Итоги научных исследований по селекции и семеноводству сои в восточной лесостепи Украины

Итоги научных исследований по селекции и семеноводству сои в восточной лесостепи Украины

В последние годы в Украине наблюдается значительное расширение посевов сои. В 2012 г. соя занимала 1,324 млн. гектаров, а до 2017 г. планируется довести посевные площади под культурой до 2,0−2,5 млн. гектаров, сократив при этом часть посевов подсолнечника. Несмотря на значительные успехи в селекции и семеноводстве сои, актуальность исследований возрастает из-за появления новых направлений использования соевых семян и требований пищевой, перерабатывающей и других отраслей народного хозяйства.

Анализ источников

Первые харьковские сорта сои: Староукраинская № 1, Харьковская 149 и Харьковская 152 были созданы методом отбора из интродуцированного материала в двадцатые-тридцатые годы ХХ века [1]. В дальнейшем селекционная работа по сое несколько раз прекращалась и вновь возобновлялась. В настоящее время главным заданием селекции в Институте растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН является разработка методов создания высокоурожайных ультраскороспелых, раннеспелых и среднеранних сортов сои зернового и зернокормового направлений использования с высоким содержанием белка и масла в семянах.

Методы исследования

Проведенное после возобновления в 1976 г. селекции культуры в институте исследование образцов мировой коллекции сои из ВИР им. Н. И. Вавилова и других учреждений показало, чтов условиях востока Лесостепи Украины наиболее полно реализуют потенциал продуктивности сорта среднеранней и среднеспелой групп. В 1978;1982 гг. выделены 50 образцов, превысивших по урожайности сорт-стандарт Киевская 48: Белоснежка, Терезинская 24, Кировоградская 4, Херсонская 908, Нива (Украина), Cloy, Norman, Amsoy (США), Nsc 9086−75 (Великобритания), 76−130, 76−170, 76−249, 76−254 и др. Изучение коллекции показало, что с удлинением продолжительности периода вегетации сои возрастает количество продуктивных узлов, количество бобов и семян на растении, а количество бобов на узел и выполненность бобов (количество семян в бобе) практически не изменяются. Установлен широкий диапазон изменчивостиотдельных составляющих структуры урожая: количество продуктивных узлов — 14−62 шт.; количество бобов на узел — 1,3−3,5 шт.; количество семян в бобе — 1,5−2,6 шт.; крупность семян — 42−200 г. и выделены сорта с максимальным проявлением данных признаков. При участии сортов с высокой выполненностью бобов (2,3−2,8 семян в бобе) — Амурская 41, Амурская 262, Приморская 524, Нива, Харьковчанка, Херсонская 908 и др. были созданы высокотрансгрессивные формы, которыевF3-F4 значительно превысили исходные образцы по продуктивности и скороспелости [2].

Основная часть

Изучение корреляций между индивидуальной продуктивностью растений и ее основными составляющими (количество продуктивных узлов, количество семян на узел, количество семян в бобе, масса 1000 семян) показало, что урожай семян в значительной мере определяется числом продуктивных узлов и количеством бобов на узле. Однако увеличение числа продуктивных узлов имеет отрицательную связь с выполненностью бобов и крупностью семян. Распределение исследуемых образцов на группы с минимальным и максимальным проявлением отдельных элементов структуры урожая (количество продуктивных узлов, бобов на узел, семян в бобе, масса 1000 семян) выявило, что ни один из них при максимальном проявлении не имел решающего значения в формировании продуктивности растений, в сравнении с минимальным значением этого же элемента. При максимизации одной из составляющих структуры урожая уровень проявления других в большей или меньшей мере уменьшался. При сравнении низкои высокопродуктивных сортов сои установлено, что высокая продуктивность обусловлена достоверно большим числом продуктивных узлов и большей крупностью семян при практически однаковой выполнености бобов и количестве бобов на узел. Показано, что для эффективного отбора растений по продуктивности нужно учитывать сочетание элементов структуры урожая, особенно малоизменчивых, — количество бобов на узел и семян в бобе [2].

Соя является растением очень сильно реагирующим на длину дня. Под влиянием этого фактора изменяется период ее вегетации, высота растений, длина и количество междоузлий, количество листьев, цветков, бобов, семян, индивидуальная продуктивность растений [3, с. 93]. При изучении в 1988;1989 гг. фотопериодической реакции различных сортов сои в условиях фитотрона и световой площадки были выделены сорта, практически не реагировавшие на продолжительность дня: Белоснежка, Харьковская 99, Киевская 71, (Украина), Северная 5 (Россия), 856−3-34 (Швеция), Bydoska 046, Д-11 (Польша) и др. В полевых опытахс различными сроками посева при сокращении продолжительности освещения у сортов Высокорослая 3, Пламя, Факел, Терезинская 2, Капитал, Кировоградская 4 и др. заметно снижалась высота растений, уровень урожайности и ее составляющих. Высокопродуктивные познеспелые сорта резко снижали продуктивность за счет существенного ускорения прохождения фаз цветения и сокращения периода плодообразования. Выделены сорта: Амурская 31, Киевская 48, Белоснежка, не снижающие продуктивности при ускоренном развитии, которые можно использовать в качестве источников генов фотопериодической нейтральности [2].

В результате изучения гибридов сои F1 в гибридных комбинациях: Виктория / Киевская 27, Харьковская зернокормовая / Юг 30, Харьковская зернокормовая / Киевская 27, Харьковская 66 / Мрия, Романтика / Evans в 1997;2001 гг. установлено, что максимум позитивных трансгрессий наблюдается у признаков, детерминирующих семенную продуктивность, в частности количество бобов и семян с растения, масса семян с растения. В гибридных популяциях F4-F5 выявлено большое количество трансгрессивных растений, которые превосходили исходные родительские формы по проявлению хозяйственно полезных признаков[2].

Посев в ранние сроки (одновременно с ранними яровыми культурами) тридцати сортов сои с различной продолжительностью вегетации позволил их дифференцировать по степени холодостойкости. У большинства сортов наблюдалось удлинение периода вегетации без заметного снижения урожайности. При этом сорта ранней и среднеранней групп в меньшей мере изменяли продолжительность вегетации по сравнению с познеспелыми. Наиболее холодостойкими оказались сорта Fiskeby, Шведская 840−2-7, а очень чувствительными к холоду — сорта Amsoy 71 и Evans [2].

В результате использования разнообразного исходного материала и применения методов отбора, гибридизации и химического мутагенеза создан ряд сортов, из которых занесены в Государственный реестр сортов, пригодных к распространению в Украине: Харьковская 35 (1991 г.), Харьковская зернокормовая (1993 г.), Харьковская 66 (1994 г.), Романтика (1998 г.), Мрия (1999 г.), Горизонт (2002 г.), Схидна, Фея (2004 г.), Скеля (2006 г.), Версия, Величава (2007 г.), Мальвина, Подяка (2012 г.), Спритна, Эстафета (2013 г.). С 2013 г. признан перспективным по Центрально-Черноземному региону Российской Федерации сорт Кобза. Находятся в государственном сортоиспытании сорта Роксолана, Байка, Криница (с 2011 г.), Кобза (с 2012 г.), Викторина и Писанка (с 2013 г.) Из них методом отбора созданы сорта Мрия и Величава, методом гибридизации — Харьковская 35, Харьковская 66, Горизонт, Схидна, Фея, Версия, Мальвина, Спритна, Эстафета, Кобза, Викторина, Писанка. С использованием химических мутагенов (ДЭС, НММ, НЭМ) получены сорта Харьковская зернокормовая, Романтика, Скеля и Подяка. Все сорта обладают высокой потенциальной урожайностью, адаптивностью, устойчивостью к полеганию, осыпанию семян, возбудителям болезней и вредителям. Они пригодны к механизированной уборке, имеют высокое содержание белка и масла в семенах.

Сравнение урожайности сортов сои харьковской селекции в условиях жесткой засухи показало, что при неблагоприятных погодных условиях она снижается в 2−3 раза в сравнении с оптимальными. Сорта Мрия, Схидна, Фея и Скеля были более чувствительными к засухе, чем сорта Харьковская 35, Харьковская 66 и Романтика [2].

Эффективность селекционной работы определяется наличием разнообразного исходного материала. В Национальном центре генетических ресурсов растений Украины (НЦГРРУ) сосредоточены 2046 образцов сои, охватывающих современный мировой генофонд культуры, из которых формируются базовая, признаковая, генетические, специальные, рабочие и другие коллекции, которые активно включаются в селекционный процесс. В 2006;2010 гг. выделены 94 образца с высокой урожайностью семян: Клондайк (UD0201945), 441 (UD0201877), Diechmann 11 (UD0201870) и др., которые более чем на 15% превысили национальные стандарты по урожайности. Сочетание высокой урожайности и технологичности выявлено у 73 образцов: Анатоліївка (UD0202097), Промінь (UD0202028), Забава (UD0202031) и др, из которых 45% относятся к скороспелой группе. В экстремально жестких по температуре и влагообеспеченности агрометеорологических условиях 2008;2010 гг. выделены источники засухои жаростойкости: Алмаз (UD0202309), Соер 345 (UD0202285), АСС 17 (UD0202292) [4, 5].

Важной составляющей селекционного процесса является оценка образцов сои на естественном и искуственном инфекционных фонах на устойчивость к наиболее распространенным в регионе возбудителям болезней и вредителям. В 2004;2010 гг. из 181 изученного образца были выделены 40 источников с индивидуальной и комплексной устойчивостью к фузариозу и акациевой огневке, среди которых: Сузір'я (UD0202234), Тиса (UD0202229), Вейделевская 17 (UD0202196), ОАС Shire (UD0202060), ОАС Atwood (UD0202219) и др. [4, 5].

Проведенный фитопатологический мониторинг выращенных в 2008 и 2009 гг. семян сои сортов Романтика, Фея, Скеля и Мальвина выявил, что основными причинами ухудшения качества семенного материала является его поражение возбудителями фузариоза и бактериоза. При этом решающая роль в патогенезе семян принадлежит фузариевым грибам. Установлена существенная связь (r=0,72) между удельным весом здоровых семян в образце и их лабораторной всхожестью.

Анализ жирнокислотного состава масла в созревающих семенах у сортов сои Романтика, Мрия, Горизонт, Аврора, Харьковская зернокормовая и Витязь 50 показал сортовую специфичность изменчивости содержания глицеридов жирных кислот. Установлено снижение содержания глицеридов пальмитиновой и линоленовой кислот в период между 10 и 30 днями после цветения и стабильность этого признака после 30 и до 50 дня. Содержание стеариновой и олеиновой кислот в период с 10 до 30 дня посля цветения возрастало, а затем уменьшалось до 50 дня. Содержание линолевой кислотыс 10 до 50 дня постоянно возрастало.

В результате изучения изменчивости жирнокислотного состава масла у восемнадцати различных по эколого-географическому происхождению сортов сои выявлены существенные отличия между ними по этому признаку. Установлено, что нормы реакции сортов по содержанию отдельных жирных кислот на различные погодные условия во время выращивания не зависят от генетически обусловленного жирнокислотного состава масла.

У сортов сои с различным жирнокислотным составом масла — Алмаз, Аврора и Харьковская зернокормовая — установлено наличие внутрисортовой изменчивости по этому признаку, причем размах изменчивости у сортов различный. По содержанию пальмитата он достигал 3,6%, стеарата — 1,5%, олеата — 3,0%, линолеата — 4,8%, а линолената — 2,0%. Наличие изменчивости позволяет рассматривать внутрисортовой отбор у сои на повышение или снижение содержания глицеридов отдельных жирных кислот как самостоятельный метод дивергентной селекции, особенно при параллельном использовании эффекта идентифицированных мутантных генов, регулирующих биогенез жирных кислот.

Установлена широкая изменчивость сортов соипо содержанию в семенах б-, в-, ги дтокоферолов и существенное влияние на эти признаки погодных условий периодов вегетации 2008 и 2009 гг. Содержание б-токоферола у различных сортов составляло 6,6−27,1% к сумме токоферолов, содержание в-токоферола — 0,5−4,5%, г-токоферола — 50,8−73,2%, а д-токоферола — 12,7−26,4%. Идентифицированы сортасо стабильным содержанием токоферолов при контрастных погодных условиях возделывания, к которым относятся: по содержанию б-токола — Ракиця, Fiskebi-840−5-3, F-35 R-W, INRA 654−12−12, IR-2258, по содержанию в-токоферола — Горизонт, Фея, Мальвина, Скеля, СН-54−11, Верас, F-35 R-W, INRA 654−12−12, IR-2258, IR-2259, Milvus, Navico, по содержанию г-токоферола — Горизонт, Скеля, СН-54−11, Bravalla, Fiskebi-ІІІ, EBS-709, INRA 654−12−12, IR-2258, Milvus и Navico, по содержанию д-токоферола — Верас, Fiskebi-52−17, INRA 654−12−12, IR-2258. При этом сорта с генетически обусловленным высоким уровнем содержания токоферолов, как правило, не отличаются его стабильностью по годам, и наоборот, сорта с узкой нормой реакции генотипа на условия выращивания не обеспечивают высокого уровня содержания токоферолов. По совокупности этих требований к исходному материалу для селекции на содержание токоферолов могут быть рекомендованы сорта Мальвина, Fiskebi-840−5-3, INRA 654−12−12, Aldana и образцы IR-2258, IR-2259.

Расширение посевных площадей под соей влечет к увеличению ее использования в качестве предшественника для озимой пшеницы. Потому актуальным направлением селекции сои для Лесостепии Степи Украины стало создание ультраскороспелых и раннеспелых сортов, как гарантированных предшественников для озимой пшеницы. И хотя такие сорта уступают по урожайности сортам с более продолжительным периодом вегетации, они обладают рядом преимуществ. Внедрение сортов с коротким периодом вегетации способствует расширению ареала выращивания сои. Созревание и уборка урожая таких сортов проходит при благоприятных погодных условиях, что позволяет получать высококачественную продукцию, они являются хорошими предшественниками в севообороте, менее реагируют на изменение фотопериода [6]. Внедрение скороспелых сортов сои позволит стабилизировать уровень урожайности в условиях нестабильного увлажнения во время вегетации культуры за счет более рационального использования ними весенних почвенных запасов влаги и весенне-летних осадков, а также меньшей чувствительности к летней жаре и засухе [7, 8]. К таким сортам относятся Спритна, Эстафета, Роксолана, Байка, Криниця, Кобза, Викторина и Писанка.

Проводимые в институте исследования по семеноводству сои направлены на получение высококачественных семян культуры при неблагоприятных погодных условиях во время созревания и уборки урожая. При длительном перестое посевов из-за дождливой погоды в осенний период всхожесть семян может снижаться на 25%, а часто и совсем теряться, хотя внешне семена имеют нормальный вид. Особенно подвержены потере всхожести в таких условиях семена скороспелых сортов сои [9], поэтому необходимым приемом становится предуборочная десикация посевов. Она дает возможность ускорить на 6−8 дней уборку и сохранить высокие посевные и товарные качества семян. Значение десикации возрастает при длительной задержке уборки сои из-за неблагоприятных погодных условий, при выращивании среднеи познеспелых сортов, сильной засоренности посевов сорняками. Учитывая, что семена сои способны прорастать уже через 20−25 суток после начала плодообразования, при влажности 65−80% [6, 9], можно применять десикацию в ранние сроки. Изучение в 2006;2009 гг. влияния десикации на урожайность и посевные качества семян сои сортов Романтика (раннеспелый) и Скеля (среднеспелый) показало возможность десикации семеноводческих посевов сои препаратами на основе действующего вещества дикват (150 г/л) при влажности семян 50−55%, а при необходимости даже при влажности 60−65%. При этом получают кондиционные семена, отвечающие требованиям ДСТУ 2240−93.

Заключение

В результате изучения исходного материала для селекции сои установлены закономерности формирования урожайности и ее элементов у различных сортов сои. Методом отбора созданы сорта Мрия и Величава, методом гибридизацииХарьковская 35, Харьковская 66, Горизонт, Схидна, Фея, Версия, Мальвина, Роксолана, Байка, Криница, Кобза, Викторина, Писанка, методом химического мутагенеза — Харьковская зернокормовая, Романтика, Скеля, Подяка. Выделен перспективный исходный материал для селекции сои, сочетающий различные хозяйственно полезные признаки. Изучено фитосанитарное состояние семян сои и установлено доминирование фузариоза в патогенезе семян. Определен жирнокислотный состав масла у различных сортов, исследованы его изменения в процессе созревания семян и внутрисортовая изменчивость. Изучено содержание разных форм токоферолов в семенах сои и идентифицированы сорта со стабильным содержанием токоферолов. Разработан способ десикации семеноводческих посевов культуры. Результаты исследований позволяют оптимизировать селекционный процесс у сои и ускорить создание сортов с необходимыми параметрами.

• 1. Фріденталь, С. М. Сорти сої / С. М. Фріденталь // Кращі сорти селекції Харківської станції / Під загальною ред. доктора с.-г. наук, проф. В. Я. Юр'єва. — Київ-Харків, Державне видавництво колгоспної в радгоспної літератури, 1940. — С. 159−174.
• 2. Матушкін, В. О. Селекція сої на ранньостиглість та продуктивність в умовах північно-східної частини Лісостепу України / В. О. Матушкін, О. М. Мошкова // Селекція польових культур. — Харків, 2008. — С. 360−382.
• 3. Бабич, А. О. Селекція, виробництво, торгівля і використання сої у світі / А. О. Бабич, А. А. Бабич-Побережна. — Киев: Аграрна наука, 2011. — 548 с.
• 4. Кобизєва, Л. Н. Ефективність використання цінних джерел національної колекції зернобобових культур НЦГРРУ в селекційній практиці / Л. Н. Кобизєва, О. М. Безугла, І. М. Безуглий // Селекція і насінництво. — Вип. 100. — С. 172−180.
• 5. Каталог вихідного матеріалу зернових, зернобобових культур та соняшнику для селекції на стійкість до основних хвороб і шкідників в умовах Лісостепу України / За ред. В. П. Петренкової, В. К. Рябчуна. — Харків, 2011. — 59 с.
• 6. Лещенко, А. К. Соя (генетика, селекция, семеноводство) / А. К. Лещенко, В. И. Сичкарь, В. Г. Михайлов.- Киев: Наукова думка, 1987. 256 с.
• 7. Баранов, В. Ф. Соя на Кубани / В. Ф. Баранов, А. В. Кочегура, В. М. Лукомец. — Краснодар, 2009. 319 с.
• 8. Кочегура, А. В. Селекционно-технологические аспекты стабилизации урожаев сои на юге европейской части России // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. — 2011. — Вып. № 2 (148−149). — С. 41−85.