Введение к работе
Актуальность темы. Решение проблемы недостатка растительного белка в растениеводстве связано с увеличением посевных площадей под бобовыми культурами. Одной из ценных зерновых бобовых культур является нут (Cicer arietinum L.), который обладает высокой питательной ценностью, засухоустойчивостью и жаростойкостью. В России нут выращивается в Северо-Кавказском, Средневолжском, Нижневолжском, Уральском и Западно-Сибирском регионах. Посевные площади под нутом выросли в Центрально-Черноземном регионе, в частности в Воронежской и Белгородской областях. Считается, что северная граница возделывания нута может проходить через Курск, Воронеж, Тамбов, Казань (Столяров и др., 2004). Многие авторы отмечают перспективность и целесообразность возделывания нута в условиях Центрально-Черноземного региона (Поликарпов, 2003; Столяров, Калашникова, 2003; Столяров и др., 2004; Федотов и др., 2007; Картамышев и др., 2008; Самохин, Чернышева, 2008; Рыльков, Преснякова, 2007; Шмойлова, Поликарпова, 2008; Гриднев и др., 2012).
В настоящее время расширение ареала распространения нута сдерживается отсутствием адаптированных сортов, обладающих оптимальной длиной вегетационного периода и устойчивостью к неблагоприятным факторам. Учитывая большую практическую ценность культуры, особую актуальность приобретает выделение генотипов, способных формировать стабильные урожаи в северной части ЦЧР.
Решению этих вопросов посвящена диссертационная работа, выполненная в соответствии с планом научных исследований Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет».
Цель исследований заключалась в комплексной оценке коллекционных сортообразцов нута (Cicer arietinum L.) и выделении высокопродуктивных, скороспелых генотипов для селекции новых сортов, адаптированных к условиям северной части Центрально-Черноземного региона РФ.
Задачи исследований включали:
- изучение характера изменчивости основных морфобиологических и хозяйственно полезных признаков коллекционных сортообразцов нута;
- выявление особенностей формирования элементов продуктивности и азотфиксирующей деятельности нута при использовании микробиологических препаратов;
- сравнительную оценку коллекционных сортообразцов нута по адаптивному потенциалу;
- оценку сортообразцов нута по содержанию белка;
- генотипирование коллекции сортообразцов нута с помощью RAPD-маркеров;
- изучение процессов морфогенеза в изолированных эксплантах нута in vitro;
- экономическую и энергетическую оценку производства зерна нута.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях Орловской области проведен скрининг 82 коллекционных сортообразцов нута по продолжительности вегетационного периода и составляющих его фаз, определен характер изменчивости основных морфобиологических и хозяйственно полезных признаков. Получены новые данные о влиянии микробиологических препаратов на основе штаммов клубеньковых бактерий и грибов арбускулярной микоризы на продуктивность и симбиотическую эффективность нута. Проведена оценка адаптивного потенциала сортообразцов по элементам семенной продуктивности. Выявлены биохимические особенности накопления белка в семенах. Изучены особенности роста изолированных эксплантов проростков нута in vitro.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Выделены источники хозяйственно ценных признаков для включения в селекционные программы по созданию новых сортов нута северного экотипа. Выделены генотипы, наиболее продуктивные при взаимодействии с агрономически полезными микроорганизмами, позволяющие повысить урожайность и качество семян нута без внесения минеральных удобрений. Определен оптимальный состав сред для культуры нута in vitro.
Результаты научных исследований внедрены в ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии, ГНУ ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова Россельхозакадемии, используются в учебном процессе студентов ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» и ФГБОУ ВПО «Орловский государственный университет».
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Результаты изучения изменчивости основных морфобиологических и хозяйственно полезных признаков у коллекционных сортообразцов нута.
2. Влияние микробиологических препаратов на элементы продуктивности и азотфиксирующую деятельность нута.
3. Результаты оценки адаптивного потенциала сортообразцов нута по элементам семенной продуктивности.
4. Особенности накопления белка в семенах нута.
5. Генотипы нута, обеспечивающие высокую продуктивность при возделывании в Орловской области.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях, школах аспирантов и молодых ученых и симпозиумах: Орел ГАУ (Орел, 2010, 2011, 2012 гг.), ОГУ «Неделя науки» (Орел, 2010, 2011, 2012 гг.); «Проблемы интеграции и доступности сельскохозяйственных информационных ресурсов в условиях развития устойчивого сельского хозяйства» (Орел, ОГУК ООПБ им. И.А. Бунина, 2010 г.); V научной школе аспирантов и минисимпозиуме AB-RMS; XVI летней школе биотехнологии Университета Гданьска и II семинаре по молекулярной биотехнологии растений «Адаптация к изменению климата в регионе Балтийского моря: вклад растений и микробной биотехнологии» (Финляндия, г. Миккели, 2010 г.); «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2011 г.); «Современные тенденции в науке: новый взгляд» (Тамбов, 2011 г.); VI Московском Международном Конгрессе «Биотехнология: Состояние и перспективы развития» (Москва, 2011 г.); «Биотехнология в селекции бобовых» (Чехия, Шумперк, 2012 г.); I конференции общества бобовых (Сербия, Нови Сад, 2013 г.); «Инновационная привлекательность производства зернобобовых и крупяных культур» (Орел, 2013 г.); X международной конференции «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Казань, 2013 г.).
Результаты исследований явились основой для разработки научных проектов, поддержанных грантами Российского аграрного движения (2010 г.), Фонда содействия развитию малых предприятий в научно-технической сфере У.М.Н.И.К. (2011, 2012 гг.), РФФИ № 12-04-97552.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 19 печатных работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендуемых ВАК.
Личное участие автора. Диссертация подготовлена на основе обобщения результатов исследований проведенных лично диссертантом. Закладка полевых опытов, фенологические наблюдения, сопутствующие анализы, уборка, структурный анализ снопового материала и обобщение результатов исследований были проведены лично автором.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 166 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики, включает 30 таблиц, 10 рисунков и 19 приложений. Список литературы содержит 233 наименования, в том числе 68 на иностранных языках.
