СОЗДАНИЕ НОВОГО ГИБРИДНОГО МАТЕРИАЛА МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ МЕТОДОМ ПОЛИКРОССА

Феоктистова Наталья Александровна; Леонидов Юрий Ефремович

doi:doi:10.36718/1819-4036-2024-9-56-62

УДК 633.262 УДК 633.321

СОЗДАНИЕ НОВОГО ГИБРИДНОГО МАТЕРИАЛА МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ МЕТОДОМ ПОЛИКРОССА

Опубликовано в Вестник КрасГАУ · Номер 9, 2024 · Страницы 56–62 · Рубрики: Агрономия

DOI 10.36718/1819-4036-2024-9-56-62 EDN mzvxtl

Получено: 25.10.2024 Одобрено: 29.10.2024 Опубликовано: 29.10.2024

Авторы

Феоктистова Наталья Александровна ¹ · Леонидов Юрий Ефремович ²

1 НИИ сельского хозяйства Северного Зауралья – филиал Тюменского научного центра СО РАН

2 НИИ сельский хозяйства Северный Зауралья - филиал ФИЦ Тюменский научный центр СО РАН
Россия

АННОТАЦИЯ

Цель исследования – получение новых гибридных образцов семян костреца безостого и клевера лугового методом свободного переопыления подобранных родительских сортов в поликроссных питомниках. Работа проводились в НИИСХ Северного Зауралья – филиала ТюмНЦ СО РАН в 2022–2023 гг. Для переопыления было выбрано по 9 родительских сортообразцов костреца безостого и клевера лугового с хорошей продуктивностью в течение 5 лет. Родительские растения для питомников выращивались рассадным способом с последующей высадкой в поле по схеме 9 × 9. Каждый питомник состоял из 81 родительского растения. В полевых условиях растения отличались по выживаемости и морфологии − количеству побегов и соцветий, что повлияло на выход гибридных семян. При свободном переопылении исходного материала из 9 родительских компонентов в поликроссном питомнике костреца безостого были получены гибридные семена у 74 родительских растений с весом образцов от 1 до 14 г. Наибольший суммарный урожай семян со всех повторений (42–57 г) был у 4 родительских компонентов: Степаша, 5-3-8, 8-2-56, 1-11. В поликроссном питомнике клевера лугового у 67 сохранившихся растений получены образцы гибридных семян весом от 0,3 до 11,5 г и различной окраской − от светло-желтой до желто-фиолетовой. Лучшими родительскими компонентами с высоким выходом гибридных семян (38–61 г) были 3 сорта: Атлант, Сальдо, Светлячок. Разнообразие полученного гибридного материала создает новые возможности для использования в селекции.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

кострец безостый клевер луговой родительский сорт гибридные семена

Информация Текст

Авторы:

1. НИИ сельского хозяйства Северного Зауралья – филиал Тюменского научного центра СО РАН

2. НИИ сельский хозяйства Северный Зауралья - филиал ФИЦ Тюменский научный центр СО РАН

Россия

Тип:

Статья

Страницы:

с 56 по 62

Статус:

Опубликован

Классификаторы:

УДК 633.262 Костер. Bromus spp.
УДК 633.321 Клевер красный, луговой. Trifolium pratense L.

Язык материала:

русский

Ключевые слова:

кострец безостый, клевер луговой, родительский сорт, гибридные семена

Финансирование

исследования выполнялись по теме № FWRZ-2021-0015 государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.

Текст

Текст (PDF): Читать Скачать

Введение. На современном сельскохозяйственном внутреннем рынке России сохраняется потребность в сортовых семенах различных кормовых культур, в т. ч. многолетних [1, 2]. Новые сорта многолетних трав для за свою историю создавались различными методами – от массового и индивидуального отборов до индуцированного мутагенеза. Среди них широкое распространение получил метод создания синтетических и сложногибридных популяций на основе свободного переопыления растений, что является естественным и наиболее предпочтительным при работе с перекрестноопыляемыми кормовыми культурами [3, 4]. Он относится к инструментам гетерозисной и популяционной селекции, а на практике осуществляется свободным переопылением ограниченного числа отселектированных родительских компонентов друг с другом в поликросс-блоке. Потомство полученных гибридных семян впоследствии испытывается на продуктивность и может быть объединено в популяцию, состоящую из нескольких родительских компонентов [5, 6]. Поликросс-метод подробно исследовал О.К. Кедров-Зихман в 1970-х гг., начиная от истории его создания и теоретического обоснования до результатов практического применения. Он считал, что для поликросса желательно использовать 10 родительских сортов в 10 повторениях и размещать растения на площадке в форме квадрата [7]. Поликросс-методом созданы сорта клевера лугового Марс и СибНИИК 10 (1993 г.), Родник Сибири (1997 г.), Атлант (2007 г.) [3, 8, 9] и костреца безостого Сибирский 7 (2003 г.), Воронежский 17 (2010 г.), Ишимский юбилейный (2011 г.), Акмолинский изумрудный (2016 г.) [10–13].

Цель исследования – получить новый гибридный материал костреца безостого и клевера лугового методом свободного взаимного переопыления подобранных родительских сортов, размещенных в поликроссных питомниках.

Задачи: выделить лучшие родительские сорта и популяции многолетних трав для использования в схеме поликроссного скрещивания; определить эффективность использования метода свободного переопыления для получения гибридных семян костреца безостого и клевера лугового.

Объекты и методы. Исследование проводилось на опытном поле НИИСХ Северного Зауралья – филиала ТюмНЦ СО РАН (г. Тюмень) в 2022–2023 гг. в соответствии с методическими указаниями [13]. Объектами исследований являлись растения 9 сортообразцов костреца
безостого и 9 сортообразцов клевера лугового, размещенные в 9-кратных повторениях в поликроссных питомниках. Родительские сорта для питомников подбирались из сортов и популяций с длительным периодом селекции и лучшими показателями продуктивности за предыдущие 5 лет. Практическая работа состояла из следующих этапов – проращивания семян в термостате с последующим перемещением лучших из них в контейнеры с универсальным грунтом на основе торфа; выращивания рассады в лаборатории при температуре 23–25 °С с дополнительным освещением; высадки рассады в поле; ухода и наблюдений за растениями в течение вегетации; сбора семян (рис. 1).

Рис. 1. Рассада растений костреца безостого (2022 г.)

Поликроссные питомники обеих культур имели схему 9 × 9 и представляли собой квадрат площадью 10 м², где на каждом 1 м² находилось 1 из 9 повторений, с размещенными на нем растениями на расстоянии 33 см друг от друга с общим количеством растений в питомнике 81 образец. Границы квадрата изолировались растениями всех сортов, участвующих в схеме свободного переопыления (рис. 2).

VII	VII	VII	VIII	VIII	VIII	IX	IX	IX
VII	VII	VII	VIII	VIII	VIII	IX	IX	IX
VII	VII	VII	VIII	VIII	VIII	IX	IX	IX
IV	IV	IV	V	V	V	VI	VI	VI
IV	IV	IV	V	V	V	VI	VI	VI
IV	IV	IV	V	V	V	VI	VI	VI
I	I	I	II	II	II	III	III	III
I	I	I	II	II	II	III	III	III
I	I	I	II	II	II	III	III	III

Рис.2. Схема поликроссного питомника с размещением растений в поле

(2022–2023 гг.)

Результаты и их обсуждение. В период роста растений в поле в 2022–2023 гг. погода была типичной для климата г. Тюмени: при сумме активных t > 10 °C 1479 и 1612 °C, сумме осадков 173 и 244 мм показатель ГТК Селянинова составил соответственно 1,65 и 1,07. Это характеризуется как теплые условия с достаточным количеством осадков, благоприятные для исследуемых культур.

В поликроссном питомнике костреца безостого все высаженные в поле растения (81 образец) прижились и имели хорошее развитие к концу полевого сезона 2022 г. К уборке урожая в 2023 г. из них сохранилось 74 растения (91 %). Основная гибель растений отмечалась в начале весны 2023 г. и была обусловлена условиями зимнего периода. Наибольший выход гибридных семян (57 и 56 г) с 9 повторений был у растений сорта Степаша и популяции 5-3-8. Хороший выход семян (42 и 51 г) был у растений родительских популяций 1-11 и 8-2-56, несмотря на отсутствие 2 повторений. В среднем самый высокий сбор семян с 1 растения ≥ 7 г был у 2 родительских компонентов − 5-3-8 и 8-2-56 (табл. 1).

Таблица 1

Урожай семян с 1 растения костреца безостого в поликроссном питомнике (2023 г.), г

Сорто- образец	Повторение									Сумма, г	Среднее, г
Сорто- образец	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	Сумма, г	Среднее, г
Тобол	4	6	4	2	3	6	4	3	6	38	4,2
Степаша	6	12	6	9	5	6	6	4	3	57	6,3
Гвардеец	4	1	5	7	6	11	4	–	7	45	5,6
10-1-15	9	5	6	3	5	4	3	7	11	53	5,8
6-1-26(69)	2	6	7	8	6	7	6	8	2	52	5,7
1-11	6	4	11	–	6	–	5	5	5	42	6,0
5-3-8	8	6	6	3	7	7	13	–	6	56	7,0
8-2-56	3	8	3	–	6	13	4	14	–	51	7,3
15-2-63	4	9	5	–	2	2	2	4	5	33	4,1

Растения родительских сортов костреца безостого отличались по числу генеративных побегов, содержащих семена. В питомнике было выделено 2 группы растений: в 1-й группе у 6 образцов было 18–26 побегов на растение, во 2-й группе у 4 образцов (Степаша, 5-3-8, 8-2-56,
1-11) было 28–30 побегов на растение (табл. 2). Очевидно, что родительские сорта с высокой побегооразующей способностью дали больше семян.

Таблица 2

Количество побегов у 1 растения костреца безостого в поликроссном питомнике (2023 г.), шт.

Сорто-образец	Повторение									Сумма, шт.	Среднее, шт.
Сорто-образец	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	Сумма, шт.	Среднее, шт.
Тобол	24	28	19	10	15	23	25	10	39	193	21
Степаша	25	35	36	39	22	24	19	35	21	256	28
Гвардеец	15	7	12	19	26	66	16	–	22	183	23
10-1-15	17	19	25	31	19	14	19	38	36	218	24
6-1-26(69)	21	23	20	43	35	24	40	23	9	238	26
1-11	22	13	60	–	22	–	26	34	33	210	30
5-3-8	18	17	23	29	33	21	49	–	34	224	28
8-2-56	8	35	18	–	33	40	25	45	–	204	29
15-2-63	12	40	21	–	13	9	7	22	18	142	18

В поликроссном питомнике клевера лугового к концу вегетации 2023 г. из 81 высаженного растения сохранилось 67 (83 %). Из них были малопродуктивные (11 %), с урожаем гибридных семян ≤ 1 г. Гибель растений была вызвана не только условиями зимы, но и присутствием полевых грызунов; в частности растения на III и IV повторениях погибли из-за вырытых нор. Полная сохранность к уборке была только у растений 2 сортов − Светлячок и Атлант, которые дали в сумме хороший урожай гибридных семян (61 и 38 г). Отмечен сорт Сальдо с урожаем 40 г семян и родительская популяция 29-18, у которой при гибели растений на 3 повторениях, сохранившиеся были продуктивными, и сумма их урожая составила 36 г (табл. 3, рис. 3).

Таблица 3

Урожай семян с 1 растения клевера лугового в поликроссном питомнике (2023 г.), г

Сорто-образец	Повторение									Сумма, г	Среднее, г
Сорто-образец	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	Сумма, г	Среднее, г
Атлант	4,7	2,7	0,4	1,4	5,8	2,1	12,7	3,4	5,1	38,3	4,2
Гефест	5,0	0,8	0,5	6,6	–	5,8	3,1	1,9	3,5	27,2	3,4
Сальдо	0,3	4,8	5,7	–	5,2	1,9	10,2	7,8	4,4	40,3	5,0
Светлячок	10,2	21,0	1,2	8,9	6,2	2,0	5,0	5,0	1,2	60,7	6,7
Парад	6,0	2,4	–	0,4	5,9	3,0	2,8	8,5	5,0	34,0	4,2
28-6	4,0	6,0	–	–	–	11,2	5,0	2,3	5,9	34,4	5,7
28-8	3,4	–	–	–	–	5,0	4,7	3,0	0,3	16,4	3,3
29-18	–	–	6,0	1,0	–	8,0	8,5	1,3	11,5	36,3	6,0
Оникс	0,3	7,3	2,1	–	0,7	–	11,0	3,5	0,6	25,5	3,6

Рис. 3. Поликроссный питомник клевера лугового (2023 г.)

Родительские растения клевера лугового значительно отличались друг от друга по побегообразующей способности. Хорошо развитые растения на всех повторениях были у сортов Атлант, Сальдо, Светлячок с количеством побегов на растение 28–32. У родительской популяции 28-8 отмечены растения с максимальным количеством побегов в питомнике – 70–72 шт. (табл. 4).

Таблица 4

Количество побегов у 1 растения клевера лугового в поликроссном питомнике (2023 г.), шт.

Сорто-образец	Повторение									Сумма, шт.	Среднее, шт.
Сорто-образец	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	Сумма, шт.	Среднее, шт.
Атлант	40	22	26	26	33	16	36	31	21	251	28
Гефест	23	2	15	39	9	30	20	6	24	168	18
Сальдо	18	19	21	–	36	29	51	51	37	262	33
Светлячок	45	68	12	35	47	18	28	30	9	292	32
Парад	25	14	–	19	24	23	33	27	22	187	23
28-6	44	62	–	–	–	54	14	18	27	219	36
28-8	23	–	–	–	–	72	24	70	23	212	42
29-18	–	–	20	17	–	24	30	40	43	174	29
Оникс	3	25	25	–	3	–	56	13	19	144	20

На семенную продуктивность клевера лугового влияет количество соцветий на побегах, число которых может быть от 1 до 17 [15]. Исходя из этого, растения с одинаковым количеством побегов дают разный урожай семян, что подтвердилось в опыте. Лучший сбор семян с 9 повторений (38,3–60,7 г) был у растений с бо́льшим количеством побегов (251–292 шт.) только у 3 родительских сортов – Атлант, Сальдо, Светлячок, у остальных образцов такая зависимость отсутствовала. У родительского сорта Парад с 187 побегов получено 34 г семян, а у образца 28-8 с 212 побегов сбор семян составил всего 16 г, из чего можно заключить, что они имеют существенные отличия по числу соцветий. Особенностью полученного гибридного материала клевера лугового оказалось то, что семена отличались по цвету. У родительских сортов семена характеризовались как многоцветные, а полученные гибридные семена были от однотонных (желтых) до многоцветных желто-фиолетовых в разных пропорциях и оттенках, поэтому при дальнейших испытаниях необходимо описание потомства по данному признаку.

Заключение. Выращиваемые в питомниках растения родительских сортов отличались по выживаемости и морфологии – количеству побегов и соцветий, что повлияло на их семенную продуктивность. При свободном переопылении исходного материала в поликроссных питомниках по схеме 9 х 9 у костреца безостого с сохранившихся растений были получены 74 образца гибридных семян весом от 1 до 14 г, у клевера лугового – 67 образцов гибридных семян весом от 0,3 до 11,5 г, отличающихся по цвету − от светло-желтого до желто-фиолетового. Разнообразие полученного гибридного материала дает возможность выделить продуктивные формы с использованием индивидуального отбора внутри потомства каждого родительского сорта. При последующих испытаниях из лучших селекционных образцов можно сформировать новые популяции (синтетические, сложногибридные), состоящие из потомства нескольких родительских сортов.

Список литературы

1. Косолапов В.М., Чернявских В.И. Кормопроизводство: состояние, проблемы и роль ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» в их решении // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36, № 4. С. 5–14. DOI: 10.53859/ 02352451_2022_36_4_5.

2. Гончаров Н.П., Косолапов В.М. Селекция растений – основа продовольственной безопасности России // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021. № 25 (4). С. 361–366. DOI:https://doi.org/10.18699/VJ21.039.

3. Полюдина Р.И. Селекция клевера лугового в Сибири // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2016. № 5 (252). С. 106–112.

4. Золкин А.Л., Матвиенко Е.В. Инновационные технологии в селекции и семеноводстве для создания новых сортов сельскохозяйственных растений с высокими хозяйственно ценными признаками. М.: РУСАЙНС, 2022. 128 с.

5. Беккер Х. Селекция растений. М.: КМК, 2015. 425 с.

6. Singh D. P., Singh A.K., Singh A. Plant Bree-ding and Cultivar Development. Elsevier Inc., 2021. 640 p. DOI:https://doi.org/10.1016/C2018-0-01730-2.

7. Кедров-Зихман О.К. Поликросс-тест в селекции растений. Минск.: Наука и техника, 1974. 127 с.

8. Экологическая селекция и семеноводство клевера лугового. Результаты 25-летних исследований творческого объединения ТОС «Клевер» / под ред. А.С. Новоселовой [и др.] М.: Эльф ИПР, 2012. 288 с.

9. Каталог сортов сельскохозяйственных куль¬тур Научно-исследовательского института сельского хозяйства Северного Зауралья / НИИСХ Северного Зауралья – филиал ТюмНЦ СО РАН. Тюмень: Печатник, 2022. 40 с.

10. Кашеваров Н.И., Осипова Г. М., Шукис Е.Р. Создание синтетического сорта костреца безостого Сибирский 7 // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2013. № 1 (230). С. 36–40.

11. Сапрыкин С.В., Иванов И.С., Лабинская Р.М. Сорт костреца безостого Воронежский 17 для условий Центрально-Черноземного региона // Адаптивное кормопроизводство. 2019. № 4. С. 61–77.

12. Осипова Г.М., Филлипова Н.И. Поликросс-метод в селекции многолетних злаковых трав для условий лесостепи Западной Сибири и степи Северного Казахстана // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2009. № 6 (198). С. 43–49.

13. Филлипова Н.И., Парсаев Е.И. Новые сорта многолетних злаковых трав (житняка, костреца безостого, пырея сизого) в Северном Казахстане // Многофукциональное адаптивное кормопроизводство: сб. науч. тр. М.: Угрешская типография, 2020. Т. 23 (71). С. 92–96.

14. Методические указания по селекции и первичному семеноводству клевера. М.: ВНИИ кормов им. В.Р.Вильямса, 2002. 72 с.

15. Мухина Н.А. Клевер красный. Ленинград: Колос, 1971. 88 с.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International

СОЗДАНИЕ НОВОГО ГИБРИДНОГО МАТЕРИАЛА МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ МЕТОДОМ ПОЛИКРОССА

Подтверждение

Регистрация