Введение

Расширение генотипического разнообразия пшеницы является основой для продовольственной безопасности в мире, снижения стоимости продовольствия и дальнейшего роста продуктивности. Практика мировой селекции пшеницы показывает, что наиболее крупные успехи в селекции были достигнуты, когда в скрещивания вовлекались эколого- и географически отдаленные формы [6]. Так, в 1970–1980-х гг. генетическое разнообразие генофонда пшеницы было расширено за счет широкого использования в селекционных программах короткостебельных сортов зарубежной селекции, несущих гены высокой продуктивности, устойчивости к грибным заболеваниям и полеганию [8].

S. Chapman [7], изучая роль генетических ресурсов (в частности, диких сородичей и стародавних сортов) в селекции пшеницы, пришел к выводу, что существующие генетические ресурсы используются в селекции только на десять процентов и относятся к источникам, уже включенным в родословные возделываемых сортов. В настоящее время состав возделываемых сортов пшеницы как в нашей стране, так и за рубежом отличается низким генетическим разнообразием, что создает угрозу для снижения их адаптивности к абиотическим и биотическим факторам [3; 4].

Программа челночной селекции, координируемая Центром по улучшению пшеницы и кукурузы CIMMYT, действует уже более 60 лет. Начиная с 1950 г., в рамках данной программы было проведено более чем 200 000 скрещиваний, получено 10 000 гибридных популяций, из которых отобрано более 1500 перспективных линий, возделываемых на площади 40 млн га в основных зернопроизводящих регионах развивающихся стран.

В CIMMYT ведется постоянный процесс по созданию разнообразного генетического материала с использованием всех доступных генетических ресурсов пшеницы, проводятся ступенчатые, возвратные скрещивания, в которые вовлекаются сорта яровой и озимой мягкой пшеницы, сорта твердой пшеницы, виды рода Aegilops, Agropyron, Secale и др. [9].

Объединение в одном генотипе разных генетических источников позволяет увеличить генотипическое разнообразие исходного материала для выведения устойчивых к засухе и болезням сортов яровой пшеницы для условий Западной Сибири [1].

С 2009 г. при ОмГАУ создан Сибир­ский центр СИММИТ по координации челночной селекции яровой пшеницы в России. Задача Центра заключается в комплексной оценке гибридных популяций, созданных в СИММИТ по программе челночной селекции Казахстанско-Сибирской сети (КАСИБ), отбор наиболее перспективных по комплексу хозяйственно-ценных признаков и рассылка их селекционным учреждениям Западной Сибири и Южного Урала [10].

Цель исследования

Создание и оценка генетического разнообразия создаваемых для Западной Сибири сортов яровой пшеницы на основе метода челночной селекции CIMMYT.

Материал и методы исследования

Сибирский питомник челночной селекции (СПЧС) формируется из популяций, отобранных в питомниках КазРус (сокр. Казахстан-Россия). При испытании популяций в питомниках КазРус и СПЧС повторность однократная, стандартов – не менее чем шестикратная. Сорта – стандарты: Памяти Азиева (среднеранний), Дуэт (среднеспелый), Омская 35 (среднепоздний). Срок сева поздний 24–27 мая, для большей вероятности заражения посевов стеблевой ржавчиной, которая чаще поражает пшеницу в поздних сроках сева. Посев сеялкой ССФК-7 на глубину 5 см. Способ посева - рядовой. Норма высева 500 зёрен/м2. Наблюдения и учеты в питомнике проводили в соответствии с общепринятой методикой селекционного процесса [2]. Тип устойчивости к бурой ржавчине определяли по шкале Е.Б. Майнса и Г.С. Джексона (Е.В. Mains, H.S. Jackson, 1926), степень поражения – по шкале Р.Ф. Петерсона, к мучнистой росе – по Е.Е. Саари и Дж. М. Прескотту (E.E. Saari and J.M. Prescott, 1988), стеблевой ржавчине – по шкале Стекмана и Левина [5].

Результаты исследования и их обсуждение

В питомниках КазРус были выделены лучшие популяции, сочетающие в себе наибольшую урожайность и устойчивость к болезням (табл. 1). В условиях вегетации 2011 г. (КазРус-11) сортообразцы № 103, 296, 310, 372, 407, 637, 709, 717, 796 достоверно превысили стандарты в соответствующей группе спелости по урожайности. В жестких засушливых условиях вегетации, сложившихся в 2012 г. (КазРус-12), популяции № 22, 50, 58, 79, 365, 357, 423 сформировали урожайность, близкую к стандартам. Кроме этого, выделенные образцы характеризуются средней степенью устойчивости к мучнистой росе и могут быть рекомендованы как наиболее пластичные формы в нашем регионе.

Таблица 1

Характеристика лучших гибридных популяций

в питомнике КазРус (2011–2012 гг.)

Примечание: * - достоверная прибавка урожайности по сравнению со стандартом

Гибридные популяции, отобранные по комплексу хозяйственно-ценных признаков в питомнике КазРус, формируют питомник СПЧС. Одновременно эти популяции изучаются в разных экологических точках сети челночной селекции – селекционных учреждениях Западной Сибири и Южного Урала, что позволяет выявить адаптивный потенциал селекционного материала (табл. 2).

Таблица 2

Урожайность лучших образцов СПЧС в научных учреждениях России, г/м2 (2012 г.)

* Достоверная прибавка урожайности по сравнению со стандартом

В условиях жесткой засухи 2012 г. в разных географических пунктах у генотипов продолжительность вегетационного периода популяций среднеранней группы спелости варьировала от 65 до 72, среднеспелой – от 71 до 76 и среднепоздней – от 77 до 80 суток. Изучаемые генотипы в основном были представлены среднеспелой группой – 57,5%, доля среднеранних популяций в среднем составила 23,3% и среднепоздних – 19,2%.

Урожайность в 2012 г. варьировала в изучаемых пунктах в значительных пределах. Урожай зерна изменялся от 23 до 226 г/м2 в Омске (ОмГАУ), от 38 до 218 г/м2 в Безенчуке (Самарский НИИСХ), от 105 до 230 г/м2 в Новосибирске (СибНИИРС), от 133 до 369 г/м2 в Тюмени (ТГАУ) и от 10 до 460 г/м2 в Кургане (КНИИСХ). Практический интерес для селекции представляют генотипы, формирующие повышенную урожайность в большинстве пунктах изучения. Например, урожайность популяций № 37, 47, 48, 69, 74, 115 варьировала от 127 до 400 г/м2, в зависимости от города, в котором проходили исследования.

Оценка на устойчивость к бурой ржавчине в Безенчуке (Самарский НИИСХ) показала, что 21,7% популяций были иммунными к бурой ржавчине; восприимчивыми – 54,2% и расщепляющимися – 23,1% популяций яровой пшеницы.

Гибридные популяции и линии, выделенные в питомниках челночной селекции как источники хозяйственно-ценных признаков, включены в селекционный процесс лаборатории селекции пшеницы ОмГАУ и представляют селекционную ценность в качестве исходного материала для выведения устойчивых к засухе и болезням сортов яровой мягкой пшеницы в условиях Западной Сибири (табл. 3).

Таблица 3

Количество линий и популяций из питомников челночной селекции,

включенных в селекционный процесс ОмГАУ (2011–2012 гг.)

Селекционеры ОмГАУ при оценке челночного материала в качестве главного критерия для отбора на первых этапах принимают показатель устойчивости к болезням. Популяции, созданные по программе челночной селекции, в основном отличаются комплексной устойчивостью к болезням и представляют значительный интерес для селекции в Западной Сибири, о чем свидетельствует оценка исходного материала по программе челночной селекции в условиях 2009–2012 гг. (рис. 1).

Рис. 1 – Результаты оценки популяций яровой пшеницы, созданных по программе челночной селекции на устойчивость к болезням

В питомнике КазРус-9 устойчивость к мучнистой росе имели 80 популяций, бурой ржавчине – 112 гибридных популяций и к стеблевой ржавчине – 136 популяций, в КазРус-11 соответственно 35, 247 и 246 популяций. В засушливых 2010 и 2012 гг. инфекции бурой и стеблевой ржавчиной не было, поэтому оценка на устойчивость к данным болезням не проводилась.

Заключение

Таким образом, уменьшение генетического разнообразия сортов пшеницы в процессе селекции может привести к генетической эрозии в генофонде российских пшениц и потере значительного числа генов или аллелей продуктивности и устойчивости к биотическим стрессам. Обмен материалом между СIMMYT (Мексика), научными учреждениями Казахстана и Западной Сибири позволяет вовлекать в гибридизацию новые генетические ресурсы устойчивости к грибным заболеваниям, высокой продуктивности и выделять исходный материал для селекции устойчивых сортов яровой пшеницы с высоким потенциалом продуктивности в условиях Западной Сибири и в других регионах России. Программа челночной селекции позволяет объективно оценить исходный материал в различных регионах России и повысить эффективность селекции яровой пшеницы в сложных экологических условиях Урала и Западной Сибири.

Авторы выражают благодарность коллективу лаборатории селекции яровой мягкой пшеницы и озимого тритикале ФГБОУ ВПО «ОмГАУ им. П.А. Столыпина», коллективам участников программы челночной селекции Казахстанско-Сибирской сети (КАСИБ) за оказанное содействие в проведении исследований.

Рецензенты:

Рутц Рейнгольд Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, руководитель селекционного центра ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук», г. Омск.

Ильин Владимир Семенович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ведущий научный сотрудник Сибирского филиала ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт кукурузы», г. Омск.