Введение к работе
Актуальность темы. Улучшение качества зерна яровой пшеницы является одним из приоритетных направлений селекции, результативность которой во многом определяется исходным материалом. При выборе его необходимо учитывать не только генотипиче-ский уровень урожайности и качества зерна, но и степень сохранения их в неблагоприятных условиях среды. На Северо-Востоке Европейской части России, где природно-климатические условия нельзя считать благоприятными для формирования высококачественного зерна пшеницы, изучение отечественных сортов и коллекции в интересах селекции имеет большое значение. Несмотря на актуальность проблем, связанных с научно-обоснованным подбором исходного материала и созданием местного генофонда на этой основе, исследований в этой области в условиях Евро-Северо-Востока практически не проводилось. Исходя из этого представлялось актуальным провести независимую оценку сортов и селекционных форм по всему комплексу показателей продуктивности и качества зерна, а наиболее перспективные из них изучить по потомству в ранних поколениях.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось выявить адаптированные в условиях Евро-Северо-Востока сорта и селекционные формы яровой мягкой пшеницы, формирующие урожай и качество зерна на высоком уровне и обосновать методические подходы к оценке перспективности сортов и гибридных популяций по продуктивности и технологическим достоинствам. В задачу исследований входило:
изучить сорта и селекционные формы яровой пшеницы по продуктивности, технологическим свойствам зерна и адаптивности, как исходного материала для селекции;
оценить селекционную значимость качественных характеристик и обосновать минимальную систему их с учетом практических задач селекции;
определить долю влияния генотипа и условий внешней среды на количественную выраженность показателей продуктивности и качества зерна;
выявить изменчивость показателей продуктивности и качества зерна в гибридных популяциях и частоту встречаемости высококачественных генотипов;
оценить величину генотипического сдвига по компонентам продуктивности и качества зерна в системе F2-F3 в зависимости от интенсивности отбора;
выявить реализованную наследуемость (h2) показателей структуры урожая и качества зерна в группах отбора и взаимосвязь между ними на генетическом уровне.
Основные положения, выносимые на защиту:
продуктивность и качество зерна сортов и селекционных форм яровой пшеницы, их адаптированность в условиях Евро-Северо-Востока;
информативность критериев качества зерна и взаимосвязь между ними на сортовом уровне;
вклад генотипа в формирование урожая и качества зерна;
фенотипическая и генетическая структура гибридных популяций по показателям продуктивности и качества зерна и основные их критерии;
взаимосвязь между показателями продуктивности и качества зерна в ранних поколениях на фенотшшческом и генетическом уровнях.
Научная новизна. Впервые в условиях Евро-Северо-Востока протестированы 28 сортов и селекционных форм яровой мягкой пшеницы по комплексу признаков и свойств, определяющих продуктивность и качество зерна. Большинство из них слабо или совсем не реализует своего качественного потенциала. При избытке осадков в период формирования и налива зерна сорта, за редким исключением, формируют низкокачественное зерно с содержанием клейковины ниже критического уровня (<24%). Лимитированность этого признака негативно отражается на качестве зерна в целом. Выявлен вклад генотипа и условий внешней среды в формирование продуктивности и качества зерна, а также значимость сезонных эффектов по 19 признакам. Сорта и селекционные формы, подвергнутые испытаниям в условиях Евро-Северо-Востока, не обладают высокими адаптивными свойствами
по совокупности наиболее важных характеристик качества зерна. Некоторые из них отличаются высоким гомеостазом или пластичностью, равно как и стабильностью, лишь по отдельным качественным характеристикам. Изменения количественной выраженности показателей продуктивности и качества зерна в основном адекватны изменениям условий внешней среды. Содержание клейковины в зерне, как один из самых лимитированных признаков, находится в неблагоприятных для отбора взаимоотношениях с ее качеством и массой зерна с единицы площади, положительно коррелируя (г, rg) с критериями физических свойств теста и автолитической активностью зерна. Обосновываются основные пути совмещения этих характеристик в процессе селекции на оптимальном уровне.
На основе критериев фенотипической и генетической структуры гибридных популяций определены границы наиболее приемлемой интенсивности отбора по компонентам продуктивности. Доля аддитивной генетической вариансы, выраженной через реализованную в группах отбора наследуемость (h ), в общей вариабельности их, за исключением массы 1000 зерен, очень низкая. Генотипический сдвиг (R) в системе F2-F3 по отдельным компонентам структуры урожая имеет тенденцию даже к обратной его направленности. Выявлены генотипы, сочетающие содержание и качество клейковины в ранних поколениях на уровне требований, предъявляемых к высококачественной (сильной) пшенице. Доказано, что генотипический сдвиг по данным характеристикам и седиментационному тесту, как правило, возрастает по мере повышения интенсивности отбора. Установлено, что удельный вес аддитивной генетической изменчивости в общей фенотипической изменчивости качественных характеристик невелик и в зависимости от гибридной популяции неоднозначен. Показаны особенности корреляционных взаимоотношений между результативными показателями на фенотипической и генетическом уровнях.
Практическая ценность работы. Выявлены сорта и селекционные формы, формирующие качество зерна по отдельным его критериям на относительно высоком уровне, а также сорта, обладающие повышенной способностью сводить к минимуму воздействия неблагоприятных внешних условий. Некоторые из них вовлечены в скрещивания с целью создания регионального генофонда по отдельным качественным характеристикам. Доказано, что одним из главных приоритетов селекции яровой пшеницы в условиях Северо-Восточного региона Нечерноземной зоны является повышение содержания клейковины в зерне без снижения урожайности. Показана принципиальная возможность совмещения в одном генотипе повышенного содержания и качества клейковины. Идентифицировано 36 гибридов с продуктивностью на уровне лучшей исходной формы и 9 гибридов, у которых содержание и качество клейковины отвечает требованиям, предъявляемым к сильной пшенице.
Апробация работы. Результаты исследований представлялись или докладывались на седьмой и девятой научных конференциях аспирантов и соискателей «Науке нового века -знания молодых» (Киров, 2007, 2009), школе молодых ученых по экологическим основам северного растениеводства (Киров, 2008), на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти профессора В.В. Тюлина (Киров, 2008) и на Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию Краснокутской селекционно-опытной станции (Саратов, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений и рекомендаций, списка литературы и приложений. Текст изложен на 132 страницах, иллюстрирован 54 таблицами. Список использованной литературы содержит 157 источников, в том числе 11 на иностранных языках.
