Г. О. Шек1, Ж. Б. Орозалиева - umotnas.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Г. О. Шек1, Ж. Б. Орозалиева - страница №1/1



УДК 633.1: 577.21: 579.23: 632.1
Перспективы селекции in vitro яровой мягкой пшеницы на устойчивость к абиотическим стрессам
Г.О. Шек1, Ж.Б. Орозалиева1, Г.И. Штефан2, А.Т. Бабкенов2, Т.В. Шелаева2,

О.Н. Хапилина1, А.А. Новаковская1, О.Б. Райзер1, А.Ж. Ергалиева1, А.К. Есимсеитова1, А.К. Турганбаева1, Ж.Т. Ахмадеева1, А.А. Какимжанова1
1РГП «Национальный центр биотехнологии Республики Казахстан» КН МОН РК

2 ТОО «НПЦ ЗХ им. А.И. Бараева» АО «КазАгроИнновация» МСХ РК
В работе даны результаты испытания линий регенерантов яровой мягкой пшеницы в степной зоне Северного Казахстана с целью создания стрессоустойчивого сорта.

a.akhmetova.zh@gmail.com 
Введение
В настоящее время наблюдается глобальное потепление на Земле. В условиях усиливающихся катаклизмов в результате физических и антропогенных воздействий на окружающую среду возделывание культур в степной зоне Казахстана ограничено по продолжительности вегетации 100-110 днями из-за поздних весенних и ранних осенних заморозков (сумма активных температур >10ºС - 2000-2200ºС), неравномерным распределением скудных осадков (300-400 мм в год)[1]. Резко-континентальный климат будет усиливаться. Развитие болезней и вредителей также будет сильно зависеть от абиотических стрессов – засухи, усиливающейся засоленности почвы, аномальными ветрами - пыльными бурями и торнадо, повреждение градом, заморозками, повышенной инсоляции. Генетическое разнообразие - основа для усовершенствования любой культуры в конкретных экологических условиях зоны произрастания[2]. Естественный и искусственный отбор в культуре in vitro позволяет отобрать новые формы растений, адаптированные к условиям недостатка воды и избытка соли, переохлаждению.

Планомерная работа по использованию биотехнологических методов адаптации клеток пшеницы была начата в 1986 году. Были созданы два новых сорта яровой мягкой пшеницы Кенжегали и Байтерек. В настоящее время в результате использования методов биотехнологии - селекции in vitro c добавлением хлорида натрия и осмотиков, эмбриокультуры, гаплоидии создан и отобран ценный исходный материал для селекции яровой мягкой пшеницы. Селекционная оценка линий яровой мягкой пшеницы, созданных методами биотехнологии, в условиях степной зоны в НПЦ ЗХ им. А.И. Бараева с 2000-2010 годы позволила выявить наиболее ценные для использования как перспективные для экологического испытания и дальнейшей передачи в качестве нового сорта в Государственное сортоиспытание.


Материалы и методы

В качестве исходного материала для клеточной селекции были использованы сорта Казахстана и Сибири. Объектом исследования были линии регенерантов, полученные методами клеточной селекции на устойчивость к засухе, засолению, новые формы от межвидовых, внутривидовых скрещиваний, с использованием эмбриокультуры и гаплоидии. Селективными агентами в клеточной селекции на питательной среде Мурасиге и Скуга (МС) были: на устойчивость к засухе – полиэтиленгликоль (ПЭГ-6000), маннит; на устойчивость к засолению – хлорид натрия (NaCl). Селекционная оценка потомств регенерантов проводилась на темно-каштановых почвах степной зоны в Акмолинской области. Для увеличения вариантов опыта использовали разные участки по степени влагонакопления в зимний период и сроки посева. Технология обработки почвы была стандартной для зоны. Селекционные питомники высевались сеялкой СКС-6-10 и ССФК-7. Площадь делянок, в зависимости от наличия семян - от 0,44 до 50 м2.

Погодные условия периода вегетации 2008 года в Акмолинской области, по данным Шортандинской АМС, отличались от среднемноголетних показателей «недобором» осадков и более высоким температурным фоном. Сумма положительных температур за апрель-август составила 2455°С при среднемноголетней 2225°С, что больше нормы на 230°С. «Недобор» осадков составил свыше 50 мм. В 2009 году климатические условия отличались от среднемноголетних резкими колебаниями температуры в течение суток и более высокой влагообеспеченностью при «недоборе» суммы эффективных температур более 10°С (820°С, среднемноголетняя - 928°С). Понижение температуры до -4,1°С отмечено 18 августа. При таких погодных условиях вегетационных период яровой мягкой пшеницы составил более 100 дней, зерно было щуплым.

Вегетационный период яровой мягкой пшеницы в 2010 году был острозасушливым. В основном осадки выпали в третьей декаде мая (24 мая). Погодные условия характеризовались высокой температурой - 21,1°С, что выше среднемноголетней нормы на 2,9°С, осадков выпало 6,7 мм, что почти в шесть раз меньше нормы. Гидротермический коэффициент составил 0,1, что соответствует сильной засухе. В основном рост и развитие растений происходили за счет почвенной влаги, накопленной в осеннее-зимний период. В июле выпало 6,6 мм осадков, что меньше нормы почти в восемь раз. Таким образом, незначительное количество осадков, а также высокие температуры привели к сильному угнетению и задержке темпов роста и развития растений. В августе осадков выпало в пределах нормы, но все эти осадки выпали в третьей декаде. Температурный фон был выше среднемноголетней нормы и составил 20,9°C.



Результаты и обсуждение

В условиях степной зоны Акмолинской области (НПЦ ЗХ им. А.И. Бараева) в 2008-2010 году испытывались 2767 линий яровой мягкой пшеницы, полученных методами биотехнологии, на разных фонах посева для отбора наиболее продуктивных, устойчивых к неблагоприятным факторам среды с высоким хлебопекарным качеством зерна и муки (таблица 1).

Таблица 1

Объем изучения линий регенерантов в степной зоне Северного Казахстана в 2008-2010 гг. (НПЦ ЗХ им. А.И. Бараева, Акмолинская область)


Питомник изучения

2008 г.

2009 г.

2010 г.

Конкурсное сортоиспытание

1

8

17

Предварительное сортоиспытание

17

8

25

Контрольный питомник

18

21

30

Селекционный питомник 2 года изучения

350

236

194

Селекционный питомник 1 года изучения

960

514

388

Итого

1346

787

634

В засушливом климате Северного Казахстана важнейшим требованием к сортам пшеницы является приспособленность к количеству и характеру распределения влаги, поскольку испаряемость здесь в 3 раза превосходит ее поступление. Новые сорта яровой мягкой пшеницы должны противостоять угнетающему действию весенних холодов и засухи, максимально продуктивно реализовать все виды влаги, как в засушливых условиях, так и в благоприятные по влагообеспеченности годы.

За три года в селекционном питомнике 1 года испытания (СП-1) потомств регенерантов были размножены и оценены 1862 линий, в селекционном питомнике 2 года изучения (СП-2) было оценено 780 линий, процент отбора составил 41,8. В контрольном питомнике за три года было изучено 69 линий регенерантов яровой мягкой пшеницы, процент отбора из СП-2 был 8,8. Эффективность отбора из материала, созданного методами биотехнологии, не уступает, а порой и превышает эффективность отбора из материала, созданного традиционными методами селекции.

По результатам испытаний линий регенерантов яровой мягкой пшеницы в селекционных питомниках НПЦ ЗХ в 2008 года урожайность линий пшеницы варьировала от 14 до 24 ц/га при средней урожайности стандартного сорта Акмола 2 - 19,0 ц/га, в 2009 году – от 7,0 до 33,9 ц/га при средней урожайности стандарта – 17,0 ц/га, в 2010 году – от 5,0 до 16,0 ц/га при средней урожайности стандарта – 7,5 ц/га.

В контрольном питомнике при посеве по чистому пару в 2009 году стандарт превысили 3 линии: Л.26/97 с МС №1-1, 80/95-3 с 0,3%NaCl №5, 285/95-1 с 3% ПЭГ № 12-1 на 0,9-7,8 ц/га при средней урожайности Акмола 2 - 16,6 ц/га. По продолжительности вегетационного периода линия 26/97 с МС №1-1 созревала на 1 день раньше стандарта и превысила по урожайности на 4,6 ц/га (таблица 2).

Таблица 2


Урожайность и продолжительность вегетационного периода лучших линий пшеницы в контрольном питомнике в 2009 г. (НПЦ ЗХ им. А.И. Бараева)

Сорт, линия



Всходы- созревание,сутки

Урожайность, ц/га

Отклонение ± от st

Акмола 2

Целинная юбилейная

Акмола 2, st

105

16,6

-

+3,2

Целинная Юбилейная, st

107

13,4

-3,2

-

26/97 с МС №1-1

104

21,2

+4,6

+7,8

285/95-1 с 3%ПЭГ№12-1

106

20,6

+6,0

+7,2

80/95-3 с 0,3%NaCl №1-2

107

17,5

+0,9

+4,1

В контрольном питомнике в 2010 году хозяйственно-ценные признаки и свойства лучших линий приведены в таблицах 3.

Таблица 3
Характеристика линий регенерантов в КП – 2010 года на поле №7

(НПЦ ЗХ им. А.И. Бараева)

Сорт, линия



Вегетацион-

ный период, дней



Средняя урожайность, ц/га

Отклонение от ± st,

Акмола 2

Целинная юбилейная

Акмола 2, st

87

10,0

-

2,4

Целинная Юбилейная, st

88

12,4

+2,4

-

90/03 с МС №3

85

12,0

+2,0

+0,4

279/94-1 с 2% манн. №5-3

87

11,7

+1,7

+0,7

467/97 с 4,3% ПЭГ №5-1

87

11,4

+1,4

+1,0

279/94-1 с 2% манн. №1-2

89

11,4

+1,4

+1,0

467/97 с 4,3% ПЭГ №2-3-3

86

11,3

+1,3

+1,1

92/82-4 с 2 % манн. №2-1

88

10,9

+0,9

+1,5

118/95-1 с 0,3 % NaCl №13-1

86

10,8

+0,8

+1,6

НСР 0,95 1,8

Следует отметить линию 90/03 с МС №3, которая отличалась большей скороспелостью по сравнению со стандартом Акмола 2 (созревала на 2 дня раньше) и более высокой продуктивностью (превышала на 2 ц/га).

В питомнике конкурсного сортоиспытания за три года изучения 2008-2010 гг. лучшими по комплексу хозяйственно-ценных признаков и свойств следует отметить 9 линий регенерантов – 285/95-1 с 3%ПЭГ №4, 8/03 с МС №29, 118/95-1 с 0,3%NaCl №2-1, 118/94-1 с 0,3%NaCl №1, 475/94-1 с 0,3%NaCl №2, Т.spelta/Пиротрикс 28 №3-3-6, 80/95-3 с 0,3%NaCl №5, Т.spelta/Целинная21, Т.spelta/Пиротрикс 28 №11-4. Средние данные по урожайности и продолжительности вегетационного периода при посеве по чистому пару на разных полях приведены в таблице 4.

Таблица 4



Характеристика перспективных линий регенерантов пшеницы в

КСИ - 2010 года при посеве по чистому пару (НПЦ ЗХ им. А.И. Бараева)

Сорт, линия



Вегетационный период, дней

Средняя урожайность

ц/га


Отклонение от st, ±

Акмола 2

Целинная юбилейная

Акмола 2, st

86

7,5

-

+0,6

Целинная Юбилейная, st

88

6,9

-0,6

-

Т.spelta/Пиротрикс 28 №3-3-6

88

12,5

+5,0

+5,9

118/95-1 с 0,3%NaCl №2-1

88

12,0

+4,5

+5,3

80/95-3 с 0,3 % NaCl №5

90

11,8

+4,3

+4,9

118/94-1 с 0,3% NaCl №1

86

11,6

+4,1

+4,7

285/95-1 с 3%ПЭГ №4

86

9,1

+1,6

+2,1

Т.spelta/Пиротрикс 28 №11-4

88

8,3

+0,8

+1,4

8/03 с МС №29

86

8,0

+0,5

+1,1

475/94-1 с 0,3%NaCl №2

86

7,7

+0,2

+0,8

Т.spelta/Пиротрикс 28 №4-1

86

7,6

+0,1

+0,7

В условиях жесткой засухи 2010 года вегетационный период линий регенерантов пшеницы варьировал от 86 до 90 дней, превышали стандартный сорт Акмола 2 на 0,1-5,0 ц/га. В 2011 году две линии 285/95-1 с 3%ПЭГ №4 и 8/03 с МС №29 испытываются в производственном сортоиспытании. По засухоустойчивости, полеганию и устойчивости к болезням и вредителям линии регенерантов пшеницы находятся на уровне стандарта или превышают его. Хлебопекарные качества зерна и муки позволяют отнести их к ценным улучшителям муки.

Таким образом, комплексное использование методов традиционной селекции и биотехнологии позволило создать конкурентоспособный исходный материал яровой мягкой пшеницы для получения нового сорта с высоким качеством и стабильной урожайностью в контрастных условиях степной зоны Казахстана.
Литература

1. Кузьмин В.П. Селекция и семеноводство зерновых культур в Целинном крае Казахстана. - М.: Колос, 1965. - С.80.



2. Шишкин М.А. Эволюция как эпигенетический процесс // Современная палеонтология. - М.: Недра, 1988. - С. 142-169.

Түйін
Стресстік ортаға төзімді сорт жасау максатында Солтүстік Қазақстснның далалық аймағында жаздық жұмсақ бидай регенерант линияларының сынау нәтижелері осы жұмыста көрсетілген.

Summary
This experiment gives the test results of the lines regenerates of spring wheat in the steppes of northern Kazakhstan in order to create variety tolerant to some stresses.