Введение к работе
Актуальность. Оренбургская область традиционно является крупным производителем зерна яровой пшеницы. Вместе с тем дополнительным фактором, стабилизируюпщм валовое производство зерна, становится расширение посевных площадей под озимую пшеницу, поскольку по потенциалу урожайности она превосходит яровую пшеницу.
Расширение посевов озимой пшеницы в степной зоне Южного Урала ставит задачу создания сортов, обладающих не только устойчивостью к комплексу неблагоприятных факторов произрастания, но и высокой продуктивностью в условиях интенсивного земледелия, т.е. создание более широкого спектра морфофизиологических вариантов местного агроэкоти-па.
Рост и развитие растений в любом регионе происходит в тесном взаимодействии генотипа с факторами внешней среды. Наследственность проявляется в норме реакции местного сорта, как агроэкотипа, через комплекс адаптивных морфофизиологических признаков и свойств.
Селекционная практика показывает, что сочетание в сорте таких трудно совместимых признаков и свойств, как зерновая продуктивность, зимостойкость, засухоустойчивость, качество зерна, устойчивость к болезням - чрезвычайно сложная задача.
Решение её требует изучения закономерностей взаимодействия генотип - среда как на уровне онтогенеза индивидуального растения, так и на уровне посева, как совокупности культурных растений на площади питания. Конечная цель подобных исследований - обоснование морфофизиологических моделей и создание сортов, адаптированных к производственным вариантам агроэкологических ниш. Сложность селекции озимой пшеницы в условиях континентального климата степной засушливой зоны Южного Урала обусловлена тем, что в процессе реализации генетического потенциала растения проходят через несколько "критических" периодов, при этом становление признаков в фенотипе осуществляется в рамках интегральной открытой биологической системы по принципам многоэтапно-сти и многовариантности формирования элементов структуры растения (Сабинин, 1963). Вот почему создание сортов, отвечающих требованиям современного производства, достигается изучением морфофизиологических признаков адаптивного и компенсационного значения, характеристики их корреляционных связей между собой и с погодными факторами
При изучении взаимодействия следует учитывать не только количественные и качественные изменения, нашедшие отражение в органогенезе, но и подготовительные процессы, предшествующие видимым изменениям. В подобной постановке исследования не проводились, автор солидарен с высказыванием ГТ.П. Лобанова (1977): " .,. назрела необходимость качественной перестройки селекции, обогащение ё^ИоШШ9^ШШк ными ге-
нетическими, физиологическими, биохимическими, математическими методами".
Оптимизация селекционного процесса необходима и в отношении сокращения сроков выведения сортов, что может быть достигнуто только целенаправленным подбором родительских форм, "надёжными" признаками и методами оценки и отбора селекционно-ценных как родительских, так и гибридных форм.
Селекция озимой пшеницы, предполагает наряду с совершенствованием местного агроэкотипа, создание обширного исходного материала для отбора морфофизиологически разнотипных сортов, ранее не возделываемых в производстве.
Цель и задачи исследований. Целью проведённых исследований являлось создание сортов озимой пшеницы с высоким урожайным потенциалом и онтогенетическим гомеостазом на основе морфофизиологиче-ского совершенствования растений местного агроэкотипа.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
дать анализ и систематизировать многолетние данные по сопря
женной изменчивости гидротермических условий и урожайности озимой
пшеницы по почвенно-климатическим зонам Оренбургской области, опре
делить основные причины разного уровня урожайности;
выявить биологические особенности формирования урожайного
потенциала местного агроэкотипа озимой пшеницы и его реализации в за
висимости от сорта и гидротермических условий произрастания;
выделить по "критическим" периодам вегетации озимой пшеницы ведущие адаптивные, компенсационные признаки продуктивности, устойчивости растений и агроценоза для использования в селекции;
разработать принципы подбора родительских форм, оценки гибридных популяций, отбора родоначальных растений и селекционных линий по параметрам морфофизиологических моделей в селекционном процессе и первичном семеноводстве;
установить ведущие элементы зерновой продуктивности у морфофизиологических типов селекционных линий в зависимости от гидротермических условий межфазных периодов;
дать оценку перспективным сортам озимой пшеницы селекции
Оренбургского государственного аграрного университета по хозяйственно-
ценным показателям и потенциальной урожайности.
Научная новизна. В условиях континентального климата засушливой степной зоны Южного Урала впервые изучены морфофизиологиче-ские особенности сортов озимой пшеницы местного агроэкотипа, обоснованы параметры и использованы в селекционной работе модели адаптивных, высокопродуктивных сортов полуинтенсивного типа. Исследования
проведены в онтогенезе, на стыке селекции и физиологии с использованием математических методов.
Установлена многогранная взаимосвязь между ростом и развитием, морфофизиологическими признаками растений и факторами среды как базис адаптации генотипа по комплексу признаков.
Обоснованы принципы оценки и отбора селекционного материала с учётом главных компонент зерновой продуктивности растения и пшеничного агроценоза, показатели высокопродуктивных морфофизиологических типов селекционных линий по прогаозированию их перспективности в разнообразных гидротермических режимах. Предложены легко-регистрируемые признаки адаптивного значения.
Основные положения, выносимые на защиту:
обоснование морфофизиологического потенциала местного агро-экотипа озимой пшеницы и его селекционное совершенствование по признакам адаптации и зерновой продуктивности;
стартовая роль осеннего периода вегетации в заложении адаптивных признаков и урожайного потенциала озимой пшеницы;
закономерности реализации морфогенеза и онтогенетической
адаптации растений;
основное направление и этапы селекционной работы с озимой
пшеницей;
принципы отбора и оценки селекционного материала по комплексу морфофизиологических показателей и исходным параметрам главных компонент зерновой продуктивности;
результаты морфофизиологической селекции озимой пшеницы в ОГАУ.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
Установленные морфофизиологические особенности растений местного агроэкотипа положены в основу селекционной и семеноводческой практики с данной культурой.
Созданы шесть сортов озимой пшеницы с потенциальной урожайностью зерна 55-60 ц/га и реализацией её в типично благоприятные по гидротермическим условиям годы 37-45 ц/га с зимостойкостью на уровне мировых стандартов (Ульяновка, Альбидум 114), содержанием белка 13-15%, сырой клейковины в муке - не менее 30%:
Оренбургская 14 (авторское свидетельство 27663, патент 0642) и Оренбургская 105 (авторское свидетельство 27664, патент 0641) с 1998 года включены в Государственный реестр РФ по использованию селекционных достижений в Средневолжском (7) и Уральском (9) регионах;
Оребургская 267 (заявка 9300112) и Оренбургская 12 (заявка 9608672) завершают государственное испытание;
- Эритроспермум 32 (Пионерская 32) в 2001 году передан в юсудар-ственное испытание (заявка № 9811461).
Названные сорта и ранее созданный сорт Оренбургская 271 переданы в ВНИИР им. Н.И. Вавилова в мировую коллекцию озимой пшеницы как исходный материал для селекции в резко-континентальных засушливых условиях.
Создана рабочая коллекция исходного материала, которая может служить основой для дальнейшей селекции озимой пшеницы различных морфофизиологических типов.
В условиях различного сочетания гидротермических условий по основным периодам роста и развития озимой пшеницы выявлены морфофи-зиологические типы растений и определены исходные параметры главных компонент их зерновой продуктивности, которые положены в основу подбора родительских форм для скрещивания, отбора из гибридных популяций, перспективных линий, оценки селекционных линий и сортов при полевых испытаниях и отбора родоначальник растений в первичном семеноводстве для производства семян элиты.
Создан банк данных по морфофизиологическим признакам растений в динамике роста и развития, обусловливающих потенциал урожайности сортов местного агроэкотипа, использование которого позволяет в производственных условиях повысить урожайность полуинтенсивных сортов озимой пшеницы.
Результаты исследований применяются в научном и учебном процессах при подготовке студентов, аспирантов, повышении квалификации учёных агрономов, пропаганде и внедрении в производство селекционных сортов (площадь новых сортов по Оренбургской области за период с 1999 по 2002 гг. составила 12,5 тыс.га. с экономическим эффектом 40,6 млн. рублей).
Апробация. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научных конференциях, совещаниях, семинарах, техсоветах: Зерноград, 2001; Казань, 1972; Киев, 1979; Кубанская опытная станция -Краснодар, 1983; Ленинград, 1982; Мироновский НИИ ("головное" учреждение по решению научно-технического задания О.СХ.59) - 1983, 1984; Москва (ВНТИЦ), 1978, 1979, 1981, 1984, 1985, 1993, 1996; Оренбург, 1979, 1984, 1987, 1990, 1992, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000; Пенза, 2003; Саратов, 1983, 1984; Харьков, 1973.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 43 работ общим объёмом 26,2 печатных листа, 14 статей в центральных журналах, сборниках, научных трудах, 6 депонированных рукописей, 2 авторских свидетельства Госкомиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений, 2 патента на селекционные достижения Госкомиссии РФ.
По экспериментальным многолеіним данным лаборатории селекции
озимой пшеницы ОГАУ написана монография "Биология, селекция и семеноводство озимой пшеницы на Южном Урале" (объёмом 376 с), нацеливающая исследователя на необходимость комплексного подхода к изучению биологических процессов и представляющая интерес в методическом плане научных исследований по селекции и семеноводству культуры. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав с результатами исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы, приложений. Текст изложен на 458 страницах и иллюстрирован 120 таблицами, 24 рисунками и 56 приложениями. Список использованной литературы содержит 446 источников, в том числе 13 - на иностранном языке.
Организационные условия по выполнению исследований. Исследования' по теме в порядке инициативного творческого поиска начаты в 1971 году и выполнялись самостоятельно с участием студентов - дипломников. В 1981 году тематика исследований была включена в комплексную государственную тему научных исследований О.СХ.59. Приказом № 85 МСХ СССР от 26.06.1981 г. была создана научно-исследовательская лаборатория по решению научно-технического задания 01.02: "Разработать морфофизиологические показатели продуктивности и устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды озимой пшеницы для использования в селекционном процессе" под научным руководством автора (головная организация по решаемой проблеме - Мироновский ордена Ленина НИИ селекции и семеноводства МСХ СССР).
С 1989 г. лаборатория по морфофизиологическому анализу после отчётности и аттестации была реорганизована в лабораторию селекции озимой пшеницы с заданием от Управления высшего и среднего специального образования Госагропрома СССР по созданию сорта озимой пшеницы с потенциальной урожайностью 45-50 ц/га, содержанием белка в зерне.- не менее 14,2%, сырой клейковины в муке - не менее 30% (№ регистрации НТР 02940000974). В 1992 г. лаборатория переведена на хоздоговорную основу (№ 304-41) с Главным управлением ВУЗов Минсельхоза РФ. С 1995 г. исследования проводились как раздел комплексной темы агрономического факультета (№ регистрации: 01200105541) на хоздоговорной основе с администрацией Госдепартамента сельского хозяйства и Комитетом администрации по науке высшей и средней школы Оренбургской области.
Автор искренне признателен коллективу кафедры селекции, хранения и защиты растений агрономического факультета, научной части Орен-бурского государственного аграрного университета за постоянное внимание и дружескую поддержку при проведении исследований и оформлении работы, благодарен сотрудникам лаборатории селекции озимой пшеницы
ОГАУ за совместную работу по сбору экспериментальных данных, коллегам по совместной научно-исследовательской работе, как в ОГАУ, так и в ОГУ, КИЗ им. В.Р. Вильямса, ВИР им. Н.И. Вавилова, ЛСХИ, НПО "Нива Татарстанана" за советы и помощь.
