Введение к работе
Актуальность проблемы. Среднее Поволжье традиционно является регионом производства высококачественного зерна твердой пшеницы. Биоклиматический потенциал этой агроэкологической зоны позволяет стабильно выращивать зерно твердой пшеницы с содержанием белка 16-17,5%, конкурентоспособное на мировом рынке. В тоже время значительные колебания условий среды, почти ежегодное действие стрессовых факторов, видовая устойчивость к которым твердой пшеницы ниже, чем мягкой, увеличивают коммерческий риск при её возделывании. В результате в период рыночных реформ посевы твердой пшеницы в России уменьшились почти в четыре раза и стабилизировались в последние годы в пределах 0,5 млн. га. (Васильчук Н.С., 2001; Евдокимов М.Г., 2006).
Основными факторами, дестабилизирующими производство твердой пшеницы, являются засуха, высокие температуры, корневые гнили, болезни листьев, колоса и повреждение вредителями. Наряду с агротехническими средствами, эффективным и экономически целесообразным способом снижения их вредоносности считается применение устойчивых сортов. Еще П.Н.Константинов (1923) считал создание устойчивых сортов основным средством борьбы с засухой. По мнению А.А.Жученко (1988, 2008) на современном этапе развития земледелия важнейшей задачей науки является мобилизация адаптивного потенциала растений. Наличие большого внутривидового разнообразия, возможности привлечения генетической изменчивости других видов пшеницы определяют в обозримом будущем селекцию твердой пшеницы на устойчивость к абиотическим и биотическим факторам среды, продукционную способность и качество как перспективную и актуальную задачу сельскохозяйственной науки в регионе.
Цель исследований - определить эффективные пути селекции яровой твердой пшеницы и создать высокопродуктивные, устойчивые к абиотическим и биотическим стрессам, качественные сорта, приспособленные к условиям Среднего Поволжья и Урала.
Задачи исследований:
- определить факторы среды, лимитирующие продукционный процесс твердой пшеницы и оценить возможности снижения их вредоносности селекционно-генетическими средствами;
- изучить особенности формирования и функционирования ассимиляционного аппарата в онтогенезе различных по продуктивности и адаптивности сортов;
- провести изучение ростовых процессов, структуры растений и донорно-акцепторных отношений в период налива зерна различных генотипов;
- оценить взаимодействие фотосинтетических, ростовых процессов, потребления и использования азота и фосфора при формировании урожая зерна;
- выявить в коллекции и создать новые генетические источники и доноры хозяйственно-ценных признаков;
- определить наиболее целесообразные изменения признаков в процессе селекции, обосновать количественные и генетические параметры моделей сортов для Средневолжского региона;
- оптимизировать методы подбора компонентов для гибридизации и отбора в гибридных и селекционных питомниках ;
- создать высокопродуктивные, адаптированные к условиям Среднего Поволжья, высококачественные сорта и оценить экономическую эффективность их возделывания.
Научная новизна работы. Впервые в условиях Среднего Поволжья исследованы генотипические особенности формирования и функционирования ассимиляционного аппарата, донорно-акцепторных отношений в период налива зерна, ростовых процессов, потребления и использования при формировании урожая зерна азота и фосфора. Методами факторного анализа определена система взаимодействия признаков, характеризующих продукционный процесс и формирование урожая зерна. Выявлены источники и созданы новые доноры высокоэффективных генов, контролирующих элементы продуктивности, уровень гомеостаза, устойчивость к патогенам (мучнистая роса, бурая ржавчина, пыльная головня), жаростойкость процессов гаметогенеза, выполненность соломины, высоту растений, качество зерна. Идентифицированы базовые генотипы, несущие коадаптированный блок генов, обеспечивающий их приспособленность к условиям Среднего Поволжья. Определены параметры моделей сортов для Среднего Поволжья. Предложена схема оптимизации селекционного процесса с применением различных агрофонов, элементов экологической селекции и эффективных методов оценки гомеоадаптивности. Созданы новые высокоурожайные сорта: Безенчукская 200, Безенчукская степная, Безенчукская 205, Марина. Они приспособленные к условиям Нижнего, Среднего Поволжья и Урала и включены в Государственный реестр селекционных достижений России по этим регионам.
Основные положения, выносимые на защиту:
- роль признаков продукционного процесса в формировании генотипических различий по урожайности зерна
- доноры хозяйственно-ценных признаков
- модели сортов яровой твердой пшеницы
- стратегия отбора генотипов в гибридных популяциях и селекционных питомниках
- новые сорта яровой твердой пшеницы для регионов Поволжья и Урала.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. В результате селекционно-генетических исследований предложены источники и доноры ряда признаков, модели сортов, стратегия отборов, что позволяет существенно повысить эффективность селекционного процесса и сократить сроки создания сортов.
Четыре сорта решением Государственной комиссии Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений, допущены к использованию: Безенчукская 200 – с 2002 года в Средневолжском, с 2003г. – в Уральском регионах; Безенчукская степная – с 2004 г. в Нижневолжском, Средневолжском и Уральском регионах; Безенчукская 205 – с 2008г. в Нижневолжском, Средневолжском и Уральском регионах; Марина – с 2009г. в Средневолжском и Уральском регионах. Сорта Безенчукская 207 и Безенчукская Нива проходят государственные испытания с 2008 и 2009 гг. соответственно.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены на международных (Саратов, 1997, 2004; Казань, 2001; Краснодар 2002; Самара, 2003;), Всероссийских (СтПетербург, 1998; Москва, 2002; Пенза 2003) и региональных (Саратов 1995; Кинель 1997; Немчиновка, 1998; Пенза 2001, 2002) научно-методических, координационных и научно-практических конференциях и опубликованы в 45 работах, в том числе одна монография, получено четыре авторских свидетельства и пять патентов.
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 403 страницах печатного текста, содержит введение, 8 глав, выводы, предложения для практической селекции и производству; включает таблиц, рисунков. Библиографический список включает наименований, в том числе иностранных источников.
Выражаю глубокую благодарность доктору с.-х. наук А.А.Вьюшкову, кандидату с.-х. наук М.Г.Мясниковой, доктору биологических наук В.В.Сюкову, лаборантам-исследователям Л.А.Родиной, Е.П.Трофимовой за ценные советы, содействие и помощь в проведении экспериментальных работ и написании рукописи.
