее |
bi |
|
Sc |
Hom |
||
|
2017 |
2018 |
2019 |
||||||||
|
Валентин 90 |
1,05 |
0,97 |
1,0 |
1,0 |
1,01 |
13,2 |
2,6 |
–0,08 |
0,87 |
3,6 |
|
Modеrato |
1,04 |
1,0 |
1,1 |
1,05 |
1,02 |
11,6 |
1,6 |
–0,1 |
0,86 |
2,1 |
|
GR 16/2 |
1,20 |
1,12 |
1,1 |
1,14 |
1,15 |
13,5 |
1,3 |
–0,1 |
0,87 |
3,7 |
|
ТГИ 22/1 |
0,95 |
0,96 |
1,0 |
0,97 |
0,97 |
7,3 |
2,0 |
–0,05 |
0,88 |
2,4 |
|
Prader |
0,75 |
0,8 |
0,84 |
0,8 |
0,8 |
4,3 |
0,8 |
–0,09 |
0,84 |
2,5 |
|
KS 88 T 142 |
0,45 |
0,51 |
0,62 |
0,52 |
0,53 |
3,1 |
0,6 |
–0,17 |
0,68 |
0,8 |
|
Hortenso |
1,20 |
1,18 |
1,21 |
1,19 |
1,2 |
12,7 |
1,1 |
–0,03 |
0,96 |
4,4 |
|
Среднее, Xj |
0,95 |
|
|
|
|
|
||||
Table 1
Average yield and adaptability parameters of various varieties of winter triticale
|
Variety |
Yield, t/ha |
Average, t/ha |
|
РPI, average |
bi |
|
Sc |
Hom |
||
|
2017 |
2018 |
2019 |
||||||||
|
Valentin 90 |
1.05 |
0.97 |
1.0 |
1.0 |
1.01 |
13.2 |
2.6 |
–0.08 |
0.87 |
3.6 |
|
Modеrato |
1.04 |
1.0 |
1.1 |
1.05 |
1.02 |
11.6 |
1.6 |
–0.1 |
0.86 |
2.1 |
|
GR 16/2 |
1.20 |
1.12 |
1.1 |
1.14 |
1.15 |
13.5 |
1.3 |
–0.1 |
0.87 |
3.7 |
|
TGİ 22/1 |
0.95 |
0.96 |
1.0 |
0.97 |
0.97 |
7.3 |
2.0 |
–0.05 |
0.88 |
2.4 |
|
Prader |
0.75 |
0.8 |
0.84 |
0.8 |
0.8 |
4.3 |
0.8 |
–0.09 |
0.84 |
2.5 |
|
KS 88 T 142 |
0.45 |
0.51 |
0.62 |
0.52 |
0.53 |
3.1 |
0.6 |
–0.17 |
0.68 |
0.8 |
|
Hortenso |
1.20 |
1.18 |
1.21 |
1.19 |
1.2 |
12.7 |
1.1 |
–0.03 |
0.96 |
4.4 |
|
Average, Xj |
0.95 |
|
|
|
|
|
||||
Вариабельность продуктивности сортообразцов ((Ymax + Ymin) / 2) показывает среднюю урожайность сорта в контрастных условиях, характеризует генетическую гибкость. На уровне стандарта Валентин 90 были сортообразцы: Modеrato, GR 16/2, Hortenso и ТГИ 22/1 с показателями 1,02, 1,15, 1,2 и 0,97 соответственно, т. е. данные сорта характеризуются высокой степенью соответствия генотипов к факторам среды (таблица 1). Хорошие показатели стрессоустойчивости имели образцы Hortenso (–0,03), ТГИ 22/1 (–0,05), Prader (–0,09), Валентин 90 (–0,08).
По значениям индекса ИПР высокопродуктивными являются сортообразцы Валентин 90 (13,2), Hortenso (12,7), GR 16/2 (13,5), Modеrato (11,6).
По показателю экологической пластичности сортообразцы разделились на группы: значение bi близко к единице – хорошо адаптированные к условиям региона сорта (Prader, Hortenso, GR 16/2), экстенсивные сорта – bi меньше единицы (KS 88 T 142), интенсивные сорта – bi больше единицы (Валентин 90, ТГИ 22/1, Modеrato).
Величина наклона линий регрессии дает наглядную информацию о поведении сортов относительно друг друга и в сравнении со средней реакцией сортов на изменение условий выращивания (рис. 1).
Селекционную ценность представляют те сорта, линии регрессии которых высоко поднимаются в правой части графика (благоприятные условия), что характеризует их высокую отзывчивость на улучшение условий.
По показателям гомеостатичности и селекционной ценности сортообразцы распределились в следующем порядке по мере убывания значений: Hortenso, GR-16/2, Валентин 90, Prader, ТГИ 22/1, Modеrato, KS 88 T 142.
В таблице 2 представлены результаты опыта со скашиванием стеблей в фазе стеблевания. Высота скашивания выбрана с учетом полного удаления зачаточных колосьев и конусов нарастания, для нивелирования явления апикального доминирования.
|
6 |
|
1 4 2 3 7 5 |
1 – Валентин 90; 2 – Modеrato; 3 – GR 16/2; 4 – ТГИ 22/1; 5 – Prader; 6 – KS 88 T 142; 7 – Hortenso
1 – Valentin 90; 2 – Modеrato; 3 – GR 16/2; 4 – TGI 22/1; 5 – Prader; 6 – KS 88 T 142; 7 – Hortenso
Рис. 1. Линии регрессии по признаку урожайности (Xi)
для сортов озимой тритикале на индексы среды (Xj)
Fig. 1. The regression line on the basis of yield of (Xi) for varieties of winter triticale index of the medium (Xj)
Таблица 2
Структура продуктивности сортообразцов озимой тритикале
в опыте на отавность
|
Вариант |
Высота растения, см |
Число продуктивных стеблей, шт. |
Длина колоса, см |
Число зерен в колосе, шт. |
Вес зерна с колоса, г |
Продуктивность, кг/м2 |
Отавность, % |
|
Валентин 90 |
|||||||
|
Контроль Скашивание |
100 84 |
339 215 |
10,0 7,5 |
43,4 36,8 |
3,0 1,7 |
1,08 0,365 |
33,8 |
|
Modеrato |
|||||||
|
Контроль Скашивание |
118 100 |
359 266 |
11,0 8,0 |
49,2 38,1 |
2,8 1,8 |
1,01 0,479 |
47,4 |
|
GR 16/2 |
|||||||
|
Контроль Скашивание |
110 100 |
355 220 |
14,1 10,0 |
63,3 50,1 |
3,7 2,8 |
1,165 0,612 |
55,7 |
|
ТГИ 22/1 |
|||||||
|
Контроль Скашивание |
115 90 |
308 178 |
10,7 10,0 |
64,7 42,3 |
3,0 1,6 |
0,924 0,285 |
31,0 |
|
Prader |
|||||||
|
Контроль Скашивание |
97 80 |
324 217 |
9,7 6,2 |
41,5 32,8 |
2,1 1,5 |
0,680 0,325 |
47,8 |
|
KS 88 T 142 |
|||||||
|
Контроль Скашивание |
78 63 |
291 107 |
10,0 7,5 |
37 21 |
1,7 0,9 |
0,505 0,096 |
19,1 |
|
Hortenso |
|||||||
|
Контроль Скашивание |
110 95 |
320 264 |
11,6 9,5 |
70,7 55,8 |
4,1 3.0 |
1,312 0,792 |
60,4 |
Table 2
The structure of the productivity of cultivars of winter triticale
try on courage
|
Variation |
Plant height, cm |
The number of productive stems, pcs. |
Ear length, cm |
Number of grains per ear, pcs. |
Grain weight per ear, g |
Productivity, kg/m2 |
Regrowth, % |
|
Valentin 90 |
|||||||
|
Control Mowing |
100 84 |
339 215 |
10.0 7.5 |
43.4 36.8 |
3.0 1.7 |
1.08 0.365 |
33.8 |
|
Modеrato |
|||||||
|
Control Mowing |
118 100 |
359 266 |
11.0 8.0 |
49.2 38.1 |
2.8 1.8 |
1.01 0.479 |
47.4 |
|
GR 16/2 |
|||||||
|
Control Mowing |
110 100 |
355 220 |
14.1 10.0 |
63.3 50.1 |
3.7 2.8 |
1.165 0.612 |
55.7 |
|
TGI 22/1 |
|||||||
|
Control Mowing |
115 90 |
308 178 |
10.7 10.0 |
64.7 42.3 |
3.0 1.6 |
0.924 0.285 |
31.0 |
|
Prader |
|||||||
|
Control Mowing |
97 80 |
324 217 |
9.7 6.2 |
41.5 32.8 |
2.1 1.5 |
0.680 0.325 |
47.8 |
|
KS 88 T 142 |
|||||||
|
Control Mowing |
78 63 |
291 107 |
10.0 7.5 |
37 21 |
1.7 0.9 |
0.505 0.096 |
19.1 |
|
Hortenso |
|||||||
|
Control Mowing |
110 95 |
320 264 |
11.6 9.5 |
70.7 55.8 |
4.1 3.0 |
1.312 0.792 |
60.4 |
У зерновых, как и у других растений, апикальная меристема конуса нарастания своим гормональным влиянием (ауксином) сдерживает развитие боковых почек. При гибели главного побега побегообразование усиливается за счет влияния других фитогормонов (цитокининов), синтезируемых в корне. Действие цитокининов многофункционально. Они оказывают влияние на деление клеток, усиливают рост боковых побегов, повышают устойчивость растения к самым различным неблагоприятным факторам, таким как повышенные или пониженные температуры, обезвоживание, грибная и вирусная инфекция, механические воздействия и др.
Результаты, полученные из проведенного опыта, указывают на сортовые различия по способности восстанавливать стеблестой после скашивания или другого повреждения. У стандартного сорта Валентин 90 регенерационная способность составила 33,8 %. На этом же уровне была регенерационная способность у сортообразца ТГИ 22/1 (31,0 %). Другие сортообразцы показали лучшие результаты: Hortenso (60,4 %), GR 16/2 (55,7 %), Prader (47,8 %), Modеrato (47,4 %). Низкий уровень отавности показал сортообразец KS 88 T 142 (19,1 %). Метод скошенных площадок дает дополнительную информацию о потенциальной продуктивности сортообразцов.
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
По результатам проведенных исследований можно выделить сортообразцы озимой тритикале с высокой продуктивностью на уровне и выше стандарта: Hortenso, GR 16/2, Modеrato. Эти же сортообразцы отличаются высокой гомеостатичностью и селекционной ценностью. По показателю экологической пластичности наиболее соответствуют условиям возделывания и отзывчивы на их улучшение сортообразцы Modеrato, GR 16/2, ТГИ 22/1, Hortenso. Продуктивность ниже, чем у стандартного сорта, показали сортообразцы ТГИ 22/1, Prader, KS 88 T 142. Дополнительные характеристики для определения потенциальной продуктивности и отавности изучаемых сортообразцов получены методом провокационных скошенных площадок. Лучшую регенерационную способность показали сортообразцы: Hortenso, GR 16/2, Modеrato, Prader. В це-лом, для селекции сортов озимой тритикале кормового и зернового направления можно использовать сортообразцы Hortenso, GR 16/2, Modеrato, Prader.
[1] Патент № 2710056 Российская Федерация, МПК А01Н 1/04 (2006.01). Способ отбора высокопродуктивных селекционных образцов озимых зерновых культур: № 2019121471 / И. Р. Манукян, С. А. Бекузарова, М. А. Басиева, Е. С. Мирошникова. Заявл. 05.07.2019, опубл. 24.12.2019. Бюл. № 36. 2 c.
1. Poma N. G., Osipova A. V., Osipov V. V., Scherbakova Z. N., Kondrat'eva O. P., Yashina N. A. Perspektivy ispol'zovaniya ozimogo tritikale kak prodovol'stvennoy kul'tury // Hleboprodukty. 2016. № 5. S. 65-67.
2. Kuznecova L. I., Savkina O. A., Lavrent'eva N. S. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy primeneniya v hlebopechenii muki iz zerna tritikale // Hleboprodukty. 2019. № 11. S. 52-55. DOI:https://doi.org/10.32462/0235 2508 2019 28 11-52-55.
3. Skudra I., Ruza A. Winter wheat grain baking quality depending on environmental conditions and fertilizer // Agronomy Research. 2016. Vol. 14 (S2). Pp. 1460-1466.
4. Potapova G. N., Zobnina N. L., Komarovskih N. S. Izuchenie kormovyh svoystv ozimogo tritikale na Srednem Urale // Tritikale: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. Rostov-na-Donu, 2016. S. 61-67.
5. Goryanina T. A. Sovremennoe sostoyanie ozimogo tritikale v Rossii i selekcionnaya rabota po kul'ture v Camarskom NIISH // Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra Rossiyskoy akademii nauk. 2018. T. 20. № 2-4 (82). S. 676-679. DOI:https://doi.org/10.24411/1990-5378-2018-00085.
6. Togay N., Togay Y., Dogan Y. Correlation and path coefficient analysis for yield and some yield components of wheat (Triticum aestivum L.) // Oxidation communications. 2017. Vol. 40. Iss. 2. Pr. 946-951.
7. Giunta F., Motzo R., Virdis A., Cabigliera A. The effects of forage removal on biomass and grain yield of intermediate and spring triticales // Field Crops Research. 2017. Vol. 200. Pp. 47-57. DOI:https://doi.org/10.1016/j.fcr.2016.10.002.
8. Privalov F. I., Bruy I. G., Grib S. I., Holodinskiy V. V. Dinamika formirovaniya urozhaynosti zerna ozimyh tritikale i pshenicy v zavisimosti ot urovnya intensifikacii tehnologii vozdelyvaniya // Tritikale i stabilizaciya proizvodstva zerna, kormov i produktov ih pererabotki: materialy VIII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. Rostov-na-Donu, 2018. S. 192-200.
9. Dong J., Lu H., Wang Y., Ye T., Yuan W. Estimating winter wheat yield based on a light use efficiency model and wheat variety data // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2020. Vol. 160. Pp. 18-32. DOI:https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2019.12.005.
10. Biryukova O. V., Biryukov K. N. Vliyanie ekologicheskih usloviy i agrotehnicheskih priemov na kachestvo zerna ozimogo tritikale // Problemy ustoychivogo sel'skohozyaystvennogo proizvodstva rastenievodcheskoy produkcii v razlichnyh agroekologicheskih usloviyah: materialy Vserossiyskoy nauchnoy konferencii molodyh uchenyh. Rostov-na-Donu, 2017. S. 6-11.
11. Babayceva T. A., Gamberova T. V., Kolumbaeva K. I. Istochniki hozyaystvenno cennyh priznakov dlya selekcii ozimoy tritikale v Srednem Predural'e // Effektivnost' adaptivnyh tehnologiy v sel'skom hozyaystve: materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii, posvyaschennoy 50-letiyu SHPK imeni Michurina Vavozhskogo rayona Udmurtskoy Respubliki. Izhevsk, 2016. S. 24-29.
12. Grabovec A. I., Fomenko M. A. Izmenenie klimata i metodologiya sozdaniya novyh sortov pshenicy i tritikale s shirokoy ekologicheskoy plastichnost'yu // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2015. T. 29. № 15. S. 16-19.
13. Metodika gosudarstvennogo sortoispytaniya sel'skohozyaystvennyh kul'tur. M. : Kolos, 1985. 219 s.
14. Dospehov B. A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul'tatov issledovaniy): uchebnik dlya vysshih sel'skohozyaystvennyh uchebnyh zavedeniy. stereotip. izd., perepech. s 5-go izd., dop. i pererab. 1985 g. M.: Al'yans, 2014. 351 s.
15. Manukyan I. R., Basieva M. A., Miroshnikova E. S., Abiev V. B. Ispol'zovanie novogo indeksa produktivnosti rasteniy dlya ocenki selekcionnogo materiala ozimoy pshenicy // Niva Povolzh'ya. 2019. № 2 (51). S. 47-52.
16. Manukyan I. R., Basieva M. A., Miroshnikova E. S., Abiev V. B. Ocenka ekologicheskoy plastichnosti sortov ozimoy pshenicy v usloviyah predgornoy zony Central'nogo Kavkaza // Agrarnyy vestnik Urala. 2019. № 4 (183). S. 20-26. DOI:https://doi.org/10.32417/article_5cf94f63b4d0f7.46300158.
