Для создания таких гибридов необходим принципиально новый исходный материал, представляющий собой инбредные линии - источники признаков технологичности, урожайности и экологической устойчивости. Взаимосвязь между потенциальной продуктивностью и экологической устойчивостью весьма специфична. Поэтому выявление особенностей адаптивной реакции и селекционной ценности исходного материала является важнейшим условием эффективного подбора родительских форм в селекции кукурузы на адаптивность к стрессовым условиям выращивания [2]. Поэтому очень важно знать уровень стабильности и пластичности изучаемых инбредных линий. Такая информация необходима при отборе исходного материала для планирования скрещиваний в селекционных программах [6].
Экологическое испытание генотипов кукурузы включает оценку их адаптивности по количественным характеристикам - экологической стабильности (устойчивости реализации генотипа на основе стабильности норм реакции) и пластичности (способности генотипа к модификационной изменчивости в различных условиях выращивания) [4].
Стабильность характеризуется степенью устойчивости реализации аддитивного эффекта генотипа и среды или степенью отзывчивости формы на изменения условий среды конкретного генотипа от средней отзывчивости всей системы генотипов [7].
Целью исследований было изучение параметров стабильности и пластичности 14-ти инбредных линий кукурузы омской селекции, выделенных по комплексу признаков из коллекции раннеспелых линий в ходе аспирантского опыта.
Материал и методика
Опыт по оценке экологической пластичности и стабильности входил в программу исследований по изучению коллекции инбредных линий кукурузы омской селекции. С целью выделения исходного материала, для создания раннеспелых гибридов для условий Сибири, изучались линии, выделенные с 1999 по 2009 год, а также линия Ом 136, выделенная в 1985 году, но ранее не достаточно изученная. Первоначально в опыт были включены 48 линий. После подробного изучения линий по признакам продуктивности и технологичности, устойчивости к болезням, оценки комбинационной способности, были отобраны 14 из них, представляющие по комплексу признаков наибольший интерес для селекции.
Исследования проводились с 2011 по 2013 г. на опытном поле Сибирского филиала Всероссийского научно-исследовательского института кукурузы (СФ ВНИИК), г. Омск. Посев проводился в оптимальные для данной почвенно-климатической зоны сроки, ручными сажалками по предварительной маркировке. Способ посева: квадратно-гнездовой с междурядьем 70 см. Площадь делянки 9,8 м2 (2 рядка). Повторность 3-х кратная. Размещение вариантов систематическое, стандарт - в начале каждой повторности.
Климатические условия в период вегетации культуры значительно отличались по годам. Наиболее благоприятным для роста и развития кукурузы был 2011 год - в течение вегетационного периода выпало 195 мм осадков, а среднесуточная температура воздуха составила 17,3ºС. Наиболее стрессовым был 2012 год, в июле которого выпало всего 8,2 мм осадков, притом, что среднесуточная температура воздуха за летние месяцы превысила климатическую норму на 2,3ºС и составила 20,4ºС. 2013 год по климатическим показателям был близок к среднестатистическому.
Проведение испытаний нового исходного материала в контрастно изменяющихся по годам погодно-климатических условиях позволило эффективно оценить адаптивность изучаемых инбредных линий к нерегулируемым факторам внешней среды.
Фенологические наблюдения и учеты проводились по общепринятым методикам [1]. Сбор урожая початков проводили вручную. Вес початков с каждой делянки учитывался в поле. Для определения уборочной влажности зерна отбиралась проба из каждого варианта. Взятые пробы початков высушивались до стандартной влажности (14 %) и обмолачивались. По результатам определения уборочной влажности вычислялась урожайность зерна стандартной влажности с 1 га.
Показатели экологической адаптивности генотипов было решено оценивать по урожайности, так как этот признак является наиболее экспрессивным (вариабельным). Полученный урожай зерна отражает действие на растения всех условий выращивания, следовательно, его можно считать главным критерием при оценке инбредных линий кукурузы по экологической пластичности и стабильности.
Для оценки экологической пластичности и стабильности применялся метод С. Эберхарта и Рассела (S. A. Eberhart and W. A. Russell), позволяющий определить пластичность (при помощи коэффициента регрессии - bi) и стабильность проявления количественных признаков (через коэффициент вариации vi). Коэффициент регрессии bi характеризует среднюю реакцию генотипа на изменение условий среды [8]. Если bi больше единицы, то инбредная линия относится к высокопластичным, в пределах от нуля до единицы - к сравнительно низкопластичным. Величина показателя обратная уровню стабильности: чем меньше его значение - тем стабильнее образец. Селекционная ценность генотипа определялась по А. В. Кильчевскому и Л.В. Хотылевой [3].
Результаты исследований
Средняя урожайность зерна у изучаемых инбредных линий кукурузы составила 2,78 т/га в 2011 году, в 2012 - 2,41 т/га и в 2013 - 2,22 т/га. Выделились две линии, существенно не уступающие стандарту по этому признаку: Ом 14 и Ом 136. Урожайность зерна инбредных линий представлена в таблице 1.
Таблица 1
Урожайность зерна инбредных линий кукурузы (2011-2013 гг.)
Линия |
Урожайность зерна по годам, т/га (в пересчете на стандартную влажность - 14 %) |
||
2011 |
2012 |
2013 |
|
Ом 196 |
3,96 |
3,29 |
2,54 |
Ом 14 |
3,73 |
3,42 |
3,77 |
Ом 15 |
3,26 |
2,54 |
2,54 |
Ом 20 |
2,43 |
1,61 |
1,33 |
Ом 25 |
2,20 |
2,89 |
3,07 |
Ом 136 |
3,56 |
2,57 |
2,30 |
Ом 143 |
3,05 |
1,74 |
1,74 |
Ом 149 |
2,29 |
0,76 |
2,57 |
Ом 388 |
2,59 |
2,40 |
1,36 |
Ом 397 |
2,46 |
1,97 |
2,04 |
Ом 398 |
3,06 |
3,90 |
2,68 |
Ом 400 |
2,29 |
1,81 |
1,39 |
Ом 404 |
2,44 |
1,65 |
1,36 |
Ом 410 |
2,14 |
3,45 |
2,57 |
Ом 414 |
2,20 |
2,08 |
1,95 |
Средняя |
2,78 |
2,41 |
2,22 |
НСР |
0,54 |
0,94 |
0,61 |
Дисперсионный анализ полученных данных показал достоверные различия между изучаемыми инбредными линиями по признаку «урожайность зерна» (таблица 2).
Таблица 2
Результаты дисперсионного анализа двухфакторного опыта
Источник варьирования |
Сумма квадратов |
Степени свободы |
Средний квадрат |
Fфакт |
Fтеор |
Доля фактора % |
Общее |
93,9251 |
134 |
- |
- |
- |
- |
Повторение |
0,6553 |
2 |
- |
- |
- |
- |
Генотип (А) |
44,9660 |
14 |
3,21 |
15,84 |
1,85 |
40,50 |
Среда (В) |
7,3838 |
2 |
3,69 |
18,21 |
3,09 |
46,55 |
Взаимодействие (А х В) |
23,0768 |
28 |
0,82 |
4,06 |
1,63 |
10,39 |
Остаток (ошибка) |
17,8432 |
88 |
0,20 |
- |
- |
2,56 |
Результаты дисперсионного анализа подтвердили достоверное влияние условий среды и взаимодействия «генотип - среда» на урожайность изучаемой группы инбредных линий. F-критерий показал, что градация фактора «условия среды» различается достоверно, влияния повторений не обнаружено, ошибка опыта в допустимых пределах и, следовательно, опыт считается достоверным (условия существенно различаются). Вклад генотипа в проявление значения признака составил 40,5 %, среды - 46,6 % и их взаимодействия - 10,4 %. Значительное влияние обоих факторов свидетельствует о том, что в контрастных климатических условиях Сибири показатели экологической адаптивности гибридов кукурузы, а, следовательно, и исходного материала для их создания, имеют особенно важное значение.
Под экологической пластичностью генотипа на практике понимают отзывчивость к улучшению условий выращивания наряду со склонностью к снижению урожайности в неблагоприятных условиях. По сочетаемости признаков «экологическая пластичность» и «урожайность» все генотипы (гибриды, популяции и инбредные линии) можно разделить на 3 типа: совмещение высокой экологической пластичности и урожайности (особо ценные); высокая урожайность и низкая пластичность; низкая урожайность и низкая пластичность (не имеют практического значения) [5]. Зная параметры экологической пластичности инбредной линии, можно судить не только о целесообразности ее включения в программы скрещиваний, но, что не менее важно, и о стабильности получения урожаев кондиционного семенного зерна по годам в определенной агроклиматической зоне. Результаты расчета показателей экологической адаптивности представлены в таблице 3.
Таблица 3
Урожайность зерна и показатели адаптивности инбредных линий кукурузы омской селекции
Линия |
Среднее значение за 3 года, т/га |
Пластичность, bi |
Коэффициент вариации, vi |
Селекционная ценность генотипа, Сц |
Ом 196 |
3,26 |
2,42 |
0,178 |
8,48 |
Ом 14 |
3,64 |
0,06 |
0,043 |
10,56 |
Ом 15 |
2,78 |
1,37 |
0,123 |
6,17 |
Ом 20 |
1,79 |
1,99 |
0,261 |
2,55 |
Ом 25 |
2,72 |
-1,58 |
0,137 |
5,90 |
Ом 136 |
2,81 |
2,29 |
0,192 |
6,30 |
Ом 143 |
2,18 |
2,49 |
0,283 |
3,79 |
Ом 149 |
1,87 |
0,15 |
0,423 |
2,80 |
Ом 388 |
2,12 |
1,94 |
0,254 |
3,58 |
Ом 397 |
2,16 |
0,82 |
0,100 |
3,71 |
Ом 398 |
3,21 |
0,26 |
0,159 |
8,23 |
Ом 400 |
1,83 |
1,55 |
0,200 |
2,68 |
Ом 404 |
1,82 |
1,94 |
0,251 |
2,63 |
Ом 410 |
2,72 |
-1,13 |
0,200 |
5,89 |
Ом 414 |
2,08 |
0,43 |
0,049 |
3,44 |
НСР |
0,72 |
|
|
Исходя из результатов расчета показателей экологической пластичности, изученные инбредные линии кукурузы можно подразделить на три группы:
1. Высокоурожайные высокопластичные: Ом 196, Ом 15, Ом 136.
2. Высокоурожайные слабопластичные: Ом 14, Ом 25, Ом 398, Ом 410.
3. Низкоурожайные (значение существенно меньше стандарта): Ом 20, Ом 143, Ом 149, Ом 388, Ом 397, Ом 400, Ом 404 и Ом 414.
По показателям стабильности на общем фоне выделяются линии: Ом 14, Ом 25, Ом 397, Ом 414 - как наиболее стабильные (с наименьшим значением коэффициента вариации) и Ом 20, Ом 143, Ом 149, Ом 388, Ом 404 - наименее стабильные.
Сочетание показателей адаптивности и урожайности определяет селекционную ценность генотипа, которая позволяет прогнозировать эффективность применения в селекционной работе конкретных генотипов, в нашем случае - инбредных линий кукурузы. По этому показателю заслуживают внимания линии: Ом 196, Ом 14, Ом 15, Ом 136 и Ом 398.
Таким образом, исходя из сочетания значений признаков экологической адаптивности, селекционной ценности и урожайности, можно дать рекомендации по технологии возделывания и практическому применению в селекции изученных инбредных линий кукурузы.
Выводы и предложения
Низкоурожайные линии рекомендуется использовать как источники отдельных хозяйственно-полезных признаков (продолжительность вегетационного периода, высота растения, высота прикрепления верхнего початка, устойчивость к полеганию, резистентность к болезням и вредителям и другие), обуславливающих узкую специфическую адаптивность к условиям Сибири гибридов, полученных с их участием. Для передачи генов, ответственных за проявление таких признаков в генотип коммерческих гибридов, может потребоваться создание промежуточных родительских форм, созданных на основе или улучшенных с помощью инбредных линий, изученных в нашем опыте.
Высокоурожайные линии с высоким значением показателя экологической стабильности и могут являться непосредственно одной из родительских форм при создании гибридов экстенсивного типа. Такие гибриды будут обеспечивать стабильно высокие урожаи при минимальной или ресурсозберегающей технологии возделывания (при обязательном соблюдении общей технологии выращивания культуры). В наших исследованиях такие качества проявили линии Ом 14 и Ом 398.
Линии, сочетающие в себе высокую урожайность и высокую экологическую пластичность, могут быть родительскими формами при создании гибридов интенсивного типа. Такие гибриды подходят для выращивания по интенсивным технологиям, эффективно отзываясь на полив, внесение удобрений и другие приемы интенсификации. К линиям этой группы относятся: Ом 196 (стандарт), Ом 15 и Ом 136.
Таким образом, все 14 линий, прошедшие отбор из коллекции, созданной в Сибирском филиале ВНИИ кукурузы с 1999 по 2009 год, представляют интерес по отдельным признакам или их комплексу и могут быть включены в селекционные программы по созданию гибридов. И отдельно стоит отметить инбредные линии кукурузы омской селекции: Ом 14, Ом 398, Ом 196, Ом 15, Ом 136, которые представляют большой интерес при селекции на экологическую адаптивность к условиям Сибири.
Рецензенты:
Рутц Р. И., д.с.-х.н., ФГБОУ СибНИИСХ, г. Омск.
Евдокимов М. Г., д.с.-х.н., ФГБОУ СибНИИСХ, г. Омск.
Библиографическая ссылка
Губин С.В., Логинова А.М., Гетц Г.В. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ АДАПТИВНОСТИ ИНБРЕДНЫХ ЛИНИЙ КУКУРУЗЫ ОМСКОЙ СЕЛЕКЦИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=20812 (дата обращения: 25.04.2024).