26 октября 2022

Шарозерная пшеница и ее макромутантные формы

Шарозерная пшеница и ее макромутантные формы


Основная задача производства пшеницы – получение высоких урожаев зерна при минимальных потерях качества. На урожайность влияет множество факторов. В том числе такие составляющие как число продуктивных стеблей на 1 кв. м и масса зерна с колоса. Вместе с тем в последнее время производителей все больше интересуют не только высокие урожаи, но и качество зерна пшеницы.
Вид пшеницы Triticum sphaerococcum Perc. выделяется рядом полезных для селекции свойств: эректоидным расположением листьев, устойчивостью к полеганию, скороспелостью, зноевыносливостью, неосыпаемостью, высоким содержанием белка, клейковины и шаровидной формой зерновки, которая при помоле дает преимущество в соотношении мука/отруби. Однако ряд ее высоких качественных характеристик нивелируются низкой по сравнению с мягкой пшеницей урожайностью, главным образом, из-за мелких размеров ее зерновки.
В данной статье представлены результаты сравнительного анализа морфоструктурных и продукционных признаков, включая качество зерна, исходной шарозерной пшеницы сорта Шарада и выделенных из нее макромутантных форм: «Мягкая из Шарады» и «Линия 1/10-17» на фоне показателей районированных сортов.
По своим морфоструктурным показателям выделенные макромутантные формы значительно превосходят исходную Шараду. При этом «Линия 1/10-17» шарозерной пшеницы занимает промежуточное место между пшеницей «Мягкой из Шарады» и Шарадой исходной, как по высоте растений, так и по площади флагового листа. По продукционным признакам «Линия 1/10- 17» (в частности по такому важному показателю как масса зерна с колоса) ближе к «Мягкой из Шарады», чем к исходной Шараде. И превосходит районированные сорта.

Увеличение продукционных показателей «Линии 1/10-17» и близость ее к показателям макромутантной пшеницы «Мягкой из Шарады» обеспечивается несколько более крупными ее зерновками и большим их количеством. Продукционные показатели зерна макромутантной «Линии 1/10-17» в 2021 году значительно превзошли Шараду исходную (число зерен в колосе – 51,6 шт.; масса зерна с колоса – 2,16 г; М1000 – 41,36 г) и качественные показатели (содержание белка – 16,4%, клейковины – 41,2%, ИДК – 79 ед.).
В то же время повышение продукционных признаков «Линии 1/10-17» практически не изменило качественные характеристики зерна по сравнению с исходной мелкозерной Шарадой и другими сортами шарозерной пшеницы, что делает ее и выделенную макромутантную «Мягкую из Шарады» пшеницу достаточно ценным исходным материалом для использования в селекционной практике. Рассмотрим все эти моменты подробно.

Сорт Шарада и его формы

Ранее предпринимавшиеся попытки повышения продуктивности шарозерной пшеницы при скрещивании T. Sphaerococcum с T. aestivum не привели к желаемым результатам. Это связано с тем, что размеры и тип зерновок наследуются сцепленно. Поэтому при такой комбинации получить крупнозерные сферококоидные формы, превосходящие образцы мягкой пшеницы, весьма затруднительно. Более того, из курса генетики известно, что перекомбинации признаков при сцепленном наследовании бывают крайне редки, и это имеет место у ничтожно малого количества особей, за счет так называемого кроссинговера. Тем не менее, при гибридизации одной из линий яровой пшеницы T. sphaerococcum с озимой мягкой пшеницей Обрий удалось создать сорт озимой шарозерной пшеницы Шарада. Урожайность ее составляет 80-85% от представителей T. aestivum L.

Меньшая продуктивность T. sphaerococcum AABBDD, по сравнению с той же мягкой пшеницей T. aestivum AABBDD, объясняется отсутствием в ее продукционных признаках вклада одного из трех диплоидных геномов. Под воздействием колхицина в продукционных признаках Шарады проявился вклад всех трех его диплоидных геномов, за счет чего была получена форма с более крупными зерновками. Одновременно была выделена макромутантная мягкая пшеница.

Предварительные исследования обнаружили достаточно близкие показатели продуктивности колоса у улучшенной формы и мутантной мягкой пшеницы и в то же время их превосходство над исходной Шарадой.
В исследованиях сравнивали морфоструктурные и продукционные характеристики, включая качественные показатели зерна Шарады исходной и полученных из нее макромутантных форм на фоне районированных сортов.
Объектами исследования использовали сорт Шарада, высеваемый в качестве стандарта (St), а также полученные из него под воздействием колхицина макромутантные формы: «Мягкая из Шарады» и «Линия 1/10-17», выделенная из Шарады улучшенной; районированные сорта шарозерной пшеницы Еремеевна, Прасковья, Ордынка.
Растения выращивали одновременно и в одинаковых условиях в УНПК Донского ГАУ и на поле ФГБНУ ФРАНЦ (Федеральный Ростовский аграрный научный центр) в 2019/20 и 2020/21 сельскохозяйственных годах. Учетная площадь делянки – 1 м2, повторность – четырехкратная. Схема размещения растений: три рядка на 1 м2, расстояние между рядками 30 см, между растениями пшеницы – 10 см, расстояние между делянками – 45 см. Морфоструктурные измерения проводили в начале фазы цветения.

Сравнение показателей

Колосья пшеницы «Мягкой из Шарады» и «Линии 1/10-17» значительно крупнее, чем у исходной Шарады. Последняя также заметно выделяется своими более мелкими размерами зерновок на фоне макромутантных форм, у которых они крупнее. Визуальные отличия четко фиксируются и по соответствующим морфоструктурным показателям (табл. 1). Исходная Шарада как в условиях ДонГАУ, так и ФГБНУ ФРАНЦ уступает макромутантной «Мягкой из Шарады» и «Линии 1/10-17» и по высоте растений, и по площади флагового листа.
Однако по площади флага не всегда разница между исходной Шарадой и «Линией 1/10-17» достоверна. Тем не менее, в среднем по своим морфоструктурным показателям «Линия 1/10-17» занимает более или менее промежуточное положение между выделенной «Мягкой из Шарады» и исходной Шарадой. В частности, ее растения существенно выше растений Шарады исходной, используемой в качестве стандарта, но одновременно ниже таковых макромутантной «Мягкой из Шарады».
Аналогичная картина отмечается и по площади флагового листа. У Шарады исходной – 18,4 см2, что на 3,3 см2 меньше, чем у «Линии 1/10-17» (21,7 см2), а у последней, в свою очередь, на 2,7 см2, чем у макромутантной «Мягкой из шарады» (24,4 см2). Флаговый лист «Линии 1/10-17» на 3 см2 больше, чем у исходной Шарады, и практически на те же 3 см2 меньше, чем у макромутантной «Мягкой из Шарады».

Относительно районированных сортов макромутантная «Мягкая из Шарады» и «Линия 1/10-17» выделяются высокорослостью растений, что не критично для возможного полегания, а также большими размерами флагового листа. Последнее, наоборот, дает преимущество, поскольку усиливает фотосинтетическую активность выделенных макромутантов.
Что касается продукционных показателей, то здесь представлены средние данные по возделыванию их в Донском ГАУ и ФГБНУ ФРАНЦ и соответственно по годам исследований. По данным 2020 года четко видно, что Шарада исходная обладает наименьшим габитусом. По всем морфоструктурным параметрам она уступает выделенным из нее макромутантным формам.
Наибольшими показателями, за исключением количества колосков и зерновок в колосе, выделяется «Мягкая из Шарады». По высоте растений и длине колоса «Линия 1/10-17» ближе к исходной Шараде, а вот по числу колосков и по количеству зерновок даже превосходит макромутантную «Мягкую из Шарады». Главное, по массе зерна с колоса она уже на уровне мягкой и существенно превышает по данному показателю сорт стандарт Шараду исходную.

Итоги исследований

В 2020 году районированные сортообразцы шарозерной пшеницы в опытах не использовались. По результатам 2021-го «Линия 1/10-17» также ближе к макромутантной «Мягкой из Шарады», чем к Шараде исходной (табл. 3). Так, если по длине колоса она занимала практически промежуточное место между исходной и «Мягкой из Шарады», то по числу колосков достоверно превосходила их. У «Линии 1/10-17» – 22,5 шт., у Шарады исходной – 19,8 шт., а у «Мягкой из Шарады» – 20,4 шт.
По числу зерен несколько другая картина. Преимущество остается за «Линией 1/10-17» – 51,6 шт., а вот у мягкой пшеницы их количество (43,6 шт.), хотя и недостоверно, но меньше, чем у исходной мелкозерной формы (46,2 шт.). Масса зерна с колоса наибольшая опять же у макромутантной «Мягкой из Шарады» – 2,24 г. Это, хотя и недостоверно, но больше, чем у «Линии 1/10-17» (2,16 г). В то же время они существенно превосходят Шараду исходную (1,55 г). Высокие показатели массы зерна с колоса макромутантной «Мягкой из Шарады» обусловлены более крупными ее зерновками (см. М1000). Во всяком случае, она существенно превосходит (48,23 г) не только «Линию 1/10-17» (41,36 г), но и все остальные образцы, включая и районированные сорта шарозерной пшеницы. Поэтому при меньшем количестве зерновок у последней такое преимущество по данному показателю.
Обращает внимание и то, что по массе 1000 зерен «Линия 1/10-17» (41,36 г) занимает практически промежуточное место между Шарадой исходной – 35,40 г (+ 5,96 г) и «Мягкой из Шарады» – 48,23 г (– 6,87 г). Таким образом, «Линия 1/10-17» благодаря большему количеству зерновок и их возросшей крупности приблизилась по массе зерна с колоса к макромутантной «Мягкой из Шарады» пшенице. Она также имеет лучшие продукционные характеристики по сравнению с производственными сортами.
Весьма примечательно, что качественные показатели зерна «Линии 1/10- 17» по сравнению с исходным мелкозерным сортом очень мало изменились. Содержание белка практически осталось на уровне сорта стандарта. Но в то же время существенно увеличилось по сравнению с изучаемыми сортами шарозерной пшеницы. Кроме того, у «Линии 1/10-17» несколько, хотя и недостоверно, повысилась клейковина (41,2% против 37,5) относительно исходного сортообразца Шарады и стала на уровне сорта Еремеевна (41,7 %),

Однако наибольшим содержанием клейковины в зерне выделилась Ордынка (46,6%). Возможно, это связано с ее мелкозерностью (М1000 = 32,6 г). Не исключено, что этот фактор повлиял на ее слабую клейковину, что вытекает из показаний по ИДК (106 ед.). Снижение содержания белка в зерне пшеницы отмечали у макромутантной «Мягкой из Шарады» – 13,9%, тогда как у Шарады исходной – 17,1% и у «Линии 1/10-17» – 16,4%. Несколько большие ИДК у макромутантных форм формально «снижают» качество клейковины с I группы на II. Однако это превышение крайне незначительно и при определенных условиях возделывания вполне можно добиться первой группы качества. Следует отметить, что, наряду со снижением процентного содержания белка, у макромутантной «Мягкой из Шарады» пшеницы весьма высока доля клейковины. По данному показателю она вполне может являться своего рода донором для имеющихся сортообразцов T. aestivum. Наверняка, это связано с ее происхождением. Кроме того, нельзя исключать, что после соответствующей проработки ее так же, как и шарозерные сорта пшеницы, включая и «Линию 1/10-17», можно использовать для выработки дефицитного глютена.
В результате проведенного сравнительного анализа показано увеличение морфоструктурных и продукционных показателей шарозерной пшеницы «Линии 1/10-17» по сравнению с исходным сортом Шарада и другими районированными сортами. Вместе с тем отмечено, что высокие показатели качества зерна у «Линии 1/10-17» остались практически на уровне исходной мелкозерной формы и других сортов пшеницы, относящихся к Triticum sphaerococcum Perc.
У макромутантной пшеницы «Мягкая из Шарады» наряду со снижением содержания белка отмечено весьма высокое содержание клейковины, что делает ее, так же как и «Линию 1/10-17», привлекательной как исходный материал для практической селекции и как потенциальный объект для производства глютена.

К.И. ПИМОНОВ, ФГБОУ ВО Донской ГАУ, И.Ю. СОРОКИНА,ФГБОУ ВО Донской ГАУ
А.А. КОЗЛОВ,ФГБНУ ФРАНЦ,Б.В. РОМАНОВ,Л.А. ЧЕРНОГОР,ФГБНУ ФРАНЦ
 Фото agroxxi.ru

 

Газета «Земля наша и Жизнь» 2022 | Политика конфиденциальности