Комплексная оценка и подбор экологически-пластичных форм ячменя (hordeum l.) для условий тюменской области
На правах рукописи
ИЕРОНОВА Виктория Викторовна КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА И ПОДБОР ЭКОЛОГИЧЕСКИ-ПЛАСТИЧНЫХ ФОРМ ЯЧМЕНЯ (HORDEUM L.) ДЛЯ УСЛОВИЙ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ Специальность 03.00.16 – экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Тюмень -2007
Работа выполнена на кафедре ботаники и биотехнологии растений ГОУ ВПО «Тюменского государственный университет»
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Боме Нина Анатольевна
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Лихенко Иван Евгеньевич кандидат биологических наук, доцент Турсумбекова Галина Шалкаровна
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет»
Защита состоится «» февраля 2007 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.274.08 в Тюменском государственном уни верситете по адресу: 625043, г. Тюмень, ул. Пирогова, 3.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского го сударственного университета и на сайте http://utmn.ru
Автореферат разослан «_» января 2007 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук С.Н. Гашев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Ячмень (Hordeum vulgare L.) – одна из важнейших зерновых культур России, площадь которой составляет 9 млн. га. В последнее вре мя, помимо пищевых и зернофуражных направлений использования, ячмень рас сматривается как источник повышенного содержания жиров и антиоксидантов.
Большая контрастность почвенно-климатических условий Тюменской облас ти и низкий биоклиматический потенциал обусловливают постоянный поиск сор тов ячменя с высокой экологической пластичностью. В успешном решении этой проблемы ведущая роль принадлежит научно-обоснованному подбору исходного материала.
Вовлечение в изучение разнообразного, географически отдаленного и мест ного материала позволяет выявить новые формы и закономерности в формообразо вательном процессе ячменя.
Выявление сортов, способных максимально адаптироваться к условиям ре гиона возделывания, предусматривает их комплексное изучение по биологическим свойствам и хозяйственно-ценным признакам на всех этапах онтогенеза с исполь зованием полевых и лабораторных методов.
Цель исследования – изучение исходного материала ячменя (Hordeum L.) из мировой коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова по морфологическим признакам и биологическим свойствам, а также адаптивным реакциям на экологические факто ры среды.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
- изучить особенности роста и развития 80 сортов ячменя различного эколо го-географического происхождения;
- выявить корреляционную зависимость между урожайностью и другими признаками;
- определить адаптивные свойства сортов ячменя по норме реакции на дефи цит влаги и засоление в раннем онтогенезе;
- выявить по комплексу признаков высокопродуктивные сорта ячменя, обла дающие устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды и стрес сам.
Научная новизна. На основе комплексной оценки получены новые данные по изучению генетического потенциала сортов ячменя отечественной и зарубежной селекции по отношению к факторам среды в сельскохозяйственной зоне Тюмен ской области. Выявлены корреляционные зависимости между основными хозяйст венно-ценными признаками. Определена сортоспецифическая реакция сортов на дефицит влаги и засоление по изменчивости морфологических признаков пророст ков. Показана эффективность изучения биологических особенностей, адаптивных и продуктивных свойств ячменя с использованием методов лабораторной диагности ки и полевого испытания.
Положения, выносимые на защиту:
1. Внутривидовой потенциал рода Hordeum L. является источником расши рения генетического разнообразия ценных признаков и форм в сложных почвенно климатических условиях.
2. Комплексная оценка сортов на всех этапах онтогенеза и в разных экологи ческих условиях повышает эффективность подбора форм с высоким адаптивным потенциалом.
Практическая значимость. Выделены источники ценных признаков, реко мендуемые для использования в программах экологической селекции ячменя. Дан ные, полученные в ходе экспериментальных исследований и их научная интерпре тация, могут быть использованы при создании модели сорта для условий юга Тю менской области. Материал используется в учебном процессе при чтении лекцион ного курса «Биологические основы растениеводства» и при проведении большого спецпрактикума «Морфобиологические особенности культивируемых видов расте ний». Источники отдельных хозяйственно-ценных признаков (высокий потенциал урожайности, крупнозерность, устойчивость к полеганию и др.) и их комплекса, выделенные в результате изучения коллекции ячменя ВНИИР им. Н.И. Вавилова, разосланы в селекцентры страны для использования в качестве исходного материа ла при создании новых сортов.
Апробация работы и публикация результатов исследования. Наиболее полно результаты исследования изложены в научных отчетах (2004-2006 гг.) и представлены на заседаниях кафедры ботаники и биотехнологии растений Тюмен ского государственного университета. Основные положения диссертации апроби рованы на XLII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2004), Всероссийской конференции молодых ученых «Экология: от генов до экосистем» (Екатеринбург, 2005 г.) и Все российской заочной электронной конференции «Природно-ресурсный потенциал Сибири» (2006 г.). По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.
Структура и объем диссертации. Основной текст диссертации изложен на 160 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов, спи ска литературы и приложений. Список литературы содержит 187 наименований, в том числе 6 на иностранном языке. Диссертация включает 17 таблиц, 12 рисунков, 50 приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение Дано обоснование актуальности, новизны и практической значимости рабо ты. Поставлены цель и задачи, сформулированы положения, выносимые на защиту.
1. Обзор литературы Проведен анализ литературных источников, посвященных изучению гено фонда ячменя. Описана классификация рода Hordeum L., приведена его ботаниче ская и биологическая характеристика (Трофимовская, 1972;
Машкевич, 1974;
Беля ков, 1990;
Культурная флора …, 1990;
Долгачева, 1991;
Шевелуха, 1992;
Стрель ченко, Ковалева, Окуно, 2002). Рассмотрены проблемы исходного материала, его экологической пластичности и модели сорта (Лукьянова, 1985;
1987;
Сурин, Ляхо ва, 1987;
Гончаров, 1987;
Михайличенко, 2000;
Жученко, 2000;
Конарев, 1995;
2001;
Конарев, Алексаян, 2005). Дано определение адаптации и нормы реакции, их значение в подборе исходного материала (Дорофеев, 1981;
Жученко, 1988;
1990;
Мельников, 1990;
Жуйкова, 1990;
Долотовский, 1998;
Озернюк, Нечаев, 2002).
Проанализирована проблема устойчивости растений к факторам внешней среды, в частности, к недостатку влаги и засолению (Генкель, 1971;
Удовенко, 1977;
Удо венко, Гончарова, 1982;
Климов, 2001;
Чиркова, 1991;
2002;
Баташова, Альдеров, 2005;
Баранова, Гулевич, 2006).
2. Почвенно-климатическая характеристика Для юга Тюменского региона характерен резко континентальный климат, проявляющийся в широкой амплитуде колебаний между минимальной температу рой воздуха зимой (-490С) и максимальной – летом (+490С). Сумма среднесуточных температур воздуха за период выше 100С колеблется в пределах 1900-19800, про должительность периода составляет 121-124 суток. Сумма осадков составляет 310 470 мм, 70-80% которых выпадает в теплый период. Самый дождливый месяц июль, в то время как весна и начало лета нередко характеризуются засушливыми условиями.
3. Условия и методы проведения исследований 3.1. Метеорологические условия 2004-2006 гг. Погодные условия в период проведения эксперимента (2004-2006 гг.) различались между собой по увлажнению и температурному режиму.
Развитие растений в 2004 г. проходило на фоне дефицита влаги с третьей де кады мая по вторую декаду июля, когда количество осадков составило 48,1 мм при среднемноголетнем значении 130,0 мм. В третьей декаде июля выпало почти две месячных нормы (156,7 мм), а в остальное время - от 4,2 мм до 28,5 мм. Средняя температура воздуха с третьей декады мая до конца июля превышала норму в среднем на 2,50С, август был теплее на 0,20С, а начало сентября холоднее на 2,10С.
Вегетационный период 2005 г. характеризовался более равномерным рас пределением осадков. В конце мая и в течение июня их выпало на 6,4-11,0 мм больше нормы. За июль и август количество влаги (в сумме за месяц) было ниже среднемноголетних значений на 25,7 мм и 2,1 мм, соответственно. Третья декада мая по среднесуточной температуре воздуха превышала норму (12,20С) на 0,70С;
летние месяцы также были теплее на 0,1-1,30С.
В июне и июле 2006 г. наблюдался сильный избыток осадков (122,1-134, мм), в остальное время их количество находилось в пределах нормы. Среднемесяч ные температуры воздуха, в основном, были на уровне среднемноголетних показа телей (11,8-19,20С).
3.2. Материалы и методы. В качестве объекта исследования были взяты образцов ярового ячменя из мировой коллекции ВНИИ растениеводства им. Н.И.
Вавилова. В эксперименте участвовали сорта различного эколого-географического происхождения (Россия, Беларусь, Украина, Литва, Латвия, Казахстан, Эстония, Норвегия, Швеция, Дания, Финляндия, Великобритания, Франция, Бельгия, Ни дерланды, Германия, Чехия, Польша, Канада, США);
доля образцов зарубежной селекции составила 66,5%. Изучаемая коллекция представлена двумя подвидами ячменя: двурядным (Hordeum distichon L.) (68 сортов) и многорядным (Hordeum vulgare L.) (12 сортов);
насчитывается семь ботанических разновидностей:
pallidum, sabmedicum, medicum, glabrideficiens, erectum, ricotense, nutans. Стандарты – районированные сорта: Ача (оригинатор СибНИИРС;
родословная – (Парагон Кристина) [(Джет Обской) (Новосибирский 1 Винер)]) и Кедр (оригинатор Красноярский селекцентр;
родословная – Винер Бригитта [Швеция]).
В 2004-2005 гг. изучение сортов ячменя проведено на экспериментальном участке и в лаборатории биологического факультета ТюмГУ.
В течение вегетационного периода и после уборки урожая выделены 20 наи более продуктивных сортов, для дальнейшего испытания. В 2006 г. эти сорта были высеяны на экспериментальных участках биологического факультета и биостанции «оз. Кучак» ТюмГУ, находящихся в зоне северной лесостепи и на границе с зоной подтайги на серых лесных почвах и на расстоянии 54 км друг от друга.
В обоих пунктах посев проводился в оптимальные сроки по физически спе лой почве, сеялкой РС-1 на делянках площадью 1 м2. Уборка растений на всех уча стках велась вручную.
Закладка полевого опыта, фенологические наблюдения и учеты проводились согласно методическим указаниям ВИР по изучению мировой коллекции ячменя (1973) и методике Б.А. Доспехова (1979). Описание морфологических признаков, биологических свойств, урожайности и структуры урожая изученных образцов проведено в соответствии с Международным классификатором СЭВ рода Hordeum L. (1983).
В лабораторных условиях на провокационном фоне по методикам В.В. По левого и Т.В. Чирковой (2001) определялась засухо- и солеустойчивость сортов яч меня. Семена помещали в чашки Петри и проращивали в термостате при темпера туре 21-220С, объем выборки составил 25 проростков, повторность опыта трех кратная. В качестве селективных агентов использовали 16%-ный раствор сахарозы (для создания дефицита влаги) и хлористого натрия (0,7 МПа).
Статистическая обработка проводилась по методикам Г.Ф. Лакина (1988) и Б.А. Доспехова (1979). Рассчитаны средние значения, ошибки средних значений, достоверность различий на уровне Р0,05, коэффициенты корреляции и вариации.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 4.1. Изучение мировой коллекции ячменя в условиях юга Тюменской области 4.1.1. Полевая всхожесть семян и биологическая устойчивость растений.
К числу причин, ведущих к снижению урожайности ячменя на юге Тюменской об ласти, следует отнести низкую полевую всхожесть семян (на 20-30% ниже лабора торной), а также гибель и изреживание посевов в течение вегетационного периода под действием неблагоприятных факторов среды. В нашем эксперименте полевая всхожесть семян и биологическая устойчивость растений варьировали по годам и по сортам. Количество взошедших растений изменялось от 66,0% (2004 г.) до 78,6% (2005 г.). По усредненным данным за 2004-2005 гг. этот показатель по сор там колебался от 29,7% Chad (к-30027, Великобритания) до 89,6% Волгарь (к 29831, Куйбышевская обл.). Число растений, достигших плодоношения, составило 86,9% в 2004 г. и 78,4% - в 2005 г. За период 2004-2005 гг. наименьшей биологиче ской устойчивостью растений (63,9%) характеризовался сорт Омский 85 (к-27927, Омская обл.), а наибольшей (97,4%) – Московский 121 (к-19417, Московская обл.).
Условное распределение сортов по полевой всхожести и биологической ус тойчивости позволило выделить 5 групп (с очень низкими, низкими, средними, вы сокими и очень высокими показателями признаков) (рис. 1).
% 65, 54, 34, 40 29, 13, 2, группы 1 2 3 полевая всхожесть биологическая устойчивость Рис. 1. Распределение образцов ячменя по полевой всхожести семян и биологической устойчивости растений (Тюмень, 2004-2005 гг.) Примечание:1 – низкая (20,1-40 %);
2 – средняя (40,1-60 %);
3 – высокая (60,1-80 %);
4 – очень высокая (80,1 %) По полевой всхожести семян основная часть образцов (2004-2005 гг.) вошла в группы с высокими (34,1%) и очень высокими (65,9%) значениями признака. К моменту уборки у 54 образцов (65% от общего количества) зарегистрирована очень высокая выживаемость растений (более 80%), у остальных сортов данный показа тель находился в пределах от 60 до 80 %.
4.1.2. Вегетационный период. Продолжительность вегетационного периода – важнейшее биологическое свойство, отражающее взаимодействие генотипа сорта и окружающей среды (Беленкевич, 2003). Данное свойство приобретает особое значение в Сибири, где поздневесенние и раннеосенние заморозки, а также дефи цит тепла в период созревания ограничивают время роста и развития культуры (Руденко, Воронцова, 1975).
Все образцы изученной коллекции по продолжительности вегетационного периода разделены на 4 группы: среднеранние (62-68 суток), среднеспелые (69- суток), среднепоздние (76-82 суток) и позднеспелые (83-89 суток). Наиболее мно гочисленной была среднеспелая группа, включавшая от 64,2 % (2004 г.) до 73,2 % (2005 г.) сортов. В этой же группе находились и стандартные сорта Ача (72 суток) и Кедр (74 суток). Вегетационный период, в целом, в большей степени зависел от продолжительности периода колошение-полная спелость (r=0,59-0,80), чем всходы колошение (r=0,42-0,48).
Было выделено 17 сортов, характеризовавшихся высокой стабильностью продолжительности вегетационного периода независимо от условий выращивания.
Из них, у сортов Зерноградец 7 (к-30451), Задонский 8 (к-30452), Sjak (к-30049), Rolf (к-27953), Adur (к-30563) и Sigma (к-29383) в среднем по годам период от всходов до полной спелости был короче, чем у стандартных сортов на 3-5 суток (табл.1).
Таблица Сорта ячменя, характеризовавшиеся стабильной продолжительностью вегетационного периода в разные годы выращивания, сутки (Тюмень) № по Группа ката- Образец Происхождение 2004 г. 2005 г. Среднее спелости логу ВИР Средне- 27038 Московский 2 Московская обл. 78 78 поздние 27594 Московский 3 Московская обл. 78 78 29977 Московский 3/125 Московская обл. 78 79 30155 Славянский 93 Воронежская обл. 72 73 Средне- 30451 Зерноградец 7 Ростовская обл. 69 69 спелые 29834 Вереск Свердловская обл. 72 73 30452 Задонский 8 Ростовская обл. 69 69 28119 Кедр Красноярский край 73 73 30245 Соболек Красноярский край 72 73 29341 Карабалыкский 1 Казахстан 70 70 30049 Sjak Норвегия 69 69 27953 Rolf Великобритания 69 69 29421 Patrik Швеция 69 70 30563 Adur Франция 69 69 29383 Sigma Бельгия 69 69 30409 Colter США 72 73 30411 Crest США 72 73 st1 Ача Тюменская обл. 68 72 st2 Кедр Тюменская обл. 72 75 4.1.3. Устойчивость к полеганию. Одним из лимитирующих факторов рос та и развития ячменя является повышенное увлажнение во второй половине веге тационного периода, ведущее к полеганию растений. Решение этой проблемы в Сибири возможно через создание короткостебельных сортов (Сусляков, 1981).
Сравнение данных разных лет показало, что в условиях 2005 г., в среднем по образцам, растения в фазу полной спелости имели более длинную соломину (69, см) по сравнению с 2004 г. (61,1 см).
Анализ средних данных за два года (2004-2005) показал, что доля очень низ ких (41-60 см), низкорослых (61-70 см), средненизких (71-80 см) и среднерослых (81-95 см) растений составила 28,1;
42,7;
26,8 и 2,4%, соответственно. В послед нюю группу вошли сорта Sjak (к-30049) (82,3 см) и Loubi (к-30251) (82,1 см). Ми нимальные значения признака отмечены у образцов Rolf (к-27953, Великобрита ния) (49,2 см) и Forum (к-30455, Чехословакия) (49,1 см).
Устойчивость растений к полеганию связывают с особенностями строения нижних междоузлий стебля (Культурная флора.., 1990). По нашим данным, между длиной второго междоузлия и высотой растений выявлена высокая (r=0,73) поло жительная связь в 2005 г. и слабая (r=0,25) - в 2004 г. Эти различия мы связываем с особенностями погодных условий первого года исследований, когда острый дефи цит влаги на фоне повышенных температур в период роста первых междоузлий, возможно, определил преимущественное влияние верхних междоузлий на длину стебля.
Было выделено 19 образцов, сочетавших короткостебельность (49,1-67,8 см) и высокую устойчивость к полеганию (7-9 баллов), среди которых преобладали сорта из Франции (к-30159;
к-30563;
к-30564;
к-30565), Чехии (к-27364;
к-29890;
к 30455) и Московской области (к-29977;
к-30803;
к-30593).
4.1.4. Фотосинтезирующая поверхность листьев. Площадь ассимилирую щей поверхности растений в значительной степени определяет формирование уро жая и будущую продуктивность ценоза. Наблюдения за ростом и развитием второ го листа показали, что в среднем по сортам ширина листовой пластинки оставалась одинаковой (1,2 см) независимо от меняющихся погодных условий вегетационных периодов 2004 и 2005 гг. Длина листа составила 20,6 см (2004 г.) и 22,3 см (2005 г.).
Площадь листа варьировала от 8,9 см2 (2005 г.) до 11,6 см2 (2004 г.).
Количество листьев, сформировавшихся на одном растении, было больше в 2004 г. (11,6 шт.) по сравнению с 2005 г. (8,9 шт.), что указывает на зависимость признака от условий выращивания.
Выявлена значительная связь между листовой поверхностью побега и пло щадью второго листа (r=0,83-0,90), в большей степени зависящей от длины листо вой пластинки (r=0,78). Площадь листьев с растения сильно коррелировала с их ко личеством (r=0,69-0,74).
Фотосинтетический процесс зависит от ассимилирующей поверхности, как отдельного растения, так и в целом на единице площади. Более мощное развитие листового аппарата наблюдалось в 2005 г. (47837,2 см2/м2), что достоверно выше по сравнению с 2004 г. (31902,2 см2/м2). Максимальная листовая поверхность на м2 формировалась у сортов Московский 3/125 (к-29977, Московская обл.;
72807, см2/м2) в 2004 г. и Efron (к-29274, Нидерланды;
77514,6 см2/м2) в 2005 г., а мини мальная, соответственно, у Beauly (к-29166, Великобритания;
5422,5 см2/м2) и Dvoran (к-19913, Чехословакия;
11639,4 см2/м2). По площади листовой поверхно сти выделились 10 сортов в 2004 г. и 6 сортов - в 2005 г., среди которых были представители отечественной (Московская, Челябинская, Самарская, Белгородская, Воронежская области, Краснодарский край и Еврейская АО) и зарубежной (Шве ция, Норвегия, Чехословакия, Нидерланды, Казахстан, Беларусь и Украина) селек ции. Площадь листовой поверхности положительно коррелировала с урожайно стью как в 2004 г. (r=0,73), так и в 2005 г. (r=0,78).
4.1.5. Устойчивость к болезням. Полная реализация продуктивности сорта возможна в том случае, если он обладает высокой устойчивостью к болезням (Шиндин и др., 1982). На растениях сортов изучаемой коллекции в 2004-2005 гг.
отмечено поражение двумя видами пятнистости листьев: темно-бурой (Bipolaris sorokiniana [Sacc.] Shomaker) и сетчатой (Pyrenophora teres Drechsler).
Оценка заболеваемости растений ячменя гельминтоспориозами показала, что наиболее многочисленной была группа среднеустойчивых образцов со степенью поражения 3 балла (58,0% в 2004 г. и 54,9% в 2005 г.). В разные годы исследова ния, сильная степень поражения листовой поверхности пятнистостями (4 балла) зарегистрирована у 22,2-26,8% сортов. Особый интерес представляют образцы из Московской области (Московский 3, к-27594 и Московский 3/125, к-29977), Сверд ловской области (Сонет, к-30448), Еврейской АО (Ерофей, к-29221), Эстонии (Poli gena, к-30402 и Texan, к-30404), Нидерландов (Grosso, к-29618), Германии (Korina, к-30069 и Larissa, к-30295), Чехословакии (Dvoran, к-19913;
Rubin (He-902), к 27346;
KM-150, к-29138 и Jubilant, к-29889), Канады (Vanley, к-30170) и США (Colter, к-30409), обладавшие высокой устойчивостью (поражение до 2 баллов) к данным заболеваниям.
Кроме этого наблюдались случаи единичного поражения растений (1-3 коло са с сорта) пыльной головней (Ustilago nuda Kell. Et Sw.) у образцов Донецкий 8 (к 23682, Донецкая обл.), Каскад (26861, Краснодарский край), Mischka (к-30159, Франция), Egmont (27963, Бельгия).
4.1.6. Признаки продуктивности. Элементы структуры урожая до настоя щего времени остаются основными признаками при оценке исходного материала (Амелин и др., 1991).
Продуктивная кустистость – один из признаков, характеризующих биологи ческую стойкость сорта (Кобылянский, Катерова, Лапиков, 1975). Наименьшим числом продуктивных стеблей на одном растении (1,0 шт.) в годы исследований характеризовался образец из Финляндии (Jo-1465, к-29425). Максимальные значе ния отмечены у сортов Донецкий 8 (к-23682, Донецкая обл., 5,4 шт.) в 2004 г. и Grosso (к-29618, Нидерланды, 2,5 шт.) - в 2005 г. В среднем за два года изучения коллекции более половины образцов (75,6%) характеризовались слабой (1,3-2, шт.) продуктивной кустистостью. Очень слабая продуктивная кустистость (1, шт.) отмечена у 7,3% сортов, а сильная (3,1 шт.) только у одного образца – Cebeco 7722 (к-29235, Нидерланды). Число генеративных стеблей у двурядных сортов яч меня (2,2 шт.) было достоверно выше, чем у многорядных (1,7 шт.).
Число продуктивных стеблей на 1 м2 в 2004 г. изменялось от 45 шт. (Beauly, к-29166, Великобритания) до 622 шт. (Abed Anna, к-29879, Дания) (среднее – 324, шт., лучший стандарт Ача – 420 шт.), в 2005 г. - от 125 шт. до 743 шт. (Sigma, к 29383, Бельгия) (среднее – 480 шт., лучший стандарт Ача – 566 шт.). Сорта двуряд ного ячменя, в течение двух лет исследований формировали более густой стебле стой на момент уборки по сравнению с сортами многорядного ячменя.
Отмечено неравномерное созревание зерна ячменя в пределах делянки, о чем свидетельствует соотношение числа стеблей с полноценными и несозревшими ко лосьями (79% - 2004 г. и 92% - 2005 г.). Образование подгона (до 66% у сорта Deuse, к-30168, Канада) обусловлено неравномерным распределением осадков по межфазным периодам вегетации.
Длина колоса и плотность расположения в нем зерен определяют потенци альные возможности продуктивности растений (Кобылянский, Катерова, Лапиков, 1975). И хотя в среднем по сортам в разные годы исследований этот признак оста вался на одном уровне – 6,5 см, выявлены существенные межсортовые различия.
Согласно международному классификатору СЭВ (1983), в целом, за 2004-2005 гг.
большинство образцов (59,8%) формировали короткий колос (5,1-7,0 см). На долю сортов с очень короткими (5,0 см) и длинными (10,1-12,0 см) колосьями пришлось 7,3% и 32,9%, соответственно.
Число зерен в главном колосе и на растении в значительной степени изменя лось в зависимости от факторов среды и от генотипических особенностей сорта.
Размах варьирования озерненности у сортов двурядного ячменя был значительно меньше (11,2-21,5 шт.) по сравнению с сортами многорядного ячменя (15,2-39, шт.).
Многорядные ячмени имели преимущество над двурядными и по озерненно сти одного растения (35,1 и 30,2 зерен, соответственно), при среднем значении по всему набору сортов – 30,9 шт., по стандартным сортам – 31,1 шт. Выделились сор та из Красноярского края (к-30245), Одесской области (к-28936), Беларуси (к 29914, к-30212), Нидерландов (к-29235), Норвегии (к-30048), Швеции (к-30251) и Чехословакии (к-19913).
Масса зерна с главного колоса (в среднем по образцам) в 2004 г. (0,85 г) бы ла существенно выше, чем в 2005 г. (0,69 г), что указывает на значительную измен чивость признака в различных условиях выращивания. По средним значениям двух лет (2004-2005 гг.), рассматриваемый признак варьировал от 0,69 г (Beauly, к 29166, Великобритания) до 1,22 г (Соболек, к-30245, Красноярский край) у много рядных сортов и от 0,97 г (Сонет, к-30448, Свердловская обл.) до 0,48 г (Каскад, к 26861, Краснодарский край) – у двурядных. Среднее значение по сортам составило 0,77 г, у стандартов (Ача и Кедр) – 0,74 г.
Масса зерна с одного растения является комплексным выражением многих других элементов продуктивности. В связи с тем, что этот признак проявил высо кую изменчивость, сорта были разделены на 5 групп, различающихся по массе зер на (% к стандарту): 1 - очень низкая (65,1-75,0%, n=14);
2 - низкая (75,1-95,0 %, n=36);
3 - средняя (95,1-115,0 %, n=20);
4 - высокая (115,1-135,0 %, n=10) и 5 очень высокая (135,0 %, n=2). Наибольшей продуктивностью растений отлича лись 4 сорта из Чехословакии (к-19913, к-29890, к-29138, к-30399), по 2 сорта из Белорусси (к-29914, к-27605) и Нидерландов (к-29235, к-29618) и по одному сорту из Свердловской (к-30448), Челябинской (к-30450), Московской (к-29977) областей и Швеции (к-30251). Сорта двурядного и многорядного ячменя по продуктивности растений различались незначительно (1,19 г и 1,12 г).
Масса 1000 зерен во многом определяет урожайность ячменя, и, довольно часто, высокопродуктивные сорта выделяются и по тяжеловесности зерновок. У большей части сортов (56,1%) масса 1000 зерен была низкой и средней. Известно, что этот признак имеет высокую наследуемость и отбор по нему эффективен, по этому особую ценность представляют сорта с массой 1000 зерен более 45 г. В изу чаемом наборе ячменя высокими показателями обладали 15 сортов из Краснодар ского края (к-30301), Московской (к-27038), Свердловской (к-30448), Новосибир ской (к-29040), Белгородской (к-30623) и Челябинской (к-30450) областей, Еврей ской АО (к-29221), Беларуси (к-29914), Казахстана (к-29341), Нидерландов (к 29618), Франции (к-30565), Чехословакии (к-29890, к-199913), Великобритании (к 29166) и стандарт (Ача). Следует отметить, что в данной группе преимущество ос тавалось за двурядными формами разновидности nutans.
Урожайность – основной критерий оценки сорта, процесс формирования ко торой зависит как от сортовых особенностей, так и от условий возделывания (Ку байли, 1989).
В среднем по образцам урожайность изменялась от 235,9 г/м2 (2004 г.) до 278,4 г/м2 (2005 г.). Все образцы по данному признаку распределены по группам (урожай зерна в процентах по отношению к стандарту): 1 - очень низкий (65,1 75,0%);
2 - низкий (75,1-95,0 %);
3 - средний (95,1-115,0 %);
4 - высокий (115,1 135,0 %) и 5 - очень высокий (135,0 %). В первый год исследований основная часть сортов находилась в первой (41,2%) и второй (30,0%) группах. На долю третьей и четвертой групп отнесено 17,5% и 10,0% образцов, соответственно. В 2005 г. большинство сортов изучаемой коллекции достаточно равномерно распре делилось по первым трем группам (25,6;
28,0 и 29,2%, соответственно). Высокая урожайность зарегистрирована у 15,9% сортов. Очень высоким урожаем зерна на единице площади характеризовалось по одному сорту в разные годы проведения эксперимента: Abed Anna (к-29879, Дания – 446,2 г/м2) в 2004 г. и Magda (к-29761, Швеция – 422,9 г/м2) в 2005 г. При этом следует отметить, что в 2004 г. двурядные и многорядные сорта (в среднем по образцам) не имели достоверных различий по урожайности (276,0 г/м2 и 292,3 г/м2, соответственно). Однако, в 2005 г. сорта дву рядного ячменя по продуктивности на 1 м2 (247,1 г/м2) существенно превосходили многорядные (172,3 г/м2). В результате анализа данных за два года по урожайности зерна было выделено 9 сортов (табл. 2).
Таблица Сорта ячменя, перспективные по урожайности зерна № по 2004 г. 2005 г.
ката- Сорт Происхождение Разно- %к %к логу видность г/м2 г/м стан- стан ВИР дарту дарту 26965 Зазерский 85 Беларусь 368,7 125,4 379,4 123, nutans 28117 Ауксиняй 3 Литва 297,8 101,3 367,6 119, nutans 29274 Efron Нидерланды 338,2 115,0 367,2 119, nutans 29383 Sigma Бельгия 288,0 98,0 410,2 133, nutans 29914 Гонар (Честь) Беларусь 389,6 132,5 343,0 111, nutans 29977 Московский 3/125 Московская обл. 344,0 117,0 387,5 125, nutans 30245 Соболек Красноярский край 315,6 107,3 317,7 103, rikotense 30450 Челябинский 95 Челябинская обл. 305,8 104,0 383,4 124, nutans 30593 Мик-1 Московская обл. 349,5 118,9 308,2 100, nutans При проведении корреляционного анализа установлено, что ведущими при знаками в формировании урожая в 2004-2005 гг. были число продуктивных стеблей (r=0,76-0,82) и площадь листовой поверхности (r=0,73-0,78) на 1 м2. Помимо этого, в 2005 г. установлена высокая сопряженность урожайности с общим количеством стеблей на единице площади (r=0,71) (рис. 2).
1 2004 г. 2005 г.
8 2 8 7 3 7 6 6 5 Рис. 2. Взаимосвязь урожайности с рядом количественных признаков в разные годы исследования Слабая (0,30) Средняя (0,30-0,70) Сильная (0,70) Примечание: 1 - урожайность;
2 - продуктивная кустистость на 1 м ;
3 - общая кусти стость на 1 м2;
4 - масса зерен с главного колоса;
5 -количество зерен с растения;
6 - масса зерен с растения;
7 - масса 1000 зерен;
8 - площадь листьев на 1 м Из общего количества образцов, по результатам баллового ранжирования, по основным признакам продуктивности выделено 20 лучших для более глубокого изучения.
4.2. Экологическое испытание ячменя в двух географических пунктах При изучении генофонда имеет значение выбор правильных критериев отбо ра с учетом условий внешней среды. Для этого испытание сортов рекомендуется вести на разных фонах и в разных экологических условиях (Дорофеев, 1985).
В проведенном нами эксперименте в двух географических пунктах Тюмен ской области выявлены различия в фенотипическом проявлении признаков ячменя.
Условия для прорастания семян и дружности появления всходов более бла гоприятно складывались на экспериментальном участке биологического факульте та (пункт 1, г. Тюмень). Полевая всхожесть семян в среднем по сортам составила в этом пункте 64,6%, в то время как на участке биостанции «оз. Кучак» (пункт 2, Нижне-Тавдинский район Тюменской области) она была достоверно ниже (53,8%).
По биологической устойчивости растений, в пунктах исследований, в течение веге тационного периода существенных различий не наблюдалось (70,3 и 75,2% расте ний, сохранившихся к фазе полной спелости).
Устойчивость растений к полеганию изменялась от средней (5 баллов) до очень сильной (9 баллов). Растения неустойчивых к полеганию сортов были на 8,1 10,3 см выше растений неполегающих сортов.
При изучении признаков стебля в разных пунктах не выявлено достоверных различий по количеству междоузлий, длине и массе первого и второго междоузлий.
Диаметр второго междоузлия был достоверно меньше в пункте 1 (2,7 мм) по срав нению с пунктом 2 (3,1 мм). Сорта Polar (к-30048, Норвегия), Loubi (к-30251, Шве ция) Омский 85 (к-27927, Омская обл.) и Кедр (стандарт) характеризовались разной степенью полегания в зависимости от пункта, что говорит о их чувствительности к меняющимся условиям среды.
Наибольшую площадь листьев на 1 м2 имели сорта КМ-150 (к-29138, Чехо словакия) – 84134,0 см2 (пункт 1) и Омский 85 (к-27927, Омская обл.) – 96779,7 см (пункт 2), среднее значение по образцам – 59969,0 см2 и 49491,0 см2, соответствен но. При рассмотрении корреляционных зависимостей листовой поверхности и урожайности обнаружена высокая сила связи в пункте 2 (r=0,70) и средняя в пункте 1 (r=0,43). В пункте 1 наблюдалась высокая степень поражения пятнистостями (Bi polaris sorokiniana [Sacc.] Shomaker, Pyrenophora teres Drechsler) – до 50% площади листа, что, на наш взгляд, может оказывать влияние на признаки продуктивности растений.
Слабая степень изменчивости (CV=9,52-10,66%) наблюдалась по линейным размерам второго листа;
средняя (CV=10,34-18,52%) – по площади второго листа, количеству листьев на стебле, линейным размерам флагового листа;
сильная (CV=24,06-39,42%) – по площади флагового листа и количеству листьев на расте нии.
Средняя урожайность по образцам составила 363,7 г/м2 (пункт 1) и 324,6 г/м (пункт 2). Выявлена большая степень влияния генотипических особенностей сорта на зерновую продуктивность сортов ячменя. В пункте 1 показатель урожайности варьировал от 217,1 г/м2 (Sjak, к-30049, Норвегия) до 573,5 г/м2 (Colter, к-30409, США), в пункте 2 - от 162,0 г/м2 (Loubi, к-30251, Швеция) до 576,8 г/м2 (Омский 85, к-27927, Омская обл.). По результатам комплексного изучения в двух пунктах, представляют интерес четыре сорта ячменя, сочетающие высокую продуктивность с другими селекционно-ценными признаками (табл. 3).
Таблица Характеристика сортов ячменя по основным признакам продуктивности Признак Соболек, Korina, Colter, Ача, к-30245 к-30069 к-30409 стандарт Происхождение Краснодарский Германия США Новосибирская край область Подвид rikotense nutans nutans nutans Разновидность vulgare L. distichon L. vulgare L. distichon L.
Полевая всхожесть семян, 65,8-50,0 69,0-78,0 54,5-78,8 75,5-78, % Биологическая 81,5-84,4 68,7-73,4 73,5-76,1 70,9-72, устойчивость растений, % Вегетационный период, 82-84 84 85-87 74- сутки Устойчивость к очень высокая высокая очень очень высокая полеганию высокая Продуктивная lim, шт. 1,6-1,7 1,8-2,6 1,8-1,9 2,8-2, кустистость CV, % 39,41-48,24 43,3-51,92 30,0-38,95 30,00-46, Длина колоса lim, см 6,8-7,7 6,4-7,5 4,9-5,1 6,2-6, CV, % 11,03-11,69 11,47-14,89 14,23-19,39 8,28-11, Количество lim, шт. 38,2-42,4 16,5-20,7 28,1-31,0 16,9-17, зерен в колосе CV, % 15,8-23,58 10,63-16,24 20,97-21,64 11,69-11, Масса зерен в lim, г 1,58-1,61 0,83-0,95 1,18-1,35 0,73-0, колосе CV, % 24,05-24,84 11,58-15,66 22,88-23,70 17,24-18, Масса зерна с lim, г 2,12-2,38 1,51-1,68 1,88-1,91 1,62-1, растения CV, % 34,91-40,34 37,75-52,38 42,02-48,69 35,81-44, Масса 1000 зерен, г 39,7-37,8 45,4-46,4 41,7-41,8 43,4-47, lim, г/м Урожайность 450,3-383,5 450,3-383,5 376,0-573,0 440,6-544, % к st 104,4-114,0 82,7-87,0 78,9-84,1 Выявлена положительная корреляция урожайности с признаками продук тивности: массой зерен с главного колоса (r=0,40-0,37), количеством зерен с расте ния (r=0,26-0,64), массой зерен с растения (r=0,57-0,72) и продуктивным стеблесто ем на 1 м2 (r=0,42-0,51).
Сильной изменчивостью в сложившихся условиях характеризовались при знаки: продуктивная кустистость (CV=36,92-43,16%), масса зерен с растения (CV=39,67-44,07%) и озерненность растения (CV=38,12-42,01%);
средней – длина главного колоса (CV=15,74-16,16%) и масса зерен с главного колоса (CV=12,19 14,45%).
4.3. Оценка сортов ячменя на устойчивость к стрессовым факторам Для выявления сортов ячменя с высоким адаптивным потенциалом в услови ях сельскохозяйственной зоны Тюменской области, наряду с полевыми методами, использована лабораторная оценка коллекционного материала на провокационных фонах. Изучена сортоспецифическая реакция ячменя на дефицит влаги и засоление.
4.3.1. Засухоустойчивость. Дефицит влаги в первой половине вегетации растений (особенно в лесостепной агроклиматической зоне Тюменской области) относят к числу основных факторов, ограничивающих продуктивность культурных растений (Зональная система Тюменской области, 1989). Следовательно, сорта в местных условиях должны сочетать устойчивость к весенне-летней засухе с друж ностью всходов и оптимальным ростом корневой системы и надземных органов.
При оценке ячменя в стандартных лабораторных условиях обнаружены раз личия коллекционных сортов по формированию биомассы проростков в раннем онтогенезе. По комплексу признаков, характеризующих развитие первичной кор невой системы и побегов, выделились три сорта: Московский 3/125 (к-29977, Мос ковская обл.), Сонет (к-30448, Свердловская обл.) и Sjak (к-30049, Норвегия). У проростков этих сортов наблюдалось равномерное развитие корней и побегов, о чем свидетельствует индекс соотношения их длины (0,99-1,02). Однако в структуре биомассы преобладали побеги, доля которых составила 57,3-60,9%.
О реакции растений на дефицит влаги можно судить по степени снижения признака в условиях стресса. В числе факторов, определяющих засухоустойчи вость ячменя, немалую роль играет первичная корневая система. Вклад зародыше вых корней особенно возрастает в засушливые годы.
Таблица Влияние дефицита влаги на морфометрические параметры проростков ячменя различных сортов № по Количество корней Длина корней Масса корней Длина побегов Масса побегов ката- Сорт %к %к %к %к %к x±mx, шт. x±mx, мм x±mx, г x±mx, мм x±mx, г логу конт- конт- конт- конт- конт ВИР ролю ролю ролю ролю ролю 29977 Московский 6,0±0,14* -4,8 44,1±1,60* -57,9 0,57±0,14 -70,92 67,7±2,27* -40,2 1,94±0,12 -26, 3/ 30593 Мик-1 5,5±0,15* -15,4 43,3±1,19* -45,4 0,64±0,03* -52,94 64,7±1,47* -36,2 1,58±0,08* -36, 30448 Сонет 5,7±0,14* -13,6 61,0±1,77 -45,9 0,90±0,02* -53,85 103,4±2,51* -7,3 2,26±0,02* -18, 30450 Челябинский 95 4,9±0,16 -19,7 57,2±1,58 -12,1 0,51±0,01* -17,74 82,7±2,85 -17,1 1,26±0,12* -21, 30245 Соболек 4,7±0,12 -6,0 68,0±1,48* -36,6 0,70±0,06 -38,05 104,6±2,32* -11,0 1,13±0,20* -38, 27927 Омский 85 4,5±0,20 -10,0 63,4±2,69 -2,0 0,52±0,03* -18,75 90,1±3,79 -1,7 1,24±0,03* -0, 27605 Криничный 4,1±0,19* -21,2 50,3±2,60* -17,7 0,39±0,03* -47,30 50,0±2,95* -4,2 1,28±0,05* -3, 29914 Гонар (Честь) 4,6±0,21 -19,3 42,2±1,60* -53,7 0,59±0,03* -55,97 75,3±2,66* -30,3 1,41±0,09* -40, 30212 Сталы 4,3±0,26* -20,4 45,5±2,55* -37,5 0,46±0,04* -55,34 63,4±2,81* -6,1 1,35±0,07* -11, 28936 Гелиос 2,8±0,24* -30,0 47,0±2,88* -48,6 0,38±0,03* -62,38 80,8±5,09 -34,5 1,20±0,05* -38, 30048 Polar 5,8±0,09* -4,9 57,8±1,85 -28,7 0,73±0,09 -28,43 85,3±2,64 -27,8 1,80±0,13 -15, 30049 Sjak 4,8±0,22 -4,0 70,1±1,97* -40,7 0,52±0,02* -60,90 94,3±4,49 -21,8 1,51±0,01* -27, 30251 Loubi 5,1±0,13 -3,8 57,0±2,00 -35,4 0,75±0,04 -27,88 71,9±2,11* -22,5 1,39±0,06* -18, 29235 Cebeco 7722 5,9±0,13* +3,5 50,5±1,20* -37,1 0,89±0,05* -21,24 59,6±2,16* -48,4 1,71±0,09* -20, 30069 Korina 6,3±0,11* +6,8 64,3±2,36 -48,5 0,90±0,01* -23,08 79,5±3,09* -4,6 1,16±0,07* -3, 19913 Dvoran 5,5±0,12* -3,5 55,4±2,32 -33,1 0,85±0,08 -39,72 66,1±2,29* -27,6 1,72±0,11 -15, 29138 КМ-150 5,3±0,10 0,0 59,3±1,86 -39,9 0,58±0,07* -48,67 54,9±2,21* -47,4 1,61±0,16 -21, 29889 Jubilant 4,7±0,20 -19,0 40,1±2,01* -37,5 0,46±0,05* -41,03 62,9±3,21* -13,6 1,11±0,08* -36, 29188 Hartland 4,8±0,17 -7,7 60,2±1,90 -39,3 0,75±0,03 -42,75 68,5±3,15 -26,7 1,45±0,01* -28, 30409 Colter 4,3±0,19* -14,0 50,9±2,99* -52,0 0,58±0,01* -71,71 56,2±3,43 -32,9 1,13±0,02* -22, Ача (st1) 5,0±0,17 -15,3 61,3±1,82 -30,9 0,74±0,01 -31,48 90,4±2,44 -23,1 2,01±0,02 -19, Кедр (st2) 5,1±0,11 -13,6 65,6±1,65 -2,4 0,77±0,03 -19,79 85,9±2,20 -31,2 1,77±0,06* -33, Среднее по образцам 5,0±0,16 -10,7 55,2±1,99 -37,7 0,64±0,05 -46,22 75,4±2,82 -24,8 1,53±0,09 -24, Примечание: статистически достоверные различия при Р0,05: * со стандартом Ача;
со стандартом Кедр;
со средним по образ цам На провокационном фоне (16% раствор сахарозы) наблюдалось снижение всех количественных признаков, характеризующих корневую систему. При этом наибольшее угнетение отмечено по массе и длине корней (на 37,7% и 46,2%, соот ветственно, по отношению к контролю). Наименьшая степень снижения рассмат риваемых признаков, по сравнению с другими сортами, отмечена у образцов: Ом ский 85 (к-27927, Омская обл.), Челябинский 95 (к-30450, Челябинская обл.), Ce beco 7722 (к-29235, Нидерланды) и у стандартного сорта Кедр. Высокие абсолют ные значения параметров корневой системы в опытном варианте зарегистрированы у сортов Сонет (к-30448, Свердловская обл.), Соболек (к-30245, Красноярский край) и Korina (к-30069, Германия) (табл. 4).
Угнетение надземной части в среднем по образцам проявлялось в меньшей степени (ниже контроля: длина побегов на 24,8%, масса – 24,2%). При этой общей закономерности выявлены значительные различия в развитии побегов среди сор тов. Слабая реакция на воздействие неблагоприятного фактора по развитию побе гов отмечена у сортов Омский 85 (к-27927), Криничный (к-27605), Korina (к-30069, Германия), Сталы (к-30212).
В целом, по всему комплексу рассмотренных признаков проростков ячменя, к числу лучших при выращивании на растворе сахарозы отнесены сорта: Соболек (к-30245, Краснодарский край), Korina (к-30069, Германия), Сонет (к-30448, Сверд ловская обл.), Dvoran (к-19913, Чехословакия), Cebeco 7722 (к-29235, Нидерланды).
4.3.2. Солеустойчивость. Необходимость исследований по поиску источни ков солеустойчивости связана с тем, что в Тюменской области солонцовые почвы занимают 43,3 тыс. га и расположены, в основном, в северной и южной лесостепи.
Засоление различной степени отрицательно сказывается на плодородии почв и предъявляет особые требования к культивируемым видам растений, в том числе и к ячменю (Зональная система земледелия Тюменской области, 1989).
Лабораторная всхожесть семян значительно снижалась при проращивании их на растворе хлористого натрия (NaCl) и составила 38,3%. Наибольшей чувстви тельностью к воздействию неблагоприятного фактора характеризовался сорт Мос ковский 3/125, у которого снижение лабораторной всхожести в опытном варианте было максимальным – 68,9%. Высокий процент проросших семян зарегистрирован у шведского сорта Loubi (к-30251), у которого снижение лабораторной всхожести по отношению к контролю было наименьшим – 25,0%. Проростки на засоленном субстрате значительно отставали в росте от контрольных. К числу стабильных при знаков можно отнести число зародышевых корней, которое в ряде случаев остава лось на уровне или было выше контроля (табл. 5).
Таблица Влияние засоления на морфометрические параметры проростков ячменя различных сортов № по Количество корней Длина корней Масса корней Длина побегов Масса побегов ката- Сорт %к %к %к %к %к x±mx, шт. x±mx, мм x±mx, г x±mx, мм x±mx, г логу конт- конт- конт- конт- конт ВИР ролю ролю ролю ролю ролю 29977 Московский 5,4±0,21 -14,3 35,2±1,55* -66,4 0,60±0,06 -70,92 27,9±1,91* -75,4 0,67±0,03* -74, 3/ 30593 Мик-1 5,7±0,21* -12,3 35,5±1,51* -55,2 0,61±0,03 -52,94 40,3±1,96* -60,3 0,95±0,08 -61, 30448 Сонет 6,0±0,12* -9,1 58,8±1,29* -47,9 1,01±0,02* -53,85 49,1±1,63 -56,0 1,72±0,06* -37, 30450 Челябинский 95 6,1±0,20* -0,0 43,2±1,56 -33,6 0,57±0,02 -17,74 47,2±1,87 -52,7 0,94±0,02 -41, 30245 Соболек 5,3±0,16 +6,0 60,8±2,33* -43,3 0,79±0,06 -38,05 58,4±2,22* -50,3 1,21±0,03* -34, 27927 Омский 85 4,7±0,21 -6,0 45,2±3,11 -30,1 0,40±0,08* -18,75 57,1±2,44* -37,7 1,02±0,19 -18, 27605 Криничный 5,5±0,17 +5,7 33,9±1,05* -44,5 0,44±0,04* -47,30 29,9±1,72* -42,7 0,63±0,03* -52, 29914 Гонар (Честь) 5,3±0,14 -7,0 48,2±2,27* -47,2 0,50±0,02 -55,97 44,0±2,85 -59,3 1,26±0,02* -47, 30212 Сталы 4,7±0,16 -13,0 31,8±1,60* -56,3 0,43±0,02* -55,34 26,8±1,39* - 60,3 0,54±0,02* -64, 28936 Гелиос 4,0±0,10* -0,0 46,9±1,14* -48,7 0,53±0,03 -62,38 59,9±1,41* -51,4 1,16±0,07* -40, 30048 Polar 5,9±0,18* -3,3 38,3±1,88 -52,8 0,40±0,01* -28,43 53,0±2,14* -55,2 1,15±0,11 -45, 30049 Sjak 5,3±0,17 +6,0 71,1±2,02* -39,8 0,62±0,03 -60,90 62,2±2,06* -48,3 1,50±0,11* -27, 30251 Loubi 5,4±0,10 +1,9 56,4±1,63* -36,1 0,67±0,01 -27,88 59,7±1,65* -35,7 1,17±0,08* -31, 29235 Cebeco 7722 5,6±0,16* -1,8 44,7±1,80 -44,3 0,50±0,04 -21,24 47,4±2,35 -58,9 1,08±0,08 -49, 30069 Korina 5,8±0,16* -1,7 61,8±2,10* -50,5 0,45±0,03* -23,08 45,5±2,10 -45,4 0,62±0,08* -48, 19913 Dvoran 5,8±0,13* +1,8 49,1±1,22* -40,7 0,75±0,04 -39,72 58,0±1,79* -36,5 1,52±0,13* -25, 29138 КМ-150 5,8±0,19* +9,4 42,3±2,35 -57,1 0,54±0,06 -48,67 45,7±2,30 -56,2 0,93±0,10 -54, 29889 Jubilant 4,6±0,52 -20,7 29,2±2,87* -53,6 0,38±0,03* -41,03 42,6±2,44 -41,5 0,53±0,03* -71, 29188 Hartland 5,0±0,14 -3,8 70,8±2,16* -28,6 0,67±0,04 -42,75 52,3±1,72* -44,1 1,09±0,13 -46, 30409 Colter 4,5±0,16* -10,0 60,6±3,21* -42,9 0,65±0,05 -71,71 45,7±1,90 -45,4 1,17±0,01* -19, Ача (st1) 5,1±0,19 -13,6 40,6±1,58 -54,2 0,65±0,09 -31,48 47,5±1,31 -59,6 0,95±0,01 -62, Кедр (st2) 5,5±0,19 -6,8 43,0±2,31 -36,0 0,49±0,08 -19,80 41,6±2,59 -66,7 1,07±0,08 -60, Среднее по образцам 5,3±0,18 -5,4 47,6±1,93 -46,3 0,58±0,04 -46,22 49,2±2,05 -50,9 1,08±0,08 -45, Примечание: статистически достоверные различия при Р0,05: * со стандартом Ача;
со стандартом Кедр;
со средним по образ цам Отрицательное влияние засоления проявилось в значительном снижении та ких признаков, как длина корней (до 56%) и побегов (до 66,7%), масса корней (до 62,38%) и побегов (до 71,20%).
По абсолютным значениям параметров корневой системы выделились сорта Сонет (к-30448, Свердловская обл.) и Соболек (к-30245, Красноярский край). Об разцы Челябинский 95 (к-30450, Челябинская обл.) и Омский 85 (к-27927, Омская обл.) были лучшими по признакам наземной части проростка (табл. 5).
Хорошо развитой надземной частью, по сравнению с другими сортами, ха рактеризовались: Омский 85 (к-27927, Омская обл.), Соболек (к-30245, Краснояр ский край), Sjak (к-30049, Норвегия), Loubi (к-30251, Швеция) и Dvoran (к-19913, Чехословакия). Рост побегов и корней в длину проходил достаточно равномерно на провокационном фоне (индекс, в среднем по сортам, равен 1,03). Однако в струк туре биомассы преобладали побеги, на долю которых приходилось 65,1%, что сви детельствует о большем угнетении корневой системы.
На основании полученных результатов к числу солеустойчивых сортов отне сены образцы: Сонет (к-30448, Свердловская обл.), Челябинский 95 (к-30450, Че лябинская обл.), Соболек (к-30245, Красноярский край) и Loubi (к-30251, Швеция).
Сравнивая соотношение длины и массы побегов и корней на разных прово кационных фонах, можно говорить о более успешной адаптации изучаемого набора сортов ячменя к засолению, чем к дефициту влаги, что выразилось в меньшей де прессии ростовых процессов в раннем онтогенезе.
Выводы 1. На основе комплексного изучения 80 сортов ячменя из различных природно-климатических зон выявлены особенности их роста, развития, формирования продуктивности и определена возможность использования лучших в качестве источников ценных признаков (скороспелость, биологическая устойчивость, устойчивость к полеганию, продуктивность колоса и др.) в сельскохозяйственной зоне Тюменской области.
2. Продолжительность вегетационного периода изученных сортов в условиях северной лесостепи в большей степени определялась скоростью прохождения пе риода от колошения до полной спелости (r=0,59-0,80), чем от всходов до колоше ния (r=0,42-0,48).
3. Сорта ячменя отнесены к четырем группам спелости: среднеранние (62- суток);
среднеспелые (69-75 суток);
среднепоздние (76-82 суток);
позднеспелые (83-89 суток). Выделено семнадцать сортов среднепозднего и среднеспелого типов, характеризующихся слабой реакцией на метеорологические условия и стабильным вегетационным периодом.
4. Наибольшее количество устойчивых к полеганию сортов обнаружено в группах очень низких (41-60 см) и низкорослых (61-70 см) растений. Выделены сорта, сочетавшие короткостебельность и высокую устойчивость к полеганию (7- баллов): 3 – из Московской обл. (к-30593;
к-29977;
к-30803);
4 – из Франции (к 30563;
к-30564;
к-30159, к-30565);
3 – из Чехословакии (к-29890;
к-30455;
к-27346);
по одному сорту - из Кировской обл. (к-29215);
Ростовской обл. (к-30594);
Красно дарского края (к-26861);
Еврейской АО (к-29221);
Эстонии (к-30404);
Великобри тании (к-27953);
Польши (к-30255);
США (к-30409) и Нидерландов (к-29235).
5. Выявлены сильные корреляции урожайности ячменя с признаками, опре деляющими продуктивность: количество продуктивных стеблей на 1 м2 (r=0,76 0,80) и площадь листьев с 1 м2 (r=0,70-0,78). Средняя сила связи отмечена для при знаков: масса зерен с главного колоса (r=0,33-0,41), масса зерен с растения (r=0,36 0,47), полевая всхожесть семян (r=0,50-0,56) и количество сохранившихся к уборке растений (r=0,58-0,67).
6. Вариабельность количественных признаков сортов различного происхож дения при выращивании в двух географических пунктах носит сходный характер.
Сильная степень изменчивости (CV=24,06-43,16%) характерна для площади флаго вого листа, количества листьев с растения, продуктивной кустистости, массы и ко личества зерен с растения;
средняя (CV=10,34-18,52%) – линейных размеров фла гового листа, площади второго листа, количества листьев на стебле, длины главно го колоса и массы зерен с главного колоса;
слабая (CV=9,52-10,66%) – линейных размеров второго листа.
7. При оценке морфометрических параметров проростков, выращенных на провокационных фонах, выявлена общая закономерность для всех сортов, про явившаяся в угнетении роста корней и побегов. В целом ячмень характеризовался большей устойчивостью к дефициту влаги, чем к засолению.
8. Высокой устойчивостью характеризовались сорта:
- к дефициту влаги – Сонет (к-30448, Свердловская обл.), Соболек (к-30245, Краснодарский край), Korina (к-30069, Германия), Dvoran (к-19913, Чехословакия), Cebeco 7722 (к-29235, Нидерланды).
- к засолению – Сонет (к-30448, Свердловская обл.), Соболек (к-30245, Крас ноярский край), Челябинский 95 (к-30450, Челябинская обл.) и Loubi (к-30251, Швеция).
9. По комплексу признаков выделились сорта: Соболек (к-30245, Краснояр ский край), Челябинский 95 (к-30450, Челябинская обл.), Korina (к-30069, Герма ния), Cebeco 7322 (к-29235, Нидерланды) и Гонар (Честь) (к-29914, Беларусь) кото рые можно использовать в программах на адаптивную селекцию в Северном За уралье.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Иеронова В.В. Особенности роста и развития растений ячменя из мировой коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова / В.В. Иеронова //Актуальные проблемы биоло гии и экологии: Тезисы докладов XII молодежной научной конференции Института биологии Коми НЦ УрО РАН - Сыктывкар, 2005. – С. 95-96.
2. Иеронова В.В. Изучение внутривидового разнообразия растений ячменя различного эколого-географического происхождения / В.В. Иеронова // Экология:
от генов до экосистем: Материалы конф. Молодых ученых, 25-29 апреля 2005 г. / ИЭРиЖ УрО РАН. – Екатеринбург: Изд-во «Академкнига», 2005. – С. 115-116.
3. Боме Н.А. Оценка сортов различного эколого-географического происхож дения на устойчивость к стрессовым факторам: отчет по НИР / Н.А. Боме, Н.Н. Ко локолова, А.Я. Боме, А.А. Белозерова, Н. С. Воронова, В.В. Иеронова, Ю.Б. Тро фимова. – ТюмГУ, 2006. – 80с. – № ГР 0120. 0600 196;
Инв. № 0220. 0602 153.
4. Боме Н.А. Устойчивость сортов зерновых культур к стрессовым факторам / Н.А. Боме, Н.Н. Колоколова, А.А. Белозерова, Н.С. Воронова, А.Я. Боме, В.В. Ие ронова // Успехи современного естествознания. – 2006. - №4. – С. 28-29.
5. Иеронова В. В. Внутривидовое разнообразие ячменя (Hordeum L.) по ряду признаков, ценных для адаптивной селекции / В.В. Иеронова // Вестник Тюменско го государственного университета. – 2006. - №6. – С. 208-214.