Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Развитие исследований по голозерному ячменю 10
Глава II. Условия, материал и методы исследований 32
2.1. Агроклиматические ресурсы Кузнецкой котловины 32
2.2. Условия проведения опытов 34
2.3. Материал для исследований 36
2.4. Методы и методики исследований 37
Глава III. Морфологические параметры зерновки и устойчивость растений к эдафическому стрессу на ранних этапах развития 41
3.1. Линейные параметры и форма зерновки у голозерных сортов ячменя 41
3.2. Развитие зародышевых корней у голозерных сортов ячменя 45
3.3. Засухоустойчивость и солевыносливость растений голозерного ячменя...48
3.4. Жизнеспособность семян у сортов голозерного ячменя 54
3.5. Восприимчивость сортов к семенной инфекции 65
Глава IV. Технологические и биохимические свойства зерна у голозерного ячменя 73
4.1. Выравненность и масса 1000 зерен у сортов голозерного ячменя 73
4.2. Натура зерна 78
4.3. Стекловидность зерна 81
4.4. Содержание белка и лизина в зерне 83
Глава V. Программа селекции голозерного ячменя и результаты опенки селекционного материала по восприимчивости к семенной инфекции и технологическим свойствам 89
5.1. Программа селекции голозерного ячменя 89
5.2. Результаты оценки селекционного материала по восприимчивости к семенной инфекции и технологическим свойствам 89
Выводы 95
Практические рекомендации 97
Список литературы 98
Приложения 109
- Развитие исследований по голозерному ячменю
- Агроклиматические ресурсы Кузнецкой котловины
- Линейные параметры и форма зерновки у голозерных сортов ячменя
- Выравненность и масса 1000 зерен у сортов голозерного ячменя
Введение к работе
Разнообразие природно-климатических условий Сибири с нестабильным гидротермическим режимом обусловило развитие сельского хозяйства, ориентированного на стабилизацию отрасли растениеводства за счет совершенствования системы севооборотов и структуры посевных площадей по видам растений, внедрения энерго - и ресурсосберегающих технологий с использованием техники нового поколения, оптимизации системы защиты растений от болезней и вредных насекомых, выведения и внедрения в производство новых высокопродуктивных сортов полевых культур. Одним из основных критериев был и остается фактор экологической эффективности. В совокупности это является обоснованием в выборе к выращиванию той или иной культуры, ее доли в общей структуре посевных площадей. В силу нового экономического развития взят курс на полное самообеспечение хлебом, поэтому основную долю в производстве занимает яровая пшеница. В структуре посевных площадей Кемеровской области за последние четыре года (2003-2006 гг.) она занимает свыше 60 %, затем идут ячмень и овес (16-20 %). Долгие годы ячмень имел лидирующие положение. В России его высевают почти на 9 млн. га, в Сибири - около 800 тыс. га. В Кемеровской области площади с 1975 года (385,5 тыс. га) снизились более, чем в три раза и в 2006 г. составили 132,4 тыс. га, которые засевают разными сортами пленчатого ячменя.
В последнее десятилетие в очередной раз возник интерес к производству сортов с голым зерном. Он продиктован уникальностью голозерного ячменя - повышенным содержанием белка и незаменимых аминокислот в семени (Рего Р, 1931; Сверкунов В. К., 1950; Ходьков А. Е., 1985; Hijikurn S. et al., 1986), бета-глюконата, стекловидности, натуры зерна и других биохимических и технологических показателей, повышающих кормовые достоинства (Аниськов Н. И., Козлова Г. Я., Мирюк С. С, 2002; Цандекова О. Л., Неверова О. А., Заушинцена А. В., 2002; Якунина Н., 2003;
Rossnagel В, Harrvey В., Bhatti R. , 1985; Newman С W. , Newmam R. K., 1998) и производственное значение (Орлов А. А., 1935; Yeung J. Vasanthan Т., 2001; Agu R. S. et. al., 2002 и др.).
В Сибири выведено четыре сорта: Омский голозерный 1, Оскар, Омский голозерный 2, Арчекас. Три первые из них успешно прошли государственное испытание и внесены в Госреестр сортов, допущенных к возделыванию в производстве. В структуре посевных площадей Омской области сорт Омский голозерный 1 занимает около 2500 га. Результаты государственного сортоиспытания на территории Кемеровской области свидетельствуют о том, что в зависимости от влагообеспеченности зоны и технологической дисциплины урожай голозерных сортов ячменя в среднем за четыре года (2003-2006 гг.) составлял от 62,4 % Барачатский ГСУ и до 91,6 % Мариинский ГСУ по отношению к пленчатым сортам. Среди голозерных сортов по зерновой продуктивности лидирует Омский голозерный 1, но и он лишь на Яшкинском сортоучастке был на 6,2 % продуктивнее пленчатого стандарта. Очевидно, что существуют факторы, ограничивающие внедрение новых голозерных сортов ячменя, увеличение их доли в общей структуре посевных площадей. Они не соответствуют по физиологическим, технологическим и хозяйственным параметрам суровым природно-климатическим условиям и не гарантируют стабильное получение зерна. Поэтому исследования, направленные на изучение мирового генофонда голозерного ячменя в условиях Сибири, выявление генетических источников ценных биохимических свойств и хозяйственных признаков с дальнейшим использованием в селекционных программах по выведению новых сортов актуальны и своевременны.
Цель исследований - изучение изменчивости морфологических, технологических, физиологических и биохимических свойств у сортов голозерного ячменя. Задачи исследований:
изучить линейные параметры зерновки образцов ячменя;
определить засухоустойчивость, солевыносливость сортов на стадии проростков зерна;
— определить степень травмируемости (обрушения зародыша и
образования трещин плодовой оболочки) семян в результате обмолота
и подработки;
— выявить уровень восприимчивости сортов к семенной инфекции;
оценить перспективность использования сортов для селекционной работы по технологическим и биохимическим показателям семян: крупности, выравненное, массе 1000 зерен, натуре зерна, стекловидности, содержанию сырого протеина и лизина в зерне;
выделить и рекомендовать для использования в практической селекции источники ценных биологических свойств и технологических параметров семян;
оценить новые голозерные линии по комплексу свойств и признаков;
разработать элементы программы селекции голозерного ячменя на повышение физиологических, технологических свойств и признаков семян.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях Кемеровской области определены факторы, ограничивающие расширение посевных площадей под сортами голозерного ячменя: выбиваемость зародыша (3,5-12,0 %), трещины плодовой оболочки (1-3,6%), инфекционная пятнистость зерновки (5-45 %), сильная восприимчивость к семенной инфекции (Ustilago hordei (Pers.) et Kell. - 6 - 41 %; Helminthosporium sativum P. et B. -8 -70 %; грибы рода Fusarium - 11 - 74 %; Altemana
hordei Saw. — 15 — 35 %, низкая продуктивность - 62,4 % - 91,6 % к показателю пленчатых сортов.
Изучена и ранжирована по физиологическим, технологическим и биохимическим свойствам с выделением генетических источников, пригодных для использования в практической селекции, коллекция голозерных сортов ячменя. Создан качественно новый исходный материал с высокими технологическими и биохимическими показателями зерна.
Практическая ценность результатов исследований
Использование морфо - физиологических, биохимических методов оценки исходного материала позволило выделить и рекомендовать для использования в селекции генетические источники:
- с овальной формой зерновки максимальной толщины (2,8 — 2,9 мм), Алар - Эрд - Эне (Монголия), Нога (Нидерланды), 1218 -524 (Чехия), S - 257 (Мексики), 25673 / 75 (Германия);
- с лучшим развитием и интенсивностью работы (>1,0) зародышевых
корней (Алар - Эрд - Эне), 1218 - 524);
- солевыносливости: Алар - Эрд - Эне (Монголия), Korona Zaschego
(Польша), Morrell (Австралия);
засухоустойчивости: (Кагап -3, Кагап -18 из Индии, Condor из Канады, S
257 из Мексики и др.)
- высокой жизнеспособностью (90,8 - 96,7 %): (S — 257 (Мексика), Кагап
-3 (Индия), Алар - Эрд - Эне (Монголия), Namoi (Австралия);
высокой массы 1000 зерен (55,0 г)- Алар - Эрд — Эне (Монголия);
повышенной (681 -720 г/л) и высокой (> 720 г/л) натурой зерна (Омский голозерный 1 (Россия), Кагап -3 (Индия), Нога (Нидерланды), Алар - Эрд
Эне (Монголия), Namoi, Morrell (Австралия);
с высокой стекловидностью (90 - 100 %) (Белорусский 76 (Беларусь), Westen dorf Tirol (Австрия), Кагап -18 (Индия), Morrell (Австралия)и др.;
- с высоким содержанием белка в зерне (16,6 - 17,8 %) в зерне (25683 / 73 (Германия), 1218 - 524 (Чехия), Кагал -4 (Индия), Кагап -18 (Индия) и др. В результате скрещивания голозерных сортов (Нога, Condor) с высокопродуктивными пленчатыми (Эльф, Петр) созданы перспективные селекционные линиии с более высокой крупностью семян (на 26,5 — 32,1 %), жизнеспособностью ( на 11,7 - 21,6 %), стекловидностью (на 16,0 — 26,0 %) и массой зерна сім" (на 8,5 - 49,6 %), чем у стандартного сорта Омский голозерный 1. Это образцы - КМ 75, КМ 76 (Condor х Эльф), КМ 78, КМ 80 (Condor х Петр), КМ 84 (Нога х Эльф), КМ 87 (Эльф х Condor) и другие.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на
заседаниях научно-методического семинара кафедры ботаники Кемеровского
государственного университета «Генетико-селекционные и
физиологические методы исследований в селекции растений» и на заседании Кемеровского отделения РБО (г. Кемерово, ноябрь 2006 г., октябрь 2007 г.), на II международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых КемГУ (г. Кемерово, апрель 2007 г.), на 10-й генетико-селекционной школе СО РАСХН (г. Новосибирск, апрель 2007), на заседании кафедры ботаники Кемеровского государственного университета (ноябрь 2006, октябрь, ноябрь 2007), на международной научно-практической конференции «Наука и инновации агропромышленного комплекса» (г.Кемерово, октябрь 2007).
Основные положения, выносимые на защиту диссертации: 1. Причинами, ограничивающими расширение посевных площадей и внедрение голозерных сортов ячменя в производство, являются: выбиваемость зародыша (3,5 - 12,0 %), трещины плодовой оболочки (1,0-3,6 %), инфекционная пятнистость зерновки (5 - 45 %), сильная восприимчивость к семенной инфекции: Ustilago hordei (Pers.) et Kell. - 6-41 %, Helminthosporium sativum P. et B. - 8 - 70 %, грибам рода
Fusarium 11-74 %, Altemaria hordei Saw.- 15-35 %, недостаточная устойчивость к эдафическому стрессу (засухе, засолению почв), низкая зерновая продуктивность - (62,4 % - 91,6 % к показателю пленчатых сортов).
Выделенные из коллекции мирового генофонда ВИР источники с высокими адаптивными свойствами и высоким качеством зерна послужат базой для реализации программы по селекции голозерного ячменя.
Использование в скрещиваниях высокотехнологичных голозерных и пленчатых сортов ячменя позволит создавать качественно новый исходный материал для селекции.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 123 страницах компьютерного текста, содержит 19 таблиц, 11 рисунков и 13 приложений. Список используемой литературы включает 142 наименования, в том числе 54 на иностранном языке.
Развитие исследований по голозерному ячменю
Согласно современным представлениям род Hordeum L. делится на два подрода: 1. Hordeum L. (ячмень); 2. Hordeastrum (Doell.) Rouy - ячменные травы (Культурная флора СССР: Т.2 4.2. Ячмень, (1990). В свою очередь подрод Hordeum L. представляет собой один вид (Hordeum vulgare L.), в котором выделены два подвида: sybsp.vulgare L. - ячмень многорядный и sybsp. Distihum (L.) A.Trof. — ячмень двурядный. В пределах каждого подвида выделяют группы пленчатых и голозерных разновидностей. По последним сведениям известно 58 разновидностей многорядного голозерного ячменя (convar coeleste) и 38 разновидностей двурядного голозерного ячменя (convar distichon) .
Н. И. Вавилов (1926,1957) в научных трудах о центрах происхождения и о мировых ресурсах хлебных злаков и других видов растений показал значение эволюции культурного и дикого ячменя в первичном центре их происхождения - в странах Передней Азии: Турции, Сирии, Израиле, Трансиордании, Месопотамии и государств современного Закавказья. Здесь он отметил огромное разнообразие как пленчатых, так и голозерных разновидностей ячменя. Кроме того, в числе древних центров происхождения, заслуживающих внимания в качестве каналов для отбора генетических источников и доноров по многим направлениям селекции (скороспелость, иммунитет к болезням, качество зерна и др.), он обозначил Северо- Восточную Африку (горные районы Эфиопии) и Юго-Восточную Азию (Китай, Японию, Тибет, Непал), где сильнее всего выражен полиморфизм многорядного и двурядного пленчатого и голозерного ячменя. Оттуда ячмень проник во все страны и на все континенты и прошел длинный путь в своем развитии от первых примитивных форм до современных сортов, пригодных для разных технологий возделывания и переработки полученного сырья (Трофимовская А. Я., 1972).
К концу 40-х годов прошедшего столетия опубликована научная работа А.Г. Быковца (1949), в которой по результатам изучения мировой коллекции ВИР он выделил 16 географических типов голозерного ячменя: 1. Абиссинский, включающий разновидности: coeleste, himalayense, revelatum, nudum, nigrinudum, duplinigrum. 2. Аравийский, представленный разновидностями: nudum, viride, nudideficiens, coeleste. 3. Анатолийский, представленный разновидностью nudum. 4. Дагестанский, который включает разновидности: nudum, viride, nudideficiens,daghestanicum. 5. Египетский, представленный разновидностью nudum. 6. Высокогорный южно-азиатский тип включающий разновидности: coeleste, himalayense, ankoborense, revelatum. 7. Иранский, представленный разновидностями coeleste, himalayense. 8. Индийский, представленный разновидностями coeleste, himalayense, violaceum, nudum, nudideficiens, janthinum, asiaticum. 9. Монгольский с разновидностями: coeleste, himalayense, violaceum, revelatum, ankoborense, trifurcatum, kobdicum, gobicum, mongolicum, urgacum, chalumicum, sessilifurcatum, hangaicum, nudipyramidatum. 10. Китайско-японский яровой тип, состоящий из разновидностей: brevisetum, glabribrevisetum, nudijaponicum, nanum, mikruram, nudinipponicum, sinojaponicum. 11. Китайско-японский озимый тип с разновидностями: brevisetum, nudijaponicum, subnudipyramidatum, nanum, micrurum, nudipyramidatum. 12. Японский гибридный высокорослый яровой тип, включающий разновидности: coeleste, himalayense, violaceum, revelatum, nudipyramidatum. 13. Японский гибридный высокорослый озимый тип, включающий все разновидности предыдущего типа и ancoberense, sinojaponicum, hadake. 14. Средиземноморский тип с разновидностями: coeleste, himalayense, violaceum. 15. Итальянский тип, представленный разновидностями: coeleste, himalayense. 16. Североевропейский тип с разновидностями: coeleste, himalayense. В разработанной коллективом ученых ВНИИР им. Н.И. Вавилова к началу 90-х годов прошедшего столетия монографии «Культурная флора СССР: Т.2 4.2. Ячмень» описано 36 агроэкологических групп ячменя, и в 12 из них можно обнаружить разновидности голозерных образцов. Наиболее богаты ими абиссинская, индийская, китайская, монголо-тибетская, японская агроэкологические группы.
Интерес к выращиванию голозерного ячменя в нашей стране то угасает, то вновь усиливается уже на протяжении 200 лет. Еще в 1805-1809 г.г. Фон Кремер под Тобольском испытывал наряду со многими культурами (топинамбуром, люцерной, яровой пшеницей и др.) голозерный ячмень из Англии (Иваненко А. С, 1990). Через 25-30 лет на полях опытного хутора 10 линейных войск, учрежденного в 1828 г. и расположенного вблизи г. Омска, среди образцов пленчатого ячменя по предписанию генерала Вельяминова высевали голозерный Гималайский ячмень, который он получил от начальника Нерчинских горных заводов (Вараскян, Катин-Ярцев, 1986). Этот образец был требователен к почвенному плодородию, сильно реагировал на дефицит влаги и норму высева, имел сильное, но не синхронное кущение и созревание, зерно при влажной погоде в уборку могло прорасти. Вместе с тем образец имел хорошо озерненный колос и достаточно крупное зерно. Масса 100 зерен равнялась одному золотнику или 4,268 г. По современным меркам масса 1000 зерен могла быть около 42-43 г.Заушинцена А.В., 2002 Н.А. Сурин, Н. Е. Ляхова (1993) в своей монографии «Селекция ячменя в Сибири» упоминают, что в условиях Восточной Сибири этот образец проявил высокую холодостойкость и устойчивость к осыпанию в период созревания зерна. Посевы на Омском опытном хуторе погибли в результате засухи.
Агроклиматические ресурсы Кузнецкой котловины
Кузнецкая котловина расположена в юго-восточной части Западно-Сибирской низменности на территории 95,5 тыс. км", административно соответствует Кемеровской области. На западе она окаймлена Салаирским кряжем, а на востоке - Кузнецким Алатау. В южной части оба кряжа сливаются с Алтайскими горами.
Климат резко - континентальный, определяется сложным взаимодействием циркуляционных факторов и характером подстилающей поверхности. Отрицательное влияние на его формирование оказывают проникающие холодные арктические массы воздуха с севера, особенно интенсивные зимой и весной. В связи с этим возделываемые сорта ячменя должны обладать высокой холодовыносливостью на ранних этапах роста и развития. Особенностями климата являются холодная и многоснежная зима с умеренными, иногда сильными ветрами и метелями, а также жаркое и короткое лето с непродолжительными переходными периодами весны и осени.
Теплый период (с температурой выше 0С) начинается со второй декады апреля, длится до второй декады октября и в среднем составляет 175-195 суток. Продолжительность периода с температурой выше 10С и длительность безморозного периода в основном близка по территории и составляют 105-125 суток. Среднемесячная температура воздуха самого холодного месяца (января) - -17,5 -19,5, а в отдельные дни зимы опускается ниже -40С. Самый теплый месяц (июль) характеризуется средний температурой воздуха +16 - +18С. Максимальное ее значение летом достигает +38С, причем, главной отличительной особенностью являются резкие перепады дневных и ночных температур от +18- +20С до 6-12С, что также неблагоприятно отражается на развитии злаковых культур. Длительность солнечного сияния изменяется по территории в значительных пределах (от 1720 до 2190 часов). Продолжительный световой день (15-18 часов) благоприятствует развитию ячменя.
Осадки распределяются крайне неравномерно как по зонам области (от 300 до 700 мм), так и по времени выпадения. За май - сентябрь бывает 250-350 мм, наибольшая часть из них наблюдается во второй половине лета (июль-август).
По тепло - и влагообеспеченности выделены три агроклиматические зоны: 1-подтайга пригорий, 2- северная лесостепь; 3- тайга гор и предгорий. Зона 1 включает подтаежную и северную части Беловского, Гурьевского, Ижморского, Кемеровского, Крапивинского, Прокопьевского, Мариинского, Новокузнецкого, Тяжинского, Топкинского, Чебулинского, Юргинского, Яйского, Яшкинского районов. Почвы в основном светло-серые, серые и темно-серые лесные. В небольшом количестве имеются выщелочные и оподзоленные черноземы. Климатические условия позволяют возделывать скороспелые сорта ячменя с высокой холодостойкостью.
Зона 2 представлена южной и центральной частью Беловского, Кемеровского, Ленинск-Кузнецкого, Новокузнецкого, Прокопьевского, Промышленновского, Топкинского, Юргинского, Крапивинского районов. Почвы — выщелочные и оподзоленные черноземы, среди которых есть среднегумусные и тучные. Это основная зона производства ячменя. Благоприятный гидротермический режим и плодородие почв позволяют получать урожай ячменя до 3,5-4,0 т/га в благоприятные годы. В недостаточно увлажненных подрайонах требуются засухоустойчивые сорта. Зона 3 занимает южную часть Гурьевского, Ижморского, Кемеровского, Новокузнецкого, Таштагольского, Тисульского, Чебулинского, Яйского районов. Преобладающими являются горно-таежные и дерново- оподзоленные почвы. Пахотных земель мало и располагаются они в долинах рек и чаще всего используются под овощеводство. 2.2. Условия проведения опытов По данным метеопоста п. Новостройка Кемеровского района, погодные условия в годы исследования были различными как по температурному режиму, так и по влагообеспеченности (рис. 2, рис. 3, приложение А, Б). В 2005 году начало вегетации отмечено недостатком влаги (на 31 мм ниже нормы), но і температурный режим при этом был на 0,8 С выше нормы. Период выхода в трубку сопровождался высокой температурой (до 19,6 С), и был выше нормы на 1,6 С. Одновременно наблюдался недостаток увлажнения (79,7 % от нормы). Высокая температура и- большое количество осадков в третьей декаде июля и первой декаде августа способствовали благоприятному созреванию зерна. В целом за сезон сумма осадков составила 238 мм. -
В 2006 году наблюдался небольшой недостаток влаги в начале периода- вегетации ячменя (на 20,5 % ниже средних многолетних показателей), но-температура была на уровне нормы (9,6С). В июне и июле температура воздуха (на 0,2 - 2,8 С) и количество осадков (на 4 — 34 мм) превысили среднее многолетнее значение. Период налива зерна проходил в условиях переувлажнения в сочетании с высоким уровнем теплообеспеченности. В период уборки урожая шли дожди при пониженной температуре воздуха, что неблагоприятно сказалось на формировании семян и общей урожайности голозёрного ячменя. Особенностью вегетационного периода 2007 года было сильное переувлажнение почвы (на 161 % выше среднего многолетнего) в течение всего лета. В мае наблюдалась достаточно тёплая погода (на 1,9 С выше среднего многолетнего показателя) с большим количеством осадков (на 21 мм выше среднего многолетнего).
Линейные параметры и форма зерновки у голозерных сортов ячменя
Для характеристики сорта имеет значение форма зерновки. Это сортовой признак, который определяется с брюшной стороны зерновки. Форма может быть: 1- удлиненной, что определяет повышенная концентрация массы эндосперма в верхней части зерновки; 2- эллиптической — эндосперм расположен равномерно; 3- ромбической — масса эндосперма сконцентрирована к средней зерновке; 4 - округлой. Ограничений по принадлежности формы зерновки, к какой - либо разновидности не существует. Практика показывает, что предпочтение отдается сортам с элиптической формой зерновки. Это особенно важно для голозерных форм, при создании которых надо стремиться, чтобы зародыш не выходил за пределы зерна (Ходьков Л. Е., 1985). Важное значение имеют его размеры. От этого зависит степень травмируемости и качество подработки на сортировальных машинах. Если зародыш сильно выпячивает за пределы зерновки, то возникает высокая опасность его выбивания в процессе обмолота колосьев и подработки на семяочистительных машинах. Крупные зерна легче отделить от семян сорной растительности. Селекционеры стараются в популяции гибридов отбирать рекомбинанты с укороченным, но толстым зерном. Нами проведены линейные замеры зерновок у коллекционных сортов ячменя.
По ширине выделен только один сорт Алар-Эрд-Эне- (4,0 мм) достоверно превышающий стандарт, а по толщине - Нога (Нидерланды)- 2,9 мм. Следует отметить, что в условиях самого неблагоприятного по гидротермическому режиму 2006 г. все показатели были снижены, а в наиболее увлажненном в начале вегетации и теплом в период формирования семян 2007 г. наблюдалась тенденция к повышению показателей. На этом фоне стабильную длину зерновки сохранил индийский сорт Кагап - 18 - 6,2-6,3 мм; ширину - Namoi из Австрии (3,8- 3,9 мм) и S-257 из Мексики (3,5- 3,6 мм); толщину: Ц-99-2837 (2,2- 2,3 мм); К-23007 (Дания) -2,6- 2,8 мм; Morrell, Westen dorf Tirol (Австрия)- 2,8 и 2,4- 2,5 мм, образец 1218-524 (Чехия)- 2,7-2 ч ,6 мм, Nadgiz Podhala (Польша) - 2,5 мм и Korona Zaschego из Польши 2,4-2,6 мм, S-257- Мексика-2,8 мм, Olga из Мексики - 2,7- 2,8 мм; Кагап -3 из f Индии- 2,4- 2,5 мм.
Внутри групп сортов самым изменчивым признаком является длина Г зерновки. У 19,0 % сортов наблюдались колебания по длине зерновки; у 23,8 %- по ширине; у 28,6 % - по толщине. Стабильные показатели по ширине и толщине зерновки были у 9,5 % сортов, по длине и толщине - у одного сорта из Дании -5,8 %. Несколько укороченной (7,4-8,3 мм) по сравнению со стандартным сортом Омский голозерный 1 (9,2 мм), но более утолщенной зерновкой (2,8 мм против 2,6 мм) характеризуются сорта: Condor (Канада), S-257 (Мексика).
У 6,6 % сортов, в том числе и у Омского голозерного 1 форма зерновки была эллиптической; у 4,8 % - ромбической; у 23,8 % - удлиненной. В коллекции выделен образец с укороченной зерновкой (7,2 мм), достаточной ширины (3,8 мм) и максимальной толщины зерновки (2,8 мм). Это образец 25683/73 (К- 27730) из Германии (рис 4. 2). По результатам двух видов анализа, есть возможность выбрать в качестве родительских форм для гибридизации сорта с эллиптической формой зерновки (Омский голозерный 1, Алар-Эрд-Эне, Беларусский 76 и др.) и образцы с максимально возможной толщиной (2,8-2,9, мм) : Алар-Эрд-Эне (Монголия), S-257 (Мексика), Нога (Нидерланды), 1218-524 (Чехия).
От количества и степени развития корневой системы в первую очередь зависит интенсивность развития надземной части растений и их биологическая и хозяйственная продуктивность.
Большое количество зародышевых корней помогает противостоять быстро наступающей весенне-летней засухе, почвенному засолению, закисленню (Петункина Л. О., и др., 2001). Доказано, что растения из семян, проросших большим количеством корешков, скорее переходят к автотрофному питанию и в последствии у них образуется больше узловых корней.
Морфология корней, динамика их развития находят отражение в многочисленных научных трудах (Кузьмин В. П., 1965; Добрынин Г. М., 1969; Лошак И. Ф., 1971; Кривченко В. В.,1979; Калинина С. Л., 1988). Установлена решающая роль зародышевых корней в формировании урожая в острозасушливые годы, значение первичных (зародышевых и колеоптильных) корней в снабжении влагой и питательными веществами главного стебля по сравнению с дополнительными побегами одного и того же растения. Н. А. Сурин, Н. Е. Ляхова (1993) установили положительную сопряженность образцов шестирядного ячменя между числом зародышевых корней и числом зерен с главного колоса (г= 0,598) и предположили, что отбор по количеству зародышевых корней будет способствовать эффективности селекции на повышение продуктивности колоса. Ученые не наблюдали устойчивой положительной связи между числом зародышевых корней и продуктивной кустистостью у шестирядного и двурядного ячменя. Наряду с этим в научной литературе достаточно убедительного материала о значимости зародышевых корней в благополучном протекании физиолого-биохимических процессов на уровне всего растительного организма (Климашевский Э. Л., 1991; Ведров Н. Г., 1974 и др.).
Выравненность и масса 1000 зерен у сортов голозерного ячменя
Выровненность зерна - это однородность по форме и размерам зерен. Косвенно она отображает его крупность. Крупное или средней крупности зерно легче перерабатывать, особенно на крупу. В этом случае получается высокий выход крупы и лучшее качество продукции. Выровненность определяют одновременно с крупностью на одном или на двух смежных ситах. Наиболее ценным является зерно, остающееся при просеивании его через сито с отверстиями 2,5 х 20 мм. Для первого класса содержание крупных зерен должно быть не менее 85%, для второго класса - не менее 60%. По ГОСТу 5060-49 установлены три группы выравненное: 1. высокая - соотношение суммы двух смежных фракций к массе всей пробы выше 80%; 2. средняя - от 70 до 80%; 3. - низкая от 6 до 70%.
Судя по нашим исследованиям крупность зерна сильно подвержена влиянию погодных условий (табл. 12). В 2005 г. она составила в среднем по опыту -54,4%, в 2006 г. - 51,1%, а в 2007 - 52,6%. Но такие близкие показатели не отражают сортовых различий. У стандартного сорта Омский голозерный 1 она варьировала в пределах 52,6 - 55,2% и не отвечала требованиям государственного стандарта. Не выявлено сортов голозерного ячменя соответствующих первому классу (не менее 85%), но выделены 10 сортов в 2005 г., 8 сортов - в 2006 г. и 10 сортов в 2007 г., которые можно отнести ко второму классу. Образец 25683/73 (Германия) в 2007 г. имел этот показатель 82,5%, но ожидать от него гарантированной стабильности признака невозможно, так как в предыдущие годы, это не подтвердилось.
По сходу зерна со смежных сит (2,5x20мм и 2,2x20мм) выявлена достаточно высокая выравненность зерна у сорта Омский голозерный 1 — 80,1 - 96,5%. На уровне первой группы за три года исследований выделено 47,6% сортов, в том числе: Namoi, Morrell, Нога, Condor и др. В группе со средней выравненностью зафиксировано 33,3% сортов: Белорусский 76, Schonkin, Karan 3, Karan 4 и др.
В силу биологических особенностей культуры и не отработанности материала ожидать их улучшения по изучаемым признакам можно путем закрепления на генном уровне. Для этого, в первую очередь, необходимо расширить поиск крупнозерных сортов со стабильным проявлением признака в условиях Сибири в коллекции из мирового генофонда и вовлечь их в гибридизацию. Второй путь улучшения голозерного ячменя возможен через использование в системных скрещиваниях генетических источников крупнозерности из генофонда пленчатого ячменя. Косвенным показателем крупности зерна является масса 1000 зерен (табл. 13). В среднем за 2005-2007 гг. она составила 40,4 г и варьировала от 30,9 г (CJ 11073), до 55,0 г (Алар-Эрд-Эне), но при этом у 66,7 % сортов не превысила 40,0 г.
У стандартного сорта Омский голозерный 1 масса 1000 зерен варьировала от 46,0 г (2006 г) до 50,0 г (2005 г), а в среднем составила 48,1 г. Достоверные отличия в лучшую сторону во все годы исследований имел лишь один сорт Алар-Эрд-Эне (Монголия). По этому признаку он привысил стандарт на 10,0-21,7 % и может быть генетическим источником высокой массы 1000 зерен. Вместе с тем такие показатели не подтверждают высокой крупности, по значениям которой сорт отнесен ко второму классу. По выровненности (82,4-89,0 %) он отвечает требованиям первой группы (ГОСТ -5060-49). По результатам комплексной оценки может быть генетическим источником высокой массы 1000 зерен в сочетании с высокой выравненностью.
Расчет коэффициентов корреляции между выраженностью признаков массы 1000 зерен и крупности зерна, а так же его выравненностью у изучаемого набора голозерного ячменя показал зависимость средней силы (г=0,47-0,51 соответственно). Возможно, это связано с особенностями физиолого-биохимических процессов, происходящих в зерновке. Обычно содержание белка в зерне у голозерных сортов ячменя выше, чем у пленчатых (Цандекова О. Л. и др., 2002), вместе с тем давно доказано, что высокобелковые и высоко лизиновые ячмени, имеют меньшую массу 1000 зерен (Лукьянова М. В. и др., 1990). Однако это не является основанием к тому, чтобы прекращать поиск генетических источников с высокой массой 1000 зерен и его крупностью, среди мирового генофонда голозерного ячменя.
