Анализ изменчивости генотипов коллекции льна-долгунца по основным селекционно-ценным признакам

В статье представлены результаты изучения адаптивных свойств коллекционных сортообразцов льна-долгунца по урожайности и содержанию длинного волокна, продолжительности периода вегетации, урожайности семян и высоте растений. Установлено, что изменчивость большинства признаков изучаемых сортов в большей степени вызвана влиянием условий внешней среды. Выделены сортообразцы со стабильным и потенциально высоким урожаем и содержанием длинного волокна и высокой семенной продуктивностью.

The article presents results of research into adaptability properties of collection variety samples of long-fibered flax according to productivity and the content of long fiber, duration of vegetation period, seed productivity and height of plants. We have established that changeability of most indicators of the examined varieties is mostly caused by the environmental conditions. We have selected variety samples with stable and potentially high yield and content of long fiber and high seed productivity.

В условиях меняющегося климата проблема адаптивной селекции становится весьма актуальной. Современные сорта, наряду с высоким проявлением основных хозяйственно полезных признаков, должны обладать и стабильностью этих показателей в варьирующих факторах жизни. Селекционерам необходимо знать индивидуальную реакцию разных генотипов на окружающие условия [2]. Основным подходом в этом случае следует считать выведение сорта со средней, но генетически стабилизированной урожайностью, что в долгосрочной перспективе представляет большую экономическую ценность, чем специализированный сорт с потенциально высокой, но сильно варьирующей урожайностью [11].

Анализ источников

Существуют различные методы оценки адаптивных свойств сортов: расчет отношения максимального значения признака урожайности к минимальному в разные годы; расчет дисперсии (S²) генотипов в разные годы; расчет коэффициента агрономической стабильности (А_s), показателя гомеостатичности (H_om), меры превосходства сорта (Pi) и др. [4, 8]. Наиболее широкое применение получил метод S.A. Eberhart, W.A. Russell [1]. Однако он часто неприемлем для изучения коллекционных сортообразцов по причине мелкоделяночности закладываемых опытов, а также по причине того, что метод требует длительности испытания (более 4-х лет) [8].

От того, насколько сорт устойчив к тем или иным стрессовым факторам, зависит стабильность получаемых урожаев, качество льнопродукции, а следовательно, и широта использования его в производстве [5, 10]. Поэтому в наших исследованиях была поставлена задача проанализировать степень изменчивости коллекционных сортов льна-долгунца по основным селекционно-ценным признакам.

Методы исследования

Исследования проводили на опытном поле РУП «Институт льна» в 2009;2011 гг. Почва опытных участков дерново-подзолистая, легкосуглинистая. Предшественниками в годы исследований были озимые зерновые. Агрохимические показатели почв по годам закладки опытов следующие: содержание Р₂О₅ -118,3 мг/кг почвы, 165,4 мг/кг почвы, 250,7 мг/кг почвы в 2009, 2011 и 2012 гг. соответственно; содержание К₂О — 124,6 мг/кг почвы, 177,9 мг/кг почвы и 219,3 мг/кг почвы; рН (КСl) — 5,81, 5,20, 4,61.

Было изучено 42 коллекционных сортообразца. Закладка питомников коллекции проводилась согласно «Методическим указаниям изучения коллекции льна», разработанным во Всероссийском НИИ растениеводства имени Н. И. Вавилова в 1988 г. [9].

Для определения генетической гибкости сортов в наших исследованиях использовали разность между максимальным и минимальным значениями признаков, в том числе нормированной по среднему [7]. Полученные данные обрабатывали в среде Microsoft Office Excel 2007.

Основная часть

Прежде чем приступить к оценке адаптивных свойств сортов, необходимо выявить долю влияния или вклад различных факторов в определения показателей сорта [3].

В результате двухфакторного дисперсионного анализа нами было установлено достоверное влияние генотипа (фактор А) и условий года (фактор В) на все изучаемые признаки урожайности сортообразцов льна-долгунца, а также на длину межфазных периодов и высоту растений (табл. 1). Кроме этого, было установлено взаимодействие факторов (АхВ) и рассчитана случайная изменчивость ©. Наибольшее влияние на формирование большинства признаков оказали условия года, причем особо высоким этот вклад был в продолжительность вегетационного периода (92,89%). Зависимость фенотипического проявления изучаемых признаков от наследственных особенностей сортообразцов была на уровне 3,27−50,4%. Взаимодействие факторов на 33,5% способствовали вариабельности урожайности соломы, на 35,36% - тресты и на 31,85% - семенной продуктивности.

Таблица 1. Влияние внешних факторов на признаки льна-долгунца

На показатели содержания общего и длинного волокна в наибольшей степени влияли генотипические особенности сорта (29,5−50,4%). Зависимость этих показателей от метеорологических условий варьировала от 7,3% до 21,6%. Уровень случайной изменчивости превысил значения фактора «условия года» по показателям «содержание общего волокна» и «урожайность семян». Необходимо отметить, что величина урожайности изучаемых форм сильно варьировала в зависимости от условий выращивания и наследственных особенностей сортов.

Разность «min-max» имеет отрицательный знак и отражает уровень устойчивости к стрессовым условиям произрастания. Чем меньше разрыв между максимальным и минимальным значениями признаков урожайности, тем выше стрессоустойчивость сорта и тем шире диапазон его приспособительных возможностей.

Генетическую гибкость сорта (его компенсаторную способность) характеризует показатель (max + min)/2, отражая среднюю урожайность сорта в контрастных (стрессовых и нестрессовых) условиях [6]. Чем выше степень соответствия между генотипом сорта и факторами среды, тем выше этот показатель.

В связи с вышесказанным, к наиболее стрессоустойчивым и урожайным по волокну формам можно отнести сорта Melina, Ар 5, Ярок, Велич, Rina, Антей (табл. 2). Верхний и нижний предел урожайности этих сортов высокий, и вместе с тем высока и их стабильность. Кроме вышеперечисленных генотипов коллекции, высокой стабильностью по содержанию длинного волокна в тресте обладали сорта Альфа (Россия) и Форт (Беларусь), причем последний из названных обладает самыми лучшими показателями адаптивности при средних значениях урожайности и содержания волокна и поэтому представляет большую селекционную и экономическую ценность.

лен-долгунец генотип сортообразец изменчивость Таблица 2. Сортообразцы коллекции, обладающие лучшей стрессоустойчивостью и генетической гибкостью по основным селекционно-ценным признакам (2009-2011 гг.)

Наибольшую стабильность по длине вегетационного периода показали сорта Atena, Ритм, Исток, Могилевский, Весна, Ярок, Пралеска. Кроме того, у трех последних сортов, наряду с пластичностью продолжительности периода вегетации, выявлена высокая стабильность по высоте растений в сочетании с ее высокими показателями (80,8−87,2 см) (табл. 3). Наименее вариабельными и высокорослыми были сорта Ласка (79,1 см), Г-5062 (81,7 см), Антей (83,3 см), Melina (80,6 см). Высокую урожайность семян в контрастных погодных условиях имели генотипы Azur (157,7 г/м²), Алексим (149,5 г/м²), Вита (141,6 г/м²), Исток (138,6 г/м²), Daros 1 (138,2 г/м²), что открывает возможность их использования при создании сортов двухцелевого назначения. Таким образом, видно, что один и тот же генотип проявляет себя неоднозначно в различных условиях среды, а зависимость урожайности от различных слагаемых определяется взаимодействием их с внешними условиями и между собой. Влияние на элементы продуктивности метеорологических условий и генов является закономерным и поэтому требует более досконального изучения не только в разных агроэкологических условиях, но и в течение большего ряда лет.

Таблица 3. Средние значения основных хозяйственно-ценных признаков сортообразцов льна-долгунца разного эколого-географического происхождения (2009-2011 гг.)

Заключение

В результате дисперсионного анализа установлено влияние условий года и генотипа растений на признаки урожайности коллекционных сортообразцов. Максимальный вклад условий года был в продолжительность вегетационного периода (93,3%). От генотипических особенностей сорта в наибольшей степени зависело содержание общего волокна (50,45%) и длинного волокна (41,1%).

Среди изученных генотипов выделены формы с экстремальными проявлениями в стрессовых условиях признаков урожайности волокна (Melina, Ар 5, Ярок, Велич, Rina, Антей, Альфа, Форт) и семенной продуктивности (Azur, Алексим, Вита, Исток, Daros 1).

• 1. Eberhart S.A., Russell W.A. Stability parameters for comparing varieties // Crop Sci. — 1966. — Vol. 6, N 1. — P. 36−40.
• 2. Голозерный ячмень в Западной Сибири / Н. И. Аниськов [и др.]. — Омск: Сфере, 2007. — 158 с.
• 3. Бебякин, В. М. Методические подходы, методы и критерии оценки адаптивности растений / В. М. Бебякин, Т. Б. Кулеватова, Н. И. Старичкова // Известия Саратовского университета: Сер. Химия. Биология. Экология. — 2005. — Т. 5. — Вып. 2. — С. 69−71.
• 4. Генетические основы селекции растений. В 4 т. Т. 1. Общая генетика растений / Под ред. А. В. Кильчевского, Л. В. Хотылева. — Минск: Белорусская наука, 2008. — 551 с.
• 5. Голуб, И. А. Сравнительные результаты возделывания льна-долгунца в производственных условиях / И. А. Голуб, В. А. Прудников, П. А. Евсеев // Белорусское сельское хозяйство. -2011. — № 1 (105). — С. 24−26.
• 6. Гончаренко, А. А. Адаптивная генетическая изменчивость и экологическая устойчивость инбредных линий озимой ржи / А. А. Гончаренко, В. А. Трикозюк // Сельскохозяйственная биология. — 2006. — № 3. — С. 37−41.
• 7. Гончаренко, А. А. Об адаптивности и экологической устойчивости сортов зерновых культур / А. А. Гончаренко // Вестник РАСХН. — 2005. — № 6. — С. 49−53.
• 8. Коновалова, Ю. В. Оценка стабильности урожайности и формирующих ее показателей сортов яровой пшеницы в условиях центрального региона / Ю. В. Коновалова, А. А. Сулейман, Н. Н. Скорняков // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. — 2005. — Вып. 2. С. 29−40.
• 9. Методические указания изучения коллекции льна (Linum usitatissimum L.) / Под ред. Н. К. Лемешева. — Л., 1988. — 29 с.
• 10. Самосюк, В. Г. Европейская технология на льняном поле Беларуси / В. Г. Самосюк, В. П. Чеботарев, С. Ф. Лойко // Белорусское сельское хозяйство. — 2010. — № 9 (101). — С. 30−31.
• 11. Чудинова, Ю.В. Эколого-генетический анализ сортов и гибридов льна культурного (Linum usitatissimum L.): дисс. … канд. биолог. наук: 03.00.16 / Ю. В. Чудинова. — Томск, 1999. — 149 с.