Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
УДК 631.527 Селекция растений
В статье представлены итоги селекции пшеницы за период 2019–2022 гг. в селекционно-генетическом центре Омского ГАУ. Дана краткая характеристика устойчивых к болезням сортов яровой мягкой пшеницы и крупнозерного пырея сизого (альтернатива многолетней пшеницы) пригодных для производства экологически чистого зерна пшеницы, с минимальной обработкой пестицидами и для органического земледелия в условиях Западно-Сибирского и Уральского регионов
пшеница, пырей, селекция, экологическое земледелие, функциональное питание
Введение
Международный селекционно-генетический центр Омского ГАУ создан для координации международной программы по улучшению пшеницы в Казахстанско-Сибирской сети научных учреждений (КАСИБ), основанной в 2000-ом г. В настоящее время в нее входят 12 научных учреждений России и 10 из Казахстана. Селекционно-генетический центр создает сорта пшеницы для адаптивного и экологического земледелия. За прошедшие пять лет выведены уникальные сорта и создан исходный материал с высокой устойчивостью к неблагоприятным абиотическим и биотическим факторам среды с использованием всего разнообразия мировой коллекции пшеницы и дикорастущих родственных видов [1, 2]. Это сорта нового поколения Столыпинская 2, ОмГАУ 100, Силантий, Нива 55 в производственных условиях формирующие урожайность от 5,5 до 7,0 и более т/га, отличающиеся комплексной устойчивостью к болезням, засухоустойчивостью и высоким качеством зерна (табл.1).
Таблица 1 ‒ Сорта Омского ГАУ, включенные в Госреестр в 2019–2022 гг.
|
Название |
Год включения в Госреестр |
Регион допуска |
|
ОмГАУ 100 |
2019 |
Западно-Сибирский |
|
Столыпинская 2 |
2019 |
Западно-Сибирский; Уральский |
|
Силантий |
2022 |
Западно-Сибирский; Уральский |
|
Нива 55 |
2022 |
Западно-Сибирский; Уральский |
|
Сова (T. intermedium) |
2020 |
Все регионы РФ |
Методы исследований
Селекционный материал изучался на опытном поле Омского ГАУ. Закладка селекционных питомников, учеты и наблюдения проведены в соответствии с общепринятой методикой селекционного процесса. В качестве стандартов использовали среднеранний сорт Памяти Азиева, среднеспелый – Дуэт и среднепоздний – Элемент 22. Статистическую обработку полученных данных проводили методом дисперсионного анализа по методике, изложенной в пособии Б. А. Доспехова [3].
Результаты исследований
Создание сортов пшеницы с комплексной и пролонгированной устойчивостью к засухе и болезням обусловлено вызовами, связанными с изменением климата, возрастанием эпифитотивной нагрузки на производственные посевы пшеницы и потребностью населения страны экологически чистом зерне пшеницы.
Сорт яровой мягкой пшеницы ОмГАУ 100. Создан путем индивидуального отбора из гибридной популяции, полученной от скрещивания линии Лютесценс 444 / Эритроспермум 59. Разновидность эритроспермум. В рекомендуемой зоне возделывания Омской области прибавка к стандарту составила 4,4 ц/га при урожайности 40,0 ц/га. Максимальная урожайность – 70,0 ц/га, получена в 2019 г. в Марьяновском районе Омской области в производственных условиях на базе КФХ Говин А.Г. Сорт среднепоздний, вегетационный период – 84–98 дней, созревает на 2–3 дня позднее сорта Столыпинская. Устойчивость к полеганию на уровне стандарта. По устойчивости к засухе уступает сорту Столыпинская до 0,8 балла. Хлебопекарные качества хорошие, ценная пшеница. Устойчив к стеблевой ржавчине, высокоустойчив к бурой ржавчине. Включён в Госреестр по Западно-Сибирскому региону.
Сорт яровой мягкой пшеницы Столыпинская 2. Создан путем индивидуального отбора из гибридной популяции Gle /3/ KA / Nac /2/ TRCH /4/ Омская 37 (использован материал СIMMYT по челночной селекции). Сорт среднеранний. Максимальная урожайность – 5,1 т/га. Разновидность лютесценс.Устойчив к полеганию, осыпанию и прорастанию зерна на корню.
Имеет комплексную устойчивость к бурой (идентифицированы гены Lr34, Lr68), стеблевой (Sr57, SrCad) ржавчине и пыльной головне. Ценная пшеница. При комплексной подкормке прибавка урожая до 1,5 т/га и повышение качества зерна. Включен в Госреестр в 2019 г.
Сорт яровой мягкой пшеницы Нива 55. Создан путем индивидуального отбора из гибридной популяции Lutescens 307-97-23 /3/ EMB16 / CBRD // CBRD /4/ Алтайская 530 (использован материал СIMMYT по челночной селекции). Сорт среднеранний. Максимальная урожайность – 7,08 т/га. Разновидность – лютесценс. Устойчив к полеганию, осыпанию и прорастанию зерна на корню. Имеет комплексную устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине (на основе пирамиды генов: Lr9, Lr24/Sr24, 1AL.1RS), мучнистой росе (Pm17). Ценная пшеница. Средние показатели по качеству: содержание сырой клейковины 30,5 %, содержание сырого протеина 14,85 %, натура 783 г/л, общая оценка качества 4,1 балла. Сорт рекомендуется для возделывания в зонах Западной Сибири и Южного Урала.
Сорт яровой мягкой пшеницы Силантий. Создан путем индивидуального отбора из гибридной популяции Lutescens 30-94*2 /3/ T. dicoccon PI94625 / Ae.squarrosa (372) // 3*Pastor (использован материал СIMMYT по челночной селекции). Сорт cреднеспелый. Максимальная урожайность в Омской области – 4,95 т/га; в Тюменской области – 6,05 т/га в 2020 г. Разновидность – лютесценс. Устойчив к полеганию, осыпанию и прорастанию зерна на корню. Эффективные гены от зарубежных сортов и диких предков пшеницы: комплексная устойчивость к бурой и стеблевой ржавчине (Lr3, Lr16/Sr23), высокая устойчивость к септориозу (S. nodorum и S. tritici), мучнистой росе (Pm 9). Качество зерна: стекловидность 49%, клейковина 30,6%, белок 15,9%, натура 734 г/л, общая оценка качества 4,1 балла. Сильная пшеница. Сорт рекомендуется для возделывания в зонах Западной Сибири и Южного Урала.
В настоящее время в мире проводятся исследования, направленные на создание сортов двойного направления использования – на зерно (альтернатива многолетней пшеницы) и сено [4]. В России подобные программы весьма ограничены. В Омском ГАУ создан первый в России сорт крупнозерного пырея Сова (аналог многолетней пшеницы) двойного направления использования на зерно и сено (рис. 1).
Рисунок 1 ‒ Сорт Сова в АО «Нива» Павлоградского района, 2020 г.
Сова по продолжительности вегетационного периода относится к сортам позднеспелого типа. Продолжительность периода от всходов до полной спелости семян в конкурсном сортоиспытании варьировала от 110 до 120 сут. Сорт технологичен для возделывания, устойчив к полеганию и прорастанию зерна на корню. Средняя урожайность зеленой массы в годы испытания составила 259 ц/га, урожайность сена – 40 ц/га, пригоден для получения различных видов кормов. Урожайность зерна в годы испытания составляет в среднем 9 ц/га. Сорт Сова – экологичный, сохраняет и улучшает плодородие почвы, предназначается для экологического и регенеративного земледелия. Содержание белка 19–20%, тогда как у пшеницы 13–14%. Сорт двойного назначения – на зерно и сено. Срок использования без пересева – до семи лет. Низкая себестоимость производства зерна. Диверсификация продуктов питания и напитков – диетический хлеб, крекеры для здорового питания, возможно производство пива. Увеличение разнообразия рынка и расширение экспортного потенциала зерна с добавочной стоимостью. В 2020 г. включен в Госреестр селекционных достижений РФ для всех регионов возделывания культуры.
Новое направление в селекции пшеницы Омского ГАУ – создание сортов пшеницы с синей, фиолетовой и черной окраской зерна. В сотрудничестве с ИЦиГ СО РАН (г. Новосибирск) в 2021 г. на Государственное сортоиспытание был передан высокоурожайный сорт пшеницы ЭФ 22 и сорт пырея сизого Филин с фиолетовой окраской зерна. С помощью маркер-вспомогательной селекции (MAS) срок создания фиолетовозерного сорта яровой пшеницы ЭФ 22 от скрещивания до передачи на государственное испытание составил 6 лет, практически в два раза быстрее в сравнении с традиционной селекцией [5]. Сорт высокоурожайный, характеризуется комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине (Lr26/Sr31, Sr35), отличается высокой засухоустойчивостью. Мука грубого помола имеет повышенное содержание общих и связанных фенолов. Антиоксидантная способность: свободные фенолы 53,5 (% АА), связанные фенолы 62,7 (%АА). Цельнозерновая мука сорта ЭФ 22 предназначена для производства хлеба, хлебобулочных и кондитерских изделий с функциональными свойствами [6].
Омский ГАУ выиграл грант Министерства науки и высшего образования по теме: «Повышение пищевой ценности пшеницы на основе генетических и селекционных методов, усовершенствованных технологий производства и переработки зерна», который открыл селекционерам новые возможности для отбора самого качественного и полезного для здоровья зерна в лаборатории с современным оборудованием и приборами. В гибридизацию уже включены, отобранные по результатам оценки качества лучшие образцы стародавней пшеницы из различных регионов постсоветских республик, из питомников КАСИБ и линии синтетической пшеницы на основе диких сородичей (Ae. tauschii, T. timopheevi, T. militinae, T. kiharae, T. zhukovski, T. dicoccum) [7].
Среди стародавних сортов (landraces) выделены источники с высокими концентрациями макро- и микроэлементов (Ca, K, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn) и генотипы с локусами высокомолекулярных субъединиц глютенина, включая аллели Glu-B1al (Bx7OE), Glu-D1d, ассоциированные с высоким хлебопекарным качеством; аллеля гена Gpc-B1, детерминирующего повышенное содержание белка в зерне; аллелей TaGS-D1a, TaSus2-2B и TaGASR-A1, ассоциированные с повышенной массой зерновки [8]. Методом ассоциированного маркирования из 150 сортов России и Казахстана, и основного набора в питомнике ОН-КАСИБ выявлено 24 708 SNPs по 89 хозяйственно-ценным признакам и качеству зерна.
Расширение посевных площадей озимой пшеницы и создание новых зимостойких, высокоурожайных сортов этой культуры – важная задача в Западно-Сибирском регионе, для решения которой необходим разнообразный в генетическом плане исходный материал [9, 10]. В Омском ГАУ создана коллекция образцов озимой пшеницы из разных стран мира, по полному циклу развернута селекция озимой пшеницы, лучшие сорта в конкурсном сортоиспытании отличаются от стандарта более высоким потенциалом урожайности, зимостойкости, устойчивости к болезням и засухе. Проводятся исследования в рамках гранта РНФ по теме: «Фенотипирование и генотипирование сортов и линий озимой пшеницы по зимостойкости, признакам продуктивности растений, качеству зерна, устойчивости к болезням, засухе, выявление источников и создание исходного материала для селекции для селекции в Западной Сибири».
Выводы и предложения
Опыт селекционной работы свидетельствует о необходимости применения современных молекулярно-генетических технологий для решения задачи повышения эффективности отбора и ускорения селекционного процесса. Ускорение процессов сортосмены позволит оперативно отвечать на вызовы, обусловленные негативными факторами изменения климата, экологии, потребностями мирового рынка и зернового производства страны.
Блaгодapности. Исследования в Омском ГАУ выполнены при поддержке Российского научного фонда (соглашение № 22-16-20008 от 23.03.2022 г.; соглашение № 23-16-20006 от 20.04.2023 г.), Министерства науки и высшего образования РФ (соглашение № 075-15-2021-534 от 28.05.2021 г.) и Министерства сельского хозяйства РФ.
1. Шаманин, В. П. Синтетическая пшеница: монография / В. П. Шаманин, И. В. Потоцкая, С. С. Шепелев, В. Е. Пожерукова, А. С. Чурсин, А. И. Моргунов. – Омск: Изд-во ФГБОУ ВО Омский ГАУ, 2018. – 172 с.
2. Шаманин, В. П. Гексаплоидные синтетики и эффективные гены для селекции пшеницы в условиях Западной Сибири: монография / В. П. Шаманин, С. С. Шепелев, И. В. Потоцкая, А. С. Чурсин, В. Е. Пожерукова, О. Г. Кузьмин, М. С. Гладких, А. И. Моргунов. – Омск: Изд-во ФГБОУ ВО Омский ГАУ, 2021. – 172 с.
3. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб / Б. А. Доспехов. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
4. Шaмaнин, В. П. Крупнозерный сорт пырея сизого (Thinopyrum intermedium) Сова как альтернатива многолетней пшенице / В. П. Шaмaнин, А. И. Моpгунов, А. Н. Айдаров, С. С. Шепелев, А. С. Чурсин, И. В. Потоцкая, О. Ф. Хамова, L. R. Dehaan // Сельскохозяйственная биология. – 2021. – Т. 56, № 3. – С. 450–464.
5. Gordeeva, E. The strategy for marker-assisted breeding of anthocyanin-rich spring bread wheat (Triticum aestivum L.) cultivars in Western Siberia / Е. Gordeeva, V. Shamanin, O. Shoeva, T. Kukoeva, A. Morgounov, E. Khlestkina // Agronomy. – 2020. – V. 10. – P. 1603.
6. Shamanin, V. P. Total Antioxidant capacity and profiles of phenolic acids in various genotypes of purple wheat / V. P. Shamanin, Z. H. Tekin-Cakmak, E. I. Gordeeva, S. Karasu, I. V. Pоtоtskaya, A. S. Chursin, V. E. Pozherukova, G. Ozulku, A. I. Morgounov, O. Sagdic, H. Koksel // Foods. – 2022. – V. 11 (16). – Р. 2515.
7. Пoтoцкaя, И. В. Поиск генетических источников для улучшения качества зерна сортов пшеницы / И. В. Пoтoцкaя, В. П. Шaмaнин, С. С. Шепелев, А. С. Чурсин, О. Г. Кузьмин, А. В. Мopгунoв // Вестник Омского ГАУ. – 2021. – № 1 (41). – С. 45–53.
8. Пoтoцкaя, И. В. Анализ SNP-локусов, ассоциированных с генами качества зерна, у стародавних сортов пшеницы из коллекции ВИР / И. В. Пoтoцкaя, С. С. Шепелев, С. А. Ессе, М. С. Гладких, М. Н. Кошкин, Е. В. Зуев, В. П. Шaмaнин // Вестник Омского ГАУ. – 2022. – № 2 (46). – С. 43–51.
9. Кашуба, Ю. Н. Сорт озимой мягкой пшеницы Прииртышская 2 / Ю. Н. Кашуба, А. Н. Ковтуненко, В. М. Трипутин // Вестник Алтайского ГАУ. – 2020. – № 2 (184). – С. 32–37.
10. Трипутин, В. М. Характеристика перспективных по урожайности образцов озимой пшеницы / В. М. Трипутин, А. Н. Ковтуненко, Ю. Н. Кашуба // Вестник Алтайского ГАУ. – 2021. – № 1 (195). – С. 5–10.
