Введение к работе
Актуальность проблемы. Широкое внедрение сои в Центральном Черноземье невозможно без селекционной проработки исходного материала, который в дальнейшем может стать основой при выведении новых сортов. При внедрении в производство сорт должен быть не только высокоурожайным и характеризоваться высоким качеством продукции, но также важно знать его отзывчивость на инокуляцию ризоторфином [Проворов, 2003; Тихонович, 2009; Кожемяков, 2011]. Поэтому работа по подбору эффективных штаммов Bradyrhizobium для каждого сорта, который включается в Госреестр селекционных достижений РФ и допускается к возделыванию в конкретной климатической зоне, является актуальным направлением селекционной работы.
В связи с этим при оценке перспективных образцов селекционерам необходимо одновременно вести работу по подбору активных вирулентных конкурентоспособных штаммов клубеньковых бактерий, вступающих в симбиоз с растением-хозяином, и изучать их симбиотическую деятельность с тем, чтобы предлагать производству не только новый сорт, но и вариант сорт-ризоторфин [Мои-сеенко Ю.В. и др., 2011], что важно не только для селекции, но и при разработке сортовой агротехнологии возделывания сои.
Цель исследований - определить симбиотическую деятельность сорта Воронежская 31 и перспективных селекционных образцов сои при инокуляции препаратами ризоторфина, которые произведены на основе разных штаммов Bradyrhizobium, и оценить их по эффективности симбиоза, выделить высокопродуктивный материал для дальнейшей селекционной работы в условиях лесостепи ЦЧР.
Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих задач:
-
Определить показатели симбиотической деятельности сортов и перспективных сортообразцов сои при обработке семян разными препаратами ризоторфина в зависимости от фазы развития растений.
-
Выделить местный штамм Bradyrhizobium japonicum, получить чистую культуру, приготовить в лабораторных условиях препарат ризоторфина и проверить его эффективность при инокуляции семян разных сортов и селекционных образцов сои в полевых условиях.
-
Определить влияние препаратов ризоторфина, полученных на основе разных штаммов клубеньковых бактерий, на биологиче-
ские и хозяйственные признаки сортообразцов сои, сравнить их эффективность и выявить лучшие варианты сорт-ризоторфин.
4. Дать экономическую и энергетическую оценку эффективности обработки семян сои ризоторфином в сравнении с контролем.
Научная новизна. Впервые дана оценка симбиотической деятельности сорта сои Воронежская 31 и перспективных селекционных образцов в разные фазы развития растений, на основе которой проведен подбор комплементарных вариантов сорт-ризоторфин, что будет способствовать повышению урожайности культуры в условиях региона.
На примере четырех сортов и трех перспективных сортообразцов сои установлено, что показатели числа и массы клубеньков, формирующихся на корнях растений сои, увеличиваются от фазы ветвления до фазы образования бобов в зависимости от препарата ризоторфина, что свидетельствует об эффективности такого технологического приема, как инокуляция семян, который следует учитывать при разработке приемов сортовой агротехнологии сои для Центрального Черноземья.
Подобраны оптимальные комплементарные пары «сорт-ризоторфин», что позволяет на основе данных о симбиотической способности сорта повысить его продуктивность.
С помощью корреляционного анализа определены стабильные признаки (число бобов и семян на растении, масса 1000 семян, число и масса клубеньков в фазе ветвления и содержание белка в семенах), которые следует учитывать при отборе ценных генотипов в селекции на продуктивность сои в условиях региона.
На основе местного штамма Bradyrhizobium japonicum произведен лабораторный препарат ризоторфина и показана эффективность его симбиотической деятельности на районированных сортах и перспективных селекционных образцах в условиях региона.
Установлено, что для роста и поддержания чистой культуры выделенного штамма бактерий Bradyrhizobium можно использовать питательную среду на основе горохового отвара, которая обеспечивает более быстрый (на 2-4 суток) рост и развитие колоний.
Практическая значимость. Впервые для сорта Воронежская 31, выведенного в Воронежском ГАУ и допущенного к использованию по пятому региону РФ, подобран наиболее эффективный иноку-лянт (лабораторный ризоторфин) на основе определения показателей
симбиотической деятельности. Прибавка урожая семян от использования комплементарной пары сорт-ризоторфин (0,46 т/га) позволяет считать инокуляцию эффективным технологическим приемом и рекомендовать его для использования в производстве.
Установлено существенное влияние препаратов ризоторфина на фенотипическое проявление хозяйственно-биологических признаков сои (урожайность, качество семян, высота растений, площадь листьев и др.).
Для определения отзывчивости на инокуляцию селекционных образцов сои на начальном этапе селекции подтверждена необходимость подбора вариантов сорт-ризоторфин для повышения продуктивности и улучшения качества семян сои.
Даны рекомендации по использованию сопряженных с показателями продуктивности признаков на основе расчетов коэффициентов корреляции (г = 0,6-0,95) для эффективности проведения индивидуальных отборов и ускорения селекции культуры в регионе.
Отобран селекционный материал, обладающий повышенной способностью к образованию эффективного бобово-ризобиального симбиоза для сопряженной селекции сорт-ризоторфин.
Установлена возможность успешного культивирования бактерий Bradyrhizobium на бобовой питательной среде (гороховый отвар).
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на факультете агрономии, агрохимии и экологии Воронежского ГАУ при обучении по профилю подготовки студентов «Селекция и генетика сельскохозяйственных культур» и при выполнении курсовых и дипломных работ (справка о внедрении содержится в приложении к диссертации).
Основные защищаемые положения
-
Число клубеньков, формирующихся на корнях растений сои в зависимости от сорта и предпосевной инокуляции разными препаратами ризоторфина, увеличивается от фазы ветвления (19,6 шт./раст.) до фазы образования бобов (42,1 шт./раст.), что свидетельствует об эффективности этого технологического приема, который следует учитывать при разработке региональной сортовой агротехнологии культуры.
-
Использование препаратов ризоторфина способствует лучшему развитию морфологических (высота растений, площадь листьев и активный симбиотический потенциал АСП) и хозяйственных признаков (урожайность, содержание белка, жира в семенах,
сбор белка с 1 га и др.) у сортов и перспективных селекционных образцов сои.
-
Установленная сопряженность продуктивности (г=0,6-0,95) и таких стабильных признаков, как число бобов и семян на растении, позволяет рекомендовать их для селекционной практики при отборе ценных генотипов, причем отбор образцов по числу бобов является наименее трудоемким, его можно проводить в полевых условиях, еще до уборки семян.
-
Инокуляция семян сои, особенно в новых районах ее возделывания, экономически (уровень рентабельности - 85,3%) и энергетически (чистый энергетический доход составляет 31,39 ГДж/га) эффективна.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были доложены автором на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Воронежского ГАУ в 2010, 2011,2012 и 2013 гг.
Результаты производственного опыта, проведенного в 2012 г. в ООО «Нива» Эртильского района Воронежской области на площади 10 га, показали, что обработка семян сои ризоторфином, произведенным на основе местного штамма бактерий, способствует увеличению урожая (28,7 ц/га против 24,3 ц/га на контроле), снижению себестоимости семян на 84,9 руб. (557,54 руб./ц против 642,44 руб./ц на контроле), увеличению рентабельности производства со 112,3 до 121,1%).
Публикации. По теме исследований опубликовано 4 работы, из них 2 - в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.
Личный вклад. Автор диссертационной работы принимала непосредственное участие в разработке программы и схемы исследований, выборе и разработке методов работы, проведении экспериментальных исследований, анализе полученных результатов, их математической обработке и формулировании выводов, обобщила экспериментальные данные, изложила их в диссертации, автореферате и опубликованных статьях. Доля её участия в исследованиях - более 90 %.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 177 страницах компьютерного текста, содержит 25 приложений, иллюстрирована 27 таблицами, 21 рисунком и состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики и производства, списка использованной литературы, который включает 144. наименования, в том числе 4 иностранных авторов.
