Введение к работе
*
Актуальность темы. В России главной продовольственной культурой является пшеница. В Краснодарском крае она занимает 37% посевных площадей и определяет величину валовых сборов зерна. Наиболее дешевым и доступным средством увеличения производства зерна является повышение урожайности за счет создания и внедрения новых сортов.
Требования к сортам постоянно повышаются, особенно при совершенствовании технологий их возделывания и изменении экономических условий хозяйствования. Создание новых сортов является сложной задачей. В каждом новом сорте приходится сочетать большое количество признаков. Это требует постоянного совершенствования селекционного процесса и использования новейших достижений генетики, физиологии, биохимии и других наук. Академик П.П.Лукьяненко (1973) создал эффективную селекционную технологию. Она опирается на развитие общих и смежных наук, заимствует отдельные достижения и применяет их в соответствии со своими задачами, разрабатывает свои методы и устанавливает, закономерности формообразовательного процесса, ведущие к созданию сорта.
Предлагаемая к защите работа посвящена разработке методов и решению некоторых теоретических и практических задач селекции озимой мягкой пшеницы, созданию изучению и внедрению новых сортов озимой мягкой пшеницы, сочетающих урожайность с высоким качеством зерна, адаптивностью и другими признаками.
Цели и задачи исследований. Основная цель исследований -разработать новые подходы в селекции озимой мягкой пшеницы на урожайность, качество зерна и устойчивость к неблагоприятным факторам среды; изучить и использовать селекционный материал, созданный академиком П.П.Лукьяненко в 1968-1973 гг; создать новые сорта и внедрить их в производство.
Для достижения поставленной цели в процессе исследований решались следующие задачи:
- разработать метод создания восстановителей фертилыгости и создать исходный материал с помощью свободного опыления мужски стерильных (мс) аналогов пыльцой образцов озимой мягкой пшеницы;
* Автор выражает благодарность академику РАСХН профессору Ю.М.Пучкову и д.с.-х.н. А.Т.Казарцевои за научную консультацию при проведении исследований и написании диссертации.
создать исходный материал, с различными размерами флагового и подфлагового листьев и положением их в пространстве. Установить наследование и связь этих признаков с основными биологическими и хозяйственно-ценными признаками;
разработать новые подходы к селекции сортов, сочетающих высокую урожайность, качество зерна и адаптивность, создать исходный материал с повышенным содержанием белка и высоким качеством зерна и определить его хозяйственную и селекционную ценность;
создать новые сорта и оценить их основные биологические и хозяйственно-цеиные признаки, размножить и внедрить их в производство.
Основные положения, вынесенные на защиту:
-
Совершенствование методов селекции на продуктивность, качество зерна и адаптивность. Эффективность использования принципов селекции и исходного материала, созданных академиком П.П.Лукьяненко.
-
Схема и метод селекции восстановителей фертильносте для гетерозисной селекции и линий с ценными признаками.
-
Методы оценки и отбора, разработанные на основе изучения наследования и связей параметров архитектоники, с продуктивностью и другими свойствами.
-
Способы и подходы селекции на сочетание продуктивности с высоким качеством зерна, в том числе с повышенным содержанием белка в зерне.
-
Принципы использования физиологических критериев для оценки селекционного материала на продуктивность и адаптивность.
-
Эффективность предложенных методов и подходов при создании новых сортов. Районированные сорта (Павловка, Краснодарская 57, Колос, Исток, Руфа, Леда, Горлица, Деметра и др.) и их основные особенности.
Научная новизна исследований. Показана возможность создания восстановителей фертильности, необходимых для создания гетерозисних гибридов и закрепителей стерильности с ценными для традиционной селекции признаками с помощью свободного опыления мс форм пыльцой образцов озимой мягкой пшеницы.
Выявлена корреляционная связь параметров верхних листьев и их положения в пространстве с урожайностью и отдельными элементами структуры урожая, с устойчивостью к неблагоприятным факторам среды. Показана вариабельность урожайности, устойчивости к отдельным видам болезней, засухоустойчивости, кустистости и круп-
- 5 -ности колоса при изменении архитектоники растения пшеницы селекционным путем. Определен вклад фотосинтетической поверхности листьев и стеблей в формирование урожая зерна у форм с различными параметрами листьев. Выявлены связи содержания белка в зерне с качеством зерна и урожайностью у различных источников и определены перспективы селекционного улучшения этих признаков. Установлена возможность отбора ценных генотипов и прогнозирования качества зерна, муки, теста и хлеба на основании их взаимосвязей между собой. Показана перспективность использования новых сортов озимой твердой пшеницы для дальнейшего улучшения качества зерна лучших сортов озимой мягкой пшеницы.
Выявлена перспективность использования отдельных физиологических критериев в селекции на продуктивность, засухоустойчивость и адаптивность. Показана целесообразность и возможность создания сортов, не требующих больших затрат на проведение первичного семеноводства. Научная новизна исследований подтверждена разработкой методов отбора и оценок, схем селекции, позволившие создать ценный исходный материал и новые сорта, сочетающие высокую урожайность, качество зерна и адаптивность.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Разработана методика и схема селекции восстановителей фертильносте при свободном опылении мс форм и методика глазомерной оценки фертильносте. Созданы формы озимой мягкой пшеницы с высокой восстановительной способностью и линии закрепители стерильности с выполненной соломиной, с высокой массой 1000 зерен (65...75 г и более), скороспелые, устойчивые к болезням, с высоким содержанием белка. Разработана методика оценки положения листьев в пространстве и метод отбора в гибридных популяциях форм с различной архитектоникой растений, позволившие создать сорта с заданными параметрами листьев. Выделены источники повышенного содержания белка и качества зерна (611Ы57, 3817h60), использование которых позволило создать сорта с повышенным содержанием белка (Исток, Руфа, Леда и Диалог) в условиях высокого агрофона.
Разработана методика отбора и прогнозирования качества муки, теста и хлеба на различных этапах селекции. С ее помощью созданы сорта "сильной" пшеницы Исток, Леда, Руфа, Горлица и Эхо. Разработан метод отбора высокоурожайных форм пшеницы по удельной плотности колоса, пригодный для выделения форм, сочетающих высокую урожайность и адаптивность. Разработан и внедрен упрошенный метод
- 6 -первичного семеноводства для сортов Колос, Исток и Партизанка. Создан перспективный селекционный материал, изучающийся на разных этапах селекции.
За годы исследований в соавторстве было создано 14 сортов озимой мягкой пшеницы. Ив них 9 районировано и 2 находятся в государственном сортоиспытании. Районированные сорта возделывались в Краснодарском крае на общей площади 1,9 млн.га и в странах СНГ (по неполным данным) - на 4,0 млн.га.
Апробация работы и публикация результатов исследований. Основные положения диссертации доложены на 10 международных совещаниях, конгрессах и встречах (Кембридж, 1971; Одесса, 1981; Чехословакия, 1982; Краснодар, 1979, 1995; Венгрия, 1989; Индия, 1985; Япония, 1994; Турция, 1995, 1996;) на 6 всесоюзных и всероссийских совещаниях (Москва, ВАСХНИЛ, 1971; Краснодар, 1981, 1983, 1995; Саратов, 1983; Таллин, 1987).
Исследования проведены в соответствии с Государственными научно-техническими программами 0.51.56, 0.51.175, 0.51.176, О.51.227(СЭВ), 04.02, 0.51.180, 0.51.150, О.ц.032,0.51.03.02.01, Р.01.02, спецтематикой и др.
По материалам диссертации опубликовано 62 печатных работы общим объемом 23 печатных листа, зарегистрировано 9 авторских свидетельств на выведенные сорта и патент на изобретение способа отбора высокоурожайных форм. Основные положения работы изложены в 42 печатных работах.
Структура работы. Диссертация изложена в форме научного доклада, состоит из 7 глав, включающих 12 таблиц и 3 рисунка, выводов и рекомендаций селекции и производству, списка опубликованных работ.
Условия, исходный материал и методика проведения исследований. Экспериментальные исследования по созданию восстановителей фертильности проводились в 1968-1973 гг., по селекции озимой мягкой пшеницы - в 1973-1996 гг.
По обеспеченности почвенно-климатическими ресурсами Краснодарский край является одной из благоприятных зон России для возделывания озимой пшеницы. Однако за годы исследований наблюдалось проявление отдельных неблагоприятных факторов: сильные пыльные бури (1969), почвенные и воздушные засухи различной степени (1972, 1975, 1979, 1981, 1983, 1985, 1994), эпифитотии ржавчины и фузариоза колоса (1973, 1987, 1988), сильное полегание посевов
- 7 -(1973, 1974) и др. Наиболее благоприятным для реализации потенциала продуктивности озимой пшеницы был 1990 г.
В качестве исходного материала использовали сорта и линии созданные в институте, а также в других научных учреждениях России и мира. В коллекционном и карантинном питомниках ежегодно изучалось 400...600 и питомнике скрещиваний 120...250 и более новых образцов.
Основной метод селекции - внутривидовая гибридизация эколо-го-географически отдаленных форм в сочетании с направленным индивидуальным отбором в ранних поколениях (П.П.Лукьяненко, 1956). Посев, фенологические наблюдения, оценки и анализы проводили по методике, принятой в институте и Государственной комиссии по сортоиспытанию с/х культур. Оценки качества зерна были проведены в лаборатории технологии зерна КНИИСХ и на кафедре технологии и переработки зерна и комбикормов Краснодарского ГТУ-, содержание белка, состав компонентов глиадина, питательных и кормовых достоинств зерна - в отделе растительного белка; устойчивость к болезням - в лаборатории селекции пшеницы на иммунитет; физиологические показатели - в лаборатории физиологии и биофизики растений; математическую обработку результатов исследований - в вычислительном центре КНИИСХ и Кубанского ГАУ; экологические сортоиспытания - в 6-8 НИИ края и республик Северного Кавказа, в трех ОПХ КНИИСХ и в 7-8 хозяйствах Краснодарского и Ставропольского краев.
Исследования по селекции восстановителей фертильности проводились лично автором под руководством академика П.П.Лукьяненко, исследование по селекции озимой мягкой пшеницы с 1974 по 1990 гг. выполнены лично автором или при его участии под руководством академика РАСХН профессора Ю.М.Пучкова, с 1991 по 1994 гг. - лично автором или под его руководством при совместном руководстве с Ю.М.Пучковым, с 1995 г. - лично автором или под его руководством.
Автор выражает признательность и благодарность за помощь в проведении исследований Л.П.Филобок, Н.И.Лысак, Т.И.Грицай, Т.С. Ли, Л.Г.Резниковой и др. сотрудникам Краснодарского НИИ сельского хозяйства им. П.П.Лукьяненко.
