Введение к работе
Зерно злаков - незаменимый продукт питания для людей и основа рационов кормления сельскохозяйственных животных. Оно является базой аграрного производства современной цивилизации.
В России ячмень - одна из наиболее распространенных и урожайных зерновых культур. Он занимает 25-30 % (или 12-16 млн. гектаров) зернового поля. (Романенко Г.А., Комов Н.В., Тютюнников А.И., 1996). В Центральном регионе России, имеющем большой промышленный и аграрный потенциал при высокой плотности населения, ячмень занимает одну из основных позиций в зерновом балансе. Площади посева культуры составляют от 1,5 до 2,0 млн. га. Основную массу зерна (около 70%) расходуют на кормовые цели (Ракипов В.Г., 1978). Другой крупный потребитель - пивоваренная промышленность. Зерно ячменя используют также в пищевой, медицинской, кожевенной промышленности и других отраслях. Высокая народнохозяйственная значимость определяет важность селекционной работы с культурой. Нуждаются в уточнении как перспективные селекционные цели, так и краткосрочные задачи. Необходим синтез нового исходного материала и совершенствование принципов организации селекционного процесса.
Актуальность темы исследований состоит в необходимости селекционного совершенствования культуры ярового ячменя в Нечерноземье по комплексу биологических, агрономических и технологических показателей и создания системы сортов для условий Центрального Нечерноземья.
Цель исследований - создание и внедрение в производство адаптированных к условиям Центрального региона России новых сортов ярового ячменя, обладающих высокой и стабильной урожайностью, устойчивостью к полеганию и поражению наиболее вредоносными болезнями, с хорошими технологическими качествами зерна.
В задачи исследований входило: проанализировать состояние, определить перспективные направления и эффективные методы селекции ярового ячменя в Центральном регионе России; изучить генетические ресурсы мировой коллекции ячменя и выделить новые источники и доноры селекционно-ценных признаков; для повышения результативности метода внутривидовой гибридизации выявить новые подходы при подборе родительских пар, разработать методы определения рекомбинационной способности с целью выделения сортов и образцов, обладающих высокими сортообразующими качествами; на основе усовершенствованных и вновь разработанных селекционно-генетических методов и приемов создать путем гибридизации, гаплоидии, использования озимых форм новый селекционный материал; определить главные направления повышения генетической устойчивости новых сортов ячменя к наиболее вредоносным болезням (пыльная
головня, мучнистая роса, сетчатый гельминтоспориоз и др.); изучить перспективы улучшения качества зерна у сортов ячменя кормового типа и селекции высококачественных пивоваренных сортов; разработать систему испытания и идентификации генотипов ячменя с высокой и стабильной урожайностью и широкой аг-роэкологической адаптацией; усовершенствовать научно-методические и организационные принципы оптимизации селекционного процесса при селекции на комплекс хозяйственно-ценных признаков; обосновать систему взаимодополняющих сортов ярового ячменя для условий Нечерноземного центра России, направленную на повышение и стабилизацию урожайности и улучшение качества зерна; создать и внедрить в производство новые адаптированные сорта ярового ячменя с высокими технологическими качествами зерна.
Условия и методика проведения исследований. Исследования выполнены в 1980-1997 г.г. в лаборатории селекции ярового ячменя научно-исследовательского института сельского хозяйства Центральных районов Нечернозёмной зоны РФ (п. Немчиновка 1, Московской области). В работе принимали участие лаборатории технологии, биохимии, физиологии и искусственного климата Московского селекционного центра в рамках целевой комплексной программы О.Ц.032 «Зерно» под руководством профессора Э.Д. Неттевича. Экологическое испытание селекционного материала проведено в Рязанском НИИПТИ АПК, Владимирском НИИСХ, Курском НИИ АЛЛ и Татарском НИИСХ.
Исходным материалом в работе служили образцы мировой коллекции ярового ячменя ВИРа, сорта отечественной и зарубежной селекции, изогенные линии с идентифицированными генами устойчивости к болезням, собственный гибридный и селекционный материал. В экспериментах использовали основные методики и схемы, общепринятые в селекционных, научно-исследовательских учреждениях и в Государственном сортоиспытании.
Математическую обработку экспериментальных данных проводили путем вариационного, дисперсионного, корреляционного анализов и другими методами биологической статистики (Федин М.А., Силис Д.Я., Смиряев А.В.,1980; Доспехов Б.А., 1985; Смиряев А.В. Гохман М.В., 1985; Кильчевский А.В., Хотылева Л.В., 1985 и др.), а также путем использования пакета программ для персонального компьютера «Matstatistic».
Научная новизна работы. Дан исторический обзор развития культуры ярового ячменя в Центральной России. Проанализирован сортовой состав и тенденции его изменения исходя из требований и уровня производства. Из мирового генофонда ячменя выделены источники селекционных и хозяйственно-ценных признаков. Путём использования их генплазмы синтезированы регионально адаптированные доноры. Создан новый исходный материал. На основе данных многолетних полевых экспериментов, лабораторных исследований и теоретических обобщений определены основные направления повышения эффективности се-
сции ячменя в Нечерноземном центре. Повышена практическая результатив-:ть селекционных работ за счёт использования различных методов создания [етического разнообразия (гибридизация, гаплоидия, мутагенез) и разработки годов определения рекомбинационной способности родительских форм (Па-гг № 2073424). Показан характер модификационного варьирования и генетических корреляционных связей основных количественных признаков, опреде-ощих уровень и стабильность урожая ярового ячменя в Нечерноземье. Полу-яы оригинальные данные о генетическом контроле признаков устойчивости к (іезням, длине вегетационного периода, короткостебельности. Выявлены эф-ктивные гены резистентности ячменя к популяциям пыльной головни и мучни-эй росы Центрального Нечерноземья. Оптимизированы научно-методические и ганизационные принципы селекционной программы по синтезу сортов ярового меня с высокой и стабильной урожайностью и широкими адаптационными особностями. Определена структура взаимодополняющих сортов ячменя для зличных агроэкологических зон региона, основанная на принципах подбора ртов различного морфобиотипа.
Теоретическая и практическая значимость работы определяется важно-ью конечных результатов как для селекционной практики, так и для производ-ва. Сравнительный анализ различных методов создания генетического разно-разия, теоретические исследования рекомбиногенеза у ячменя, выявление секционной ценности исходных форм, определение генетического взаимодейст-я возбудителей болезней с растением-хозяином, а также адаптивных реакций роценозов на абиотические стрессы позволили увеличить результативность ансгрессивной селекции. Выделены из мировой коллекции и синтезированы івьіе доноры хозяйственно-ценных признаков, которые включены в селекцион-то программу. Среди них ряд образцов обладает высокой рекомбинационной особностью: Alexis, Maresi, Tamina, XVS 91/76 (Германия); Atos, Marion >ранция); KM-1192, Kredit (Чехословакия), Roland (Швеция), Биос 1, Эльф, Лига 192 и 824, удвоенные гаплоидные линии 1325, 1431, 1421, ПО (НИИСХ РНЗ).
Создано девять новых сортов ярового ячменя, из которых семь - Риск, Вы-ip, Биос 1, Эльф, Суздалец, Рахат и Раушан включены в Государственный ре-тр селекционных достижений РФ, допущенных к использованию. Сорта Рамос МИК 1 проходят Государственное испытание. Данная группа сортов представ-;ет собой взаимодополняющую систему, которая обеспечивает стабилизацию гажая на высоком уровне в условиях пестроты почвенного плодородия и флюк-аций метеорологических факторов в Нечерноземье.
На защиту выносятся следующие положення; l.Ha основе результатов яоголетних экспериментальных исследований, селекционной работы и теорети-:ских обобщений обоснованы главные направления селекционно-генетического
улучшения сортов ячменя в Центральном регионе РФ. 2.Из генетических ресур сов мировой коллекции ВИР выделены новые источники селекционных и хозяй ственно-ценных признаков, на основе которых методами гибридизации и биотех нологии созданы регионально адаптированные доноры. 3.Разработан новый спо соб определения рекомбинационной способности и селекционной ценности роди тельских форм при гибридизации с использованием удвоенных гаплоидных ли ний, который позволил повысить эффективность селекции ячменя в НИИО ЦРНЗ. 4.Интегральная оценка распространённости, вредоносности и потенциаль ной опасности болезней ярового ячменя в Центральном регионе дала возмож ность определить приоритеты, наиболее рациональные пути и методы селекцш ячменя на иммунитет. На фоне искусственного заражения выявлены эффектив ные гены резистентности ячменя к популяциям пыльной головни и мучнистоі росы. На их основе созданы устойчивые сорта ярового ячменя. 5.Выявлены по ложительные ассоциации хозяйственно-ценных признаков в агроценозах ячмек и корреляционные взаимосвязи, определяющие адаптированность сортов к поч венно-климатическим условиям и стабильность продуктивности (повышение гус тоты продуктивного стеблестоя при сохранении или увеличении уровня элемен тов продуктивности колоса, высокой устойчивости к полеганию, оптимальноп периода вегетации, толерантности к кислотности почв, резистентности к болез ням). б.Для повышения уровня и стабильности урожая ячменя в различных поч венно-климатических условиях региона создана и внедряется в производство сие тема взаимодополняющих сортов.
Реализация результатов исследований. Сорта ярового ячменя, созданные: процессе выполнения настоящей работы и внесённые в Государственный Реест] селекционных достижений РФ, допущенных к использованию (Риск, Выбор Биос-1, Эльф, Суздалец, Рамос и Раушан ) возделываются в сельскохозяйствен ных предприятиях Центрального Нечерноземья, Среднего Поволжья, ЦЧО, Севе ро-Западного, Волго-Вятского регионов и Западной Сибири. В регионах допуск к использованию эти сорта обеспечивают прибавку урожая, в сравнении со стан дартами, 0,2-0,5 т/га, отличаются друг от друга по длине вегетационного период (сорт Риск - скороспелый, остальные сорта - среднеспелые), направлению ис пользования (сорта Риск и Выбор-зернофуражного типа, а сорта Биос 1, Эльф др. включены в список пивоваренных сортов или могут быть использованы ка универсальные). Они представляют собой многофункциональную систему сорто различного типа для сельскохозяйственных предприятий. По новым сортам ра: вернуто первичное семеноводство.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Все союзном совещании «Производство и использование растительного белка (Краснодар, 1981), научно-практических конференциях :«Вклад молодых учены в интенсификацию сельского хозяйства Центрального района Нечерноземной зс
ы РСФСР» (Немчиновка, 1982), «Вклад молодых ученых в ускорение научно-гхнического прогресса» (Немчиновка, 1987), «Молодые ученые - сельскому хо-гаству Нечернозёмной зоны» (Москва, 1990), «Ученые Нечерноземья - развитию гльского хозяйства зоны» (Москва, 1991), «Стратегии и новые методы в селек-ии и семеноводстве с.х. культур» (Жодино, 1994), «Теоретические и прикладные сновы устойчивости региональных агроэкосистем в многоукладном с.х. произ-одстве» (Немчиновка, 1996), Международной научной конференции по селек-ии и семеноводству (Тбилиси. 1997), Координационном совещании по селекции чменя и овса (Омск, 1992), заседаниях НТС Московского Селекцентра и Учено-о Совета НИИСХ ЦРНЗ. Материалы работы экспонировались на всероссийских региональных выставках на ВВЦ, Красной Пресне, в РАСХН и др. и награжде-ы серебряной медалью.
Публикация материалов исследований. По материалам эксперименталь-ых исследований, представленных в диссертации, опубликовано 38 печатных абот.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, ыводов, практических рекомендаций и приложений. Общий объём диссертации оставляет 382 страницы машинописного текста, включая 81 таблицу и 20 рисун-ов. Список использованной литературы содержит 332 источника, в том числе 24 - иностранных авторов.
