ІНСТИТУТ ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

Бурденюк -Тарасевич

Лариса Антонівна

УДК 633.11”324”:631.524/.528

Методи селекції сортів озимої м'якої пшениці з підвищеною адаптивністю до

умов Лісостепу і Полісся України

Спеціальність: 06.01.05 – селекція і насінництво

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

Київ – 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі селекції і насінництва зернових культур Білоцерківської дослідно-селекційної станції ім. О.К.Коломієць Інституту цукрових буряків УААН

в 1966-2001рр.

Науковий консультант: доктор сільськогосподарських наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Молоцький Михайло Якович, Білоцерківський державний аграрний університет, завідувач кафедри селекції і насінництва.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор, академік УААН, Лифенко Савелій Пилипович, Селекційно-Генетичний інститут, завідувач лабораторії пшениці.

доктор сільськогосподарських наук, професор, Яшовський Іван Вікторович, Інститут землеробства УААН, головний науковий співробітник відділу селекції круп'яних культур.

доктор біологічних наук, професор, Орлюк Анатолій Павлович, Інститут землеробства південного регіону УААН, завідувач лабораторії селекції і генетики пшениці

Провідна установа: Миронівський інститут пшениці ім. В.М. Ремесла УААН, п/в Центральне, Київської області

Захист дисертації відбудеться 25 грудня 2001 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.360.01 при Інституті цукрових буряків УААН,

за адресою:

Україна, 03141, м. Київ, вул. Клінічна, 25.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту цукрових буряків УААН

Автореферат розісланий " 21 " листопада 2001 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Кірсанова Ю.В.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Для вирощування озимої пшениці в Лісостепу і Поліссі України характерними є несприятливі умови зимівлі: значні коливання температури взимку, відлиги з наступним утворенням льодяної кірки, випріванням та вимоканням, а також щорічне ураження рослин кореневою гниллю, бурою іржею, періодичне проростання зерна в колосі та фузаріоз колоса і зерна, а для Лісостепу – ще й нестійка зволоженість ґрунту протягом вегетації, суховії в період формування зерна. За цих умов надзвичайно важливе значення для одержання стабільних валових зборів зерна мають високоадаптивні сорти з потужним генетичним потенціалом продуктивності.

На початку наших досліджень (1966 р.) у сільськогосподарському виробництві основні площі були зайняті напівінтенсивними сортами, які, незважаючи на досить високу адаптивність до несприятливих умов, не відповідали інтенсивним технологіям вирощування, вилягали на високих агрофонах, що значно знижувало їхню урожайність і призводило до значних втрат під час збирання. Тому надзвичайно актуальним завданням була і залишається розробка наукових основ і вдосконалення методів створення адаптивних до несприятливих біотичних і абіотичних факторів і водночас пластичних, з позитивною реакцією на підвищені дози добрив, стійких до вилягання, високопродуктивних і цінних за якістю зерна сортів озимої пшениці.

Внаслідок широкого використання для схрещування селекціонерами колишнього СРСР сортів Безоста 1 і Миронівська 808 та похідних від них одночасно з підвищенням продуктивності звузилася гетерогенність і екологічна пластичність більшості сучасних сортів. Крім того, у селекції на продуктивність з підвищенням частки гомозиготних рецесивних генів у сортових генотипах втрачаються домінантні гени, що відповідають за адаптацію і були успадковані від дії попереднього природного добору (Рапопорт И.А., 1996). У зв'язку з цим актуальним є пошук джерел, які б розширили спадкову мінливість сортів пшениці. Саме тому ми вдалися до залучення в селекційний процес генетичного матеріалу, який утворився внаслідок радіоактивного опромінення озимої пшениці, спричиненого аварією на Чорнобильській АЕС.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася за тематичним планом лабораторії селекції озимої пшениці Білоцерківської дослідно-селекційної станції Інституту цукрових буряків УААН протягом 1966 – 2001 рр., відповідно до науково-технічної програми УААН “Зернові та олійні культури.” Автор є керівником і водночас виконавцем завдання 01.01.21: “Створити і передати на державне сортовипробування сорт озимої м'якої пшениці інтенсивного типу з потенційною урожайністю 70 – 100 ц/га, цінний за якістю зерна, екологічно пластичний, стійкий до вилягання, проростання на пні, основних листових хвороб, резистентний до кореневих гнилей та фузаріозу колоса”. Шифр державної реєстрації 01960012876.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження було вдосконалити існуючі теоретичні положення і методи селекційної роботи з озимою пшеницею і на їх основі створити високоврожайні сорти, стійкі до абіотичних і біотичних стресових факторів Лісостепу і Полісся України.

Для досягнення мети необхідно було вирішити наступні завдання:

У селекції на продуктивність відпрацювати методику і реалізувати її на практиці при виведенні сортів двох напрямків використання:1-й - середньорослі (95-105 см) і короткостеблові (85-95 см) з міцною соломиною, для сівби на менш родючих ґрунтах та по гірших попередниках і 2-й – напівкарликові (75-85см), стійкі до вилягання при вирощуванні за інтенсивною технологією по напівпарових попередниках .

У селекції на якість удосконалити методи підбору батьківських пар для схрещування та розширити вихідний матеріал шляхом використання для гібридизації сильних за якістю районованих сортів озимої пшениці, місцевого селекційного матеріалу та чорнобильських радіомутантів і на їх основі створити цінні за хлібопекарськими якостями сорти озимої м'якої пшениці.

У селекції на підвищену адаптивність до несприятливих умов перезимівлі:

- відпрацювати систему прямих і непрямих методів щорічної оцінки селекційного матеріалу на зимостійкість, включаючи визначення динаміки накопичення і витрат цукрів протягом зими в вузлах кущіння різних сортотипів озимої пшениці;

- вивчити в умовах Лісостепу і Полісся зимостійкість сортів з різних еколого-географічних зон СНД та чорнобильських радіомутантів з метою використання кращих з них як цінних джерел при схрещуванні з подальшим відбором трансгресивних форм і створити на їхній основі високозимостійкі сорти озимої пшениці.

У селекції на посухостійкість визначити критичні періоди вегетації озимої пшениці за реакцією на нестачу вологи в зоні Лісостепу; удосконалити методи оцінки сортів на посухостійкість та визначити стратегію підбору пар у селекції на посухостійкість і на їхній основі створити високопродуктивні сорти з підвищеною адаптацією до умов зони нестійкого зволоження Лісостепу України.

У селекції на створення сортів з підвищеною резистентністю до кореневої гнилі та фузаріозу колоса визначити симптоми і розробити індивідуальні методи оцінки звичайної кореневої гнилі, гнилі основи стебла, або ламкості стебла, та фузаріозу колоса і зерна; виявити вплив агротехнічних умов на розвиток кореневої гнилі і розробити систему провокаційних фонів для одержання щорічної диференціації сортів за резистентністю до цих захворювань; створити сорти, толерантні до кожного типу захворювання.

У селекції на стійкість сортів до проростання зерна на пні дослідити залежність тривалості стану спокою зернівки від зовнішніх умов її формування і наливу; вивчити генетичну обумовленість явища післязбирального дозрівання і характер успадкування та кількість генів, що визначають цю ознаку у різних сортів; виділити на основі досліджень сорти-донори з тривалим періодом післязбирального дозрівання для включення їх у схрещування і створити сорти, толерантні до проростання зерна на пні.

З метою визначення генетичної природи чорнобильських радіомутантів різних генотипів озимої пшениці та залучення позитивних із них у селекційний процес: вивчати, підтримувати і збагачувати колекцію чорнобильських радіомутантів (ЧРМ), одержаних з зони відчуження ЧАЕС в 1988 р.; визначити характер успадкування основних типів мутацій шляхом схрещування їх із вихідними сортами; провести оцінку радіомутантів за господарсько цінними ознаками та відібрати кращі лінії для використання в гібридизації; здійснити оцінку гібридних популяцій, одержаних за участю ЧРМ та провести відбори серед них з метою створення сорту озимої пшениці.

Об'єктом дослідження є поглиблення теоретичної основи виведення високопродуктивних з підвищеною адаптивністю до умов Лісостепу і Полісся України сортів озимої м'якої пшениці та практична її реалізація.

Предметом дослідження є визначення основних напрямків і методів створення високопродуктивних, стійких до стресових умов, пластичних, цінних за господарськими ознаками сортів озимої м'якої пшениці та вивчення генетичної природи і можливості використання позитивних чорнобильських мутантів як компонентів схрещування та для індивідуальних відборів з метою створення сортів із розширеною генетичною основою.

Методи дослідження. Основним методом селекції озимої м'якої пшениці на БЦДСС є генетична рекомбінація ознак з використанням різних типів схрещування – простих, складних, багатоступінчастих, одноразових беккросів, з наступними одно- та багаторазовими індивідуальними доборами. При вивченні успадковування окремих ознак використовувалися загальноприйняті генетичні та статистичні методики.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше теоретично обгрунтована і реалізована на практиці програма створення для зон Лісостепу і Полісся України високопродуктивних сортів озимої м'якої пшениці одночасно двох напрямків використання: 1. середньорослих (95–105 см) і короткостеблових (85–95 см) сортів із міцною соломиною для сівби на менш родючих опідзолених ґрунтах та по гірших попередниках; 2. напівкарликових сортів, стійких до вилягання (70–85 см) для сівби на високогумусних чорноземах по напівпарових попередниках із застосуванням інтенсивної технології вирощування.

У селекції на підвищену адаптивність до несприятливих умов перезимівлі відпрацьована система щорічних оцінок селекційного матеріалу на зимостійкість. Уперше на основі багаторічних досліджень динаміки накопичення і витрат цукрів у вузлах кущіння різних за зимостійкістю сортів озимої пшениці доведено, що для кожного сорту властива певна кількість цукрів у вузлах кущіння і свої особливості витрачання їх в осінньо-зимово-весняний період, що дозволяє більш глибоко вивчати біотипи озимої пшениці і проводити відбір селекційного матеріалу з підвищеною зимостійкістю.

У селекції на посухостійкість на основі визначення критичних періодів вегетації озимої пшениці відносно нестачі вологи в зоні Лісостепу України та вдосконалення методів оцінки посухостійкості вироблено стратегію підбору пар для схрещування із залученням сортів, що належать до різних екотипів.

На основі проведених теоретичних досліджень нами створені високоврожайні, з підвищеною адаптивністю до умов несприятливої зимівлі та посухи сорти озимої пшениці: середньорослі – Білоцерківська 177, Веселка, Перлина лісостепу; короткостеблові – Білоцерківська 47, Білоцерківська 18; напівкарликові – Білоцерківська напівкарликова, Олеся. Про високий рівень їхньої адаптивності свідчить те, що два останніх сорти та Перлина лісостепу занесені до Реєстру сортів рослин України і рекомендовані одночасно для різних за грунтово-кліматичними умовами зон – Лісостепу і Полісся України.

Уперше в селекції на стійкість до проростання зерна в колосі в результаті проведеного гібридологічного аналізу при схрещуванні контрастних за тривалістю післязбирального дозрівання сортів визначено, що ознака тривалого періоду спокою успадковується за типом домінування та наддомінування і визначається кількома генами, залежно від компонентів схрещування. Найчастіше співвідношення рослин F2 вкладається у схему дигібридного розщеплення, рідше – моногібридного.

Уперше шляхом цілеспрямованого підбору сортів для гібридизації з наступним багаторазовим індивідуальним добором створено сорти і селекційні номери з високою стійкістю до проростання зерна в колосі – Білоцерківська напівкарликова та Роставиця.

У селекції на стійкість до грибкових хвороб кореневої системи та фузаріозу колоса удосконалено методи оцінок кожного з видів захворювання. Створено з високим рівнем резистентності до кореневої гнилі сорт озимої пшениці Елегія, до фузаріозу колоса - сорт Роставиця.

У співпраці з ученими Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН створено унікальну в Україні колекцію чорнобильських радіомутантів озимої пшениці, яка нараховує більше 2 тисяч зразків.

У результаті 12-річного вивчення спадкової мінливості озимої пшениці під впливом хронічного опромінення нами вперше серед чорнобильських матеріалів виявлено генетично нестабільні мутанти, частота і спектр яких зростають включно до М12.

Уперше серед чорнобильських мутантів сортів, що належать до Tr. aestivum, нами виділені й описані системні мутації, які за комплексом морфологічних ознак аналогічні з наступними видами пшениці: Tr. spelta L, Tr. compactum Host, Tr. vavilovianum Jakubz.

Уперше за участю чорнобильських мутантів створені високоврожайні з якісним зерном селекційні номери озимої пшениці, які успішно проходять конкурсне сортовипробування.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені і вдосконалені автором дисертації існуючі способи селекції рекомендуються для використання в науково-дослідних установах України в селекційній роботі з озимою м'якою пшеницею.

Дисертантом виведені високопродуктивні, цінні за якістю, адаптовані до умов Лісостепу і Полісся України, районовані або внесені до Реєстру сортів рослин України 7 цінних за хлібопекарськими якостями сортів озимої м'якої пшениці: Білоцерківська 177, Білоцерківська 47, Білоцерківська 18, Веселка, Білоцерківська напівкарликова, Олеся, Перлина лісостепу, які, за статистичними даними, впроваджені у виробництво на загальній площі більше 500 тис. га і дали прибавку врожаю зерна в середньому по 2,8–7,0 ц/га, що дозволило виробити в Україні додатково понад 215 тисяч тонн цінного зерна озимої пшениці.

Особистий внесок автора. Дисертант, провівши інформаційний пошук, самостійно визначила мету і завдання власних досліджень, розробила cхеми та методики дослідів, провела лабораторні і польові експерименти при виконанні селекційної програми. Усі результати отримані й проаналізовані дисертантом самостійно, власноручно виконані і всі фотознімки. Із 27 опублікованих у фахових виданнях праць самостійно автором написано 20; із 7 зареєстрованих сортів озимої пшениці частка автора у двох сортах – 100%, ще у двох – 70% та у трьох – 50%.

Для характеристики білоцерківських сортів озимої пшениці, крім власних досліджень, здобувачем використані дані Державної комісії України по випробуванню та охороні сортів рослин, а також дані лабораторії держкомісії по визначенню хлібопекарських якостей зареєстрованих сортів.

При складанні рекомендацій щодо агротехніки сорту Веселка були використані дані відділу агротехніки БЦДСС. Ідентифікацію грибів, які викликають кореневу гниль, проведено у відділі захисту Миронівського інституту пшениці ім. В.М.Ремесла кандидатом с.-г. наук В.Г.Новохаткою, цитоаналізи радіомутантів здійснено в лабораторії генетики того ж інституту кандидатом біол. наук Г.С.Колючою. Збір колекції озимої пшениці в зоні відчуження ЧАЕС провели в 1987 р. акад. УНАН Д.М.Гродзинський із співробітниками, професори П.К. Шквар- ніков і В.Ф. Батигін.

Усім, хто сприяв і допомагав у виконанні цієї роботи, висловлюю щиру вдячність. Вдячна своєму вчителю - видатному селекціонеру, професору А.А.Гор- лачу, який заклав основи селекції озимої пшениці на Білоцерківській дослідно-селекційній станції.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, що включені до дисертації, оприлюднені на: семінарі “Зимостойкость озимых культур и многолетних трав”(Киев,1973); ІІІ-му і V з'їздах Всесоюзного товариства генетиків і селекціонерів ім. М.І.Вавилова (Москва, 1976; 1987); IV та V з'їздах генетиків і селекціонерів України (Київ, 1981, 1986); І-й Міжнародній робочій зустрічі по кореневій гнилі – The First International workshop on Common Root Rot (Саскатун, Канада, 1991); зустрічі “Wheat Breeding…” (CIMMYT, Миронівка, 1995); Міжнародному симпозіумі “Управление генетической изменчивостью сельскохозяйственных растений” (Ялта, 1992); радіобіологічному з'їзді (Київ., 1993); координаційних нарадах по селекції озимої пшениці (Миронівка, Одеса, 1973-1999 рр.); науковій конференції по селекції зернових, зернобобових культур і трав (Біла Церква, 2001).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 40 праць, у тому числі: брошура – 1, статей у фахових журналах і збірниках - 26 ; одержано авторських свідоцтв – 7.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 330 сторінках машинописного тексту, який включає 81 таблицю, 70 рисунків, складається із вступу, 8 розділів, висновків, рекомендацій для селекційної практики і виробництва. Список використаної літератури включає 412 джерел, у т. ч латинським шрифтом – 80.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Cучасний стан селекції інтенсивних

сортів озимої м'якої пшениці на підвищену

адаптивність до несприятливих біотичних

і абіотичних факторів

(Огляд літератури)

У розділі зроблено аналіз досліджень в селекції озимої пшениці на підвищену адаптивність створюваних сортів до несприятливих умов зимівлі, до ґрунтової і повітряної посухи, резистентності сортів до грибкових хвороб кореневої системи і фузаріозу колоса; проведено вивчення генетичних аспектів тривалості післязбирального дозрівання та ролі мутагенезу в розширенні спадкової мінливості і гетерогенності вихідного матеріалу для селекції.

З підвищенням генетичного потенціалу продуктивності нових сортів озимої пшениці, знизився рівень їх адаптації до місцевих умов (Нефедов А.В., Мусич В.Н., 1989; ОрлюкА.П. Корчинський А.А.,1992; Орлюк А.П., Базалий В.В., 1998), звузилася гетерогенність сортів, що залучаються у схрещування. Тому розробка методів, які б подолали негативну кореляцію між урожайністю та їхнім адаптивним потенціалом і створення в цьому напрямку сортів озимої пшениці, є нагальною необхідністю (Кириченко Ф.Г., Литвиненко Н.А. та інші., 1983).

Розділ 2. УМОВИ, МЕТОДИКА , схема селекційного

процесу та ВИХІДНИЙ МАТЕРІАЛ. ОСНОВНІ ЕТАПИ

І НАПРЯМКИ СЕЛЕКЦІЇ ОЗИМОЇ М'ЯКОЇ ПШЕНИЦІ

Грунтово-кліматичні умови. Дослідження із селекції озимої пшениці проводилися протягом 1966-2001 рр. на Білоцерківській дослідно-селекційній станції (БЦДСС), яка знаходиться в центрі північної частини правобережного Лісостепу України. Грунти – глибокий малогумусний середньосуглинковий чорнозем із вмістом гумусу 3,8 – 4,1%, з гідролітичною кислотністю (рН) в межах 6,0 – 6,5. Клімат – помірно континентальний. Середньорічна температура повітря складає 6,9оС зі значними коливаннями по місяцях. Це зона нестійкого зволоження із середньорічною кількістю опадів 538 мм, які протягом вегетаційного періоду розподіляються нерівномірно: улітку їх буває значно більше, ніж навесні і восени. Вірогідність років з кількістю опадів менше 265 мм складає близько 40%.

Загалом кліматичні умови сприятливі для вирощування озимої пшениці, але в окремі роки трапляються значні відхилення від середніх багаторічних показників. Це, перш за все, стосується динаміки температури, загальної суми опадів і їхнього розподілу в часі, що значно впливає на ріст, розвиток пшениці, ступінь ураження її хворобами, а отже і на врожай та якість продукції.

Методика проведення досліджень та схема селекційного процесу. Польові досліди розміщували в 2-х полях 10-пільної наукової сівозміни з типовим для зони Лісостепу чергуванням культур та загальноприйнятою агротехнікою. Конкурсне сортовипробування щорічно висівалося паралельно по двох попередниках – кукурудзі, зібраній у стадії воскової стиглості, та по гороху, а з 1999 року горох замінено на чорний пар. Методи та схема селекційного процесу наведені в таблиці 1.

Фенологічні спостереження, випробування і оцінку селекційного матеріалу за основними господарсько цінними ознаками проводили у відповідності з методикою, прийнятою в державному сортовипробуванні, стійкість до бурої іржі – за шкалою Т.Д. Страхова (1952). Визначення цукрів у вузлах кущіння проводилося за методикою Х.Н. Починка (1958). Розвиток кореневої системи вивчали за методикою Ф.Г. Кириченка (1965). При оцінці сортів на зимостійкість, посухостійкість, тривалість післязбирального дозрівання, ураження кореневими гнилями користувалися методами, розробленими і удосконаленими на основі власних досліджень (Л.А.Бурденюк, 1976, 1988, 1992,1996,2000), зміст яких викладено у відповідних розділах дисертаційної роботи..

Статистичну обробку результатів досліджень виконували методом дисперсійного та кореляційного аналізу (Доспехов Б.А.,1985) з використанням ЕОМ. Ступінь відповідності фактично одержаних результатів теоретично очікуваним при аналізі розщеплення гібридів F2, визначали за критерієм хі-квадрат (Ракицкий П.Ф, 1974; Меркурьева Е.К., Шангин-Березовский Г.Н, 1983). Ступінь фенотипового домінування hp гібридів F1 визначали за формулою Бейла Г.М. і Аткінса Р.І. (1965).

Таблиця 1

Методи та схема селекційного процесу

Етапи роботи Об'єм і зміст

1 Вивчення вихідних форм для схрещування в колекції, яка щорічно налічує 100-150 зразків та висівається за напрямками селекції. Площа ділянки 10 м2 у дворазовій повторності.

2 Розсадник гібридизації. Щорічно проводиться до 70-80 схрещувань із розрахунком одержати не менш 150-200 зерен на кожну комбінацію. Використовується як метод парних схрещувань під ізолятором, так і вітрозапилення кастрованих материнських форм у масиві не менше 1га чоловічого компоненту.

3 У F1 проводиться добір рослин, стійких до листових хвороб та з високими фізичними якостями зерна. Вибраковуються цілі комбінації, що уражені бурою іржею, високорослі та з малопродуктивним колосом.

4 У F2 сівба здійснюється потомствами рослин F1 однорядковими ділянками широкорядним способом з розрахунку по 2-4 тисячі рослин на комбінацію. Проводяться добори рослин із кращих потомств. Продовжується вибракування комбінацій за тими ж ознаками, що і в F1.

5 У F3-F4 проводиться добір рослин у гетерозиготних потомствах методом педігрі, які продовжують вивчатися в селекційному розсаднику, що налічує 12-15тисяч номерів щорічно. Кращі гомозиготні потомства за морфологічними і біологічними ознаками відбираються для сівби в контрольних розсадниках.

6 У контрольному розсаднику вивчається щорічно від 800 до 2000 номерів, площа ділянки 10 м2, у одно- або дворазовій повторності, залежно від наявності насіння, кожний десятий номер – стандартний сорт. Відбирається для попереднього випробування 10-20% номерів залежно від погодних умов року. У сприятливі роки об'єм відбору збільшується. Проводиться оцінка хлібопекарських якостей за кількістю і якістю клейковини.

7 У попередньому сортовипробуванні вивчаються 100-250 кращих номерів контрольного розсадника, площа ділянки - 10 м2 у триразовій повторності.

8 Практикуються повторні добори із найбільш продуктивних, але не вирівняних за морфологічними ознаками номерів контрольного розсадника, попереднього та станційного сортовипробувань. Потомства індивідуально відібраних рослин повертаються в селекційний розсадник. Таким методом із сорту БЦ 39 одержані сорти БЦ 47 і БЦ 18, Новоукраїнка білоцерківська.

9 У станційному (конкурсному) сортовипробуванні вивчаються 50-150 номерів, площа ділянки - 15 м2 у шестиразовій повторності, по двох попередниках. Вибраковуються в перший же рік усі номери, що поступилися за продуктивністю стандартам, а також ті, що не відповідають за якістю цінним пшеницям. Після дво-, трирічної оцінки кращі сорти розмножуються і передаються в державне сортовипробування.

10 Первинне насінництво всіх білоцерківських сортів, що занесені до Реєстру сортів рослин або до перспективних, ведеться за загальноприйнятою методикою.

Як вихідний матеріал у селекційній роботі використовувалися районовані перспективні сорти і селекційні номери БЦДСС, чорнобильські радіомутанти, сорти Миронівського інституту пшениці ім. В.М.Ремесла, Селекційно-гене-тичного інституту, Інституту рослинництва ім. В.Я.Юр'єва, Краснодарського НДІСГ ім. П.П.Лук'яненка, Донського селекцентру, Кінельської дослідної станції, сорти Чехії, США, а також колекційні зразки ВІР і Національного центру генетичних ресурсів рослин України.

Основні етапи і напрямки селекції озимої пшениці на БЦДСС

На початку селекції озимої пшениці на БЦДСС (1922 р), започаткованої автором відомих сортів озимої пшениці А.А.Горлачем, у виробництві України основні площі були зайняті місцевими сортами, які мали високу адаптивність до умов вирощування, але були схильними до вилягання на високих агрофонах і мали посередні хлібопекарські якості та низьку продуктивність (Горлач А.А., 1958). Перші селекційні сорти були створені в 30-40-х роках методом прямого відбору з місцевих (рис.1), але й вони належали до сортів екстенсивного типу і лише відображали в кращому вигляді біотипи місцевих сортів.

Ранній Бастард х Банатка Місцева

Схрещена Велютінум 37 х Лютесценс 6182

Українка х Лісостепка 74 Білоцерківська 37

Лісостепка 75 х Лютесценс 200 Еритроспермум 15 х Ковейл

Безоста 1 х БЦ 198 Лютесценс 59 х БЦ 198 Білоцерківська198 х Восход

Гібрид 511 х (Білоцерківська 23 х БЦ 198) БЦ 29 х Осетинська 3

Білоцерківська 177

(Безоста 1 х БЦ 198) х БЦ 21 поліпшена Білоцерківська 41

Білоцерківська 39 Кавказ х Мутант 3

(Дон.н.к. х Білоцерківська 47) х Дон.н.к. Білоцерківська 18 х Дон.н.к. БЦ7 х Киянка

Білоцерківська напівкарликова Віра Олеся Веселка

ЧРМ – БЦ 47 скверхед Новоукраїнка білоцерківська х Миронівська 27

4 номери в СС/2001 Перлина Лісостепу

Новоукраїнка білоцерківська х ЧРМ 20104

8 номерів СС/2001

Рис. 1. Походження сортів і вихідного матеріалу озимої м'якої пшениці

селекції Білоцерківської дослідно-селекційної станції

Примітка. Курсивом позначені сорти, занесені до Реєстру сортів рослин України.

Наступний етап селекції був пов'язаний із впровадженням методу гібридизації, який відкрив широкі можливості генетичної рекомбінації ознак та використання трансгресій. Виведений таким методом сорт Білоцерківська 198 (БЦ198) займав у виробництві України в 60-х роках понад 3 млн. га, був районований також у Казахстані, Молдові, країнах РЕВ.

Сорт БЦ 198 належав до напівінтенсивного типу, мав високі зимостійкість, посухостійкість та стійкість до основних листових хвороб, але у вологі роки полягав на високих агрофонах. Так, його врожайність у 1961 р. в середньому на 98 сортодільницях України склала лише 32,3 ц/га.

Із ростом інтенсифікації виробництва перед селекцією постала принципово нова проблема створення сортів інтенсивного типу з підвищеною реакцією на агрофон. З цією метою на БЦДСС у схрещування із сортом БЦ 198 був залучений високоврожайний, але недостатньо зимостійкий сорт степового екотипу Безоста 1.

Проте прості схрещування цього типу, підвищивши продуктивність селекційного матеріалу, призвели до зниження рівня адаптації до несприятливих для озимої пшениці умов перезимівлі. У зв'язку з цим, нами була відпрацьована програма складних поетапних схрещувань, якою передбачалося створення сортів інтенсивного типу, які одночасно з високим генетичним потенціалом урожайності зберегли б рівень адаптації до несприятливих умов Лісостепу України, яку мав сорт

БЦ 198 (див. рис.1). У результаті було створено сорт інтенсивного типу Білоцерківська 177 (БЦ 177), який все ще був високорослим (111 см) і, незважаючи на міцну соломину, вилягав. Надалі, в результаті складного схрещування з повторним залученням сортів БЦ 198 і Б1, було одержано ранньостиглий, з відмінними хлібопекарськими якостями сорт Білоцерківська 39 (БЦ 39). Він мав коротке (80–90 см) міцне стебло, підвищені зимо- та посухостійкість і стійкість до бурої іржі, але в роки із сильним розвитком церкоспорозної кореневої гнилі був схильним до прикореневого вилягання. Сорт БЦ 39 виявився гетерозиготним за багатьма морфологічними і біологічними ознаками. Після повторних індивідуальних доборів із сорту Білоцерківська 39 було виділено 4 короткостеблові сорти висотою 88 – 105 см: Білоцерківську 47, Білоцерківську 18, Білоцерківську 51 і Новоукраїнку білоцерківську. Ці сорти виявилися більш зимостійкими і пристосованими до вирощування в умовах Лісостепу, ніж Безоста 1. Але при врожайності понад 50 ц/га в дощові роки на підвищених агрофонах по кращих попередниках вони виявилися все ще не досить стійкими до вилягання. Тому наступним етапом селекційної роботи на БЦДСС стало подальше зниження висоти рослин за рахунок генів короткостебловості напівкарликових районованих сортів – Донської напівкарликової, Кавказу, Киянки, Напівкарлику 3. У результаті простих і одноразових зворотних схрещувань з ними були одержані високоадаптивні до умов Лісостепу і Полісся України інтенсивні напівкарликові сорти – Білоцерківська напівкарликова, Віра, Олеся та середньорослі, стійкі до вилягання, – Веселка, Перлина лісостепу, Елегія.

Розділ 3. Селекція озимої м'якої пшениці

на зимоСТІЙКІСТЬ

Система оцінок сортів на зимостійкість Цінність сорту озимої пшениці для виробництва визначається не лише його потенційною врожайністю, а й рівнем її стабільності, яка забезпечується, перш за все, високою зимостійкістю. Незважаючи на те, що правобережний Лісостеп України характеризується в основному сприятливими для вирощування озимої пшениці ґрунтовими і кліматичними умовами, тут у середньому один раз на 5 років спостерігається часткова загибель озимої пшениці - як від вимерзання через відсутність снігового покриву (1946, 1947, 1972, 1997 рр.), так і через щільну льодяну кірку, яка утворюється при чергуванні великих морозів і відлиг (1923, 1928, 1956, 1960 рр.). За таких умов слабозимостійкі сорти гинуть на значній площі. При неповній загибелі пшениці зимові пошкодження проявляються зрідженістю посівів на початку весни, а пізніше – відмиранням стебел, раннім всиханням листків, плюскістю зерна, пустоколосістю, а в окремі роки – сильним розвитком снігової плісняви і кореневої гнилі.

Оцінка зимостійкості сортів у природних умовах, хоча і є найбільш достовірно відповідає тим кліматичним умовам, у яких створюється сорт, усе ж потребує тривалого випробовування. Тому для одержання щорічної оцінки зимостійкості селекційного матеріалу нами штучно створювалась ціла система несприятливих для перезимівлі провокаційних фонів, а саме: штучне безсніжжя і варіанти з високим сніговим покриттям; сівба сортів на полі з різним рельєфом (схили, пониження); сівба і проморожування в ящиках на стелажах; ранні і дуже пізні строки сівби по різних попередниках – кукурудзі воскової стиглості (ВС), зайнятих і чорних парах.

У результаті застосування лабораторно-польових методів досліджень щодо визначення зимостійкості був відібраний і переданий на державне випробування сорт озимої пшениці Білоцерківська 39, у насіннєвих розсадниках якого було відібрано 4 лінії, які стали родоначальниками високозимостійких для умов Лісостепу України районованих сортів Білоцерківська 47 і Білоцерківська 18 та сортів БЦ 51 і Новоукраїнка білоцерківська. Усі вони широко використовуються у схрещуваннях як джерела зимостійкості. Так, від схрещування сорту Білоцерківська 18 із середньозимостійким сортом Донська напівкарликова було одержано сорт Віра, який виявився одним з найбільш морозостійких серед сортів, що проходили державне сортовипробування в безсніжну холодну зиму 1996/97 рр. А зимостійкий сорт Білоцерківська 47 передав свої позитивні властивості при створенні зимостійкого короткостеблового сорту Білоцерківська напівкарликова.

Проводяться також непрямі методи оцінки зимостійкості шляхом визначення вмісту цукрів у вузлах кущіння озимої пшениці перед початком весняної вегетації. Фізіологами доведено, що зимостійкість озимих значною мірою залежить від наявності цукрів у вузлах кущіння. Але їхні висновки грунтувалися на основі лабораторних дослідів після загартовування рослин у морозильних камерах. Завданням наших досліджень було з'ясувати, чи існує зв'язок між зимостійкістю сортів озимої пшениці і кількістю накопичених цукрів у вузлах кущіння після проходження загартування та динамікою їх витрат протягом зими у природних умовах, і якщо такий зв'язок існує, то як його використати для селекційної практики.

На основі розробленої нами в 1967–1973 рр. методики і щорічного визначення вмісту цукрів у вузлах кущіння озимої пшениці на останній стадії селекційного процесу (у станційному сортовипробуванні) ми дійшли висновку, що кожному сорту притаманні певна кількість цукру у вузлах кущіння і свої особливості витрачання їх в осінньо-зимово-весняний період. У той же час абсолютні показники вмісту цукрів восени залежать від умов загартування озимої пшениці, а на початку весняної вегетації – від умов, які склалися під час зими, що добре прослідковується на прикладі динаміки цукрів найбільш контрастних за зимостійкістю сортів протягом осінньо-зимового періоду 1969-1970 та 1972-73 рр. (табл. 2).

Таблиця 2

Динаміка вмісту цукрів у вузлах кущіння різних за зимостійкістю сортів озимої

пшениці, % на абсолютно суху речовину (середнє за 1969-1970, 1971-72 рр.)

Сорт Оцінка після зими, бал Грудень Лютий Березень

моноцукри сахароза сума цукрів моноцукри сахароза сума цукрів моноцукри сахароза сума цукрів

Миронівська 808 4,0 13 22 36 17 16 33 11 18 29

Аврора 2,0 13 21 35 15 11 26 9 11 21

Кавказ 2,0 15 20 33 15 12 23 8 8 16

Білоцерківська 39 3,5 16 26 43 21 19 41 14 25 40

Дослідження показали відсутність залежності зимостійкості сортів від вмісту моноцукрів протягом зими. Це найбільш рухома форма розчинних вуглеводів, і на початку зими, в міру того як знижується температура, кількість їх в вузлах кущіння збільшується, а потім утримується приблизно на одному рівні протягом усієї зими і зменшується тільки перед початком весняної вегетації і тим значніше, чим менш зимостійким є сорт.

Очевидно, рослини гідролізують моноцукри з більш складних форм вуглеводів (сахарози і олігоцукрів) у міру витрачання їх у період перезимівлі.

Вирішальне ж значення для успішної перезимівлі сортів має їхня здатність зберігати високий вміст запасних цукрів (сахарози і олігоцукрів) до кінця зими – на початок весни. З таблиці 2 видно, що зимостійкі сорти Миронівська 808 і Білоцерківська 39 за час перезимівлі знизили вміст суми цукрів лише на 7% і 3%, а слабозимостійкі – Аврора і Кавказ – відповідно на 14% і 17%. Коефіцієнт кореляції між польовою оцінкою і вмістом суми цукрів у березні становив 0,78 при р<0,05. У ранньовесняний період у Поліссі і Лісостепу часто бувають відлиги, які чергуються з морозами, і сорти, які під час перезимівлі виснажилися через неекономне витрачання цукрів і відновлення росту при першому ж потеплінні, можуть вимерзати навіть при поверненні незначних морозів. Прикладом цього можуть бути весняно-зимові умови 1994-95 рр., коли 20 лютого потепліло, вегетація відновилася і тривала більше 20 днів, але 13 березня настало раптове похолодання з морозами до -9оС, які утримувалися з деякими коливаннями до 20 березня, коли вегетація відновилася вдруге. Сорти менш зимостійкі, такі, як Мирлебен і Білоцерківська 7, при потеплінні швидкими темпами розпочали ріст, і рівень цукрів у вузлах кущіння у них знизився до 2,5 та 1,8% відповідно. У той же час більш зимостійкі сорти – Веселка і Білоцерківська інтенсивна – зберегли високий запас цукрів – 7,4 і 8,5% відповідно.

Підтвердженням нашої оцінки зимостійкості сорту Веселка є дані Державної комісії по випробуванню сортів рослин. В умовах морозної і безсніжної зими 1993/94 року цей сорт у 27 сортодослідах Степу одержав оцінку зимостійкості в середньому 3,5 бали за умови, коли на багатьох сортодільницях повністю загинули більшість сортів. У поліській зоні у 20 сортодослідах ця оцінка склала 4,1 бали, у Лісостепу в 35 сортодослідах – 4,4 бали. За комплексом господарсько цінних ознак сорт Веселка занесений у Реєстр сортів рослин України на 1997 рік і рекомендований для Лісостепу України.

Селекційно-генетичні підходи до створення зимостійких сортів. Підбір пар для схрещування є одним з найвідповідальніших етапів у селекції. Залучення методом простого схрещування високоморозостійких географічно віддалених сортів із Поволжя – Саратовської 11, Безенчуцької ювілейної, Кінельської 4, Кінельської 7, Альбідум 11, Альбідум 114 - із власним селекційним матеріалом виявило проміжний тип успадковування зимостійкості. У результаті багаторічного добору з таких гібридних комбінацій були одержані номери з вищесередньою морозостійкістю, але всі вони виявилися в наших умовах недостатньо продуктивними через схильність до вилягання і високу уражуваність хворобами, особливо бурою іржею. Другим етапом роботи з ними стало схрещування одержаних гібридів із короткостебловими , з високою стійкістю до листових хвороб сортами західноєвропейського типу – Миронівською 33, чеськими сортами (BR 442, 633, 723), які добре витримують теплі зими з глибоким сніговим покривом, стійкі до випрівання і кореневої гнилі. У результаті було одержано цінні номери, що проходять сьогодні попереднє випробування.

Наші дослідження показали, що найбільш вдалими є комбінації схрещувань, у яких одним із компонентів є добре вивчений і адаптований до місцевих умов сорт або селекційний номер білоцерківської селекції, а другим – високопродуктивний районований у Поліссі і Лісостепу України сорт, який за своїми ознаками доповнює перший. Він перш за все повинен бути стійким до хвороб та вилягання і мати зимостійкість, не нижчу за середню. Так, добру комбінаційну здатність виявив такий сорт із підвищеною зимостійкістю, як Киянка. Серед двох тисяч гібридних сімей F3 від схрещування сортів Білоцерківська 7 х Киянка вдалося відібрати два номери, один із яких із зимостійкістю на рівні Киянки став родоначальником сорту Веселка, а другий – сорту Олеся. Останній, завдяки підвищеній регенеративній здатності, підвищеній кущистості і швидким темпам весняного відростання, має зимостійкість вищу, ніж Киянка. Тобто, у даному випадку відібрана форма з позитивною трансгресією за зимостійкістю. Сорт Олеся занесений до Реєстру сортів рослин України на 2001 р. і рекомендований для вирощування у двох різних за умовами зонах – Лісостепу і Поліссі України, що свідчить про високий потенціал його адаптивності.

Як генетичні джерела зимостійкості для умов Лісостепу і Полісся нами використовуються сорти США (Oasis, Century) та західноєвропейської селекції. Вдалими у цьому плані вважаємо схрещування з миронівськими сортами, родовід більшості з яких іде від західноєвропейських сортів. Так, від схрещування (Прибой х Білоцерківська 18) х Миронівська 61 нами одержано сорт Елегія, який вдало поєднав зимостійкість сортів трьох екотипів - степового, лісостепового і західноєвропейського. У середньому за два роки (2000-

2001) у державному сортовипробуванні зони Полісся він достовірно за врожайністю перевершив на 8,3% стандарт. Добру комбінаційну здатність за зимостійкістю виявив також сорт Миронівська 27. Від схрещування сорту Новоукраїнка білоцерківська (відбір із Білоцерківської 39) із сортом Миронівська 27 одержано високопродуктивний і зимостійкий сорт Перлина лісостепу, занесений до Реєстру сортів рослин України на 2001р. і рекомендований для двох зон – Лісостепу і Полісся.

Вважаємо, що для одержання сортів з високою зимостійкістю необхідно враховувати родовід компонентів схрещування. Можна залучати середньо- і навіть малозимостійкі сорти, але в їхньому родоводі має бути високозимостійкий сорт. Так, нами у схрещування для одержання короткостеблового сорту було залучено недостатньо морозостійкий в умовах безсніжної зими Лісостепу сорт Донська напівкарликова, який належить до південного екотипу пшениць, у створенні якого, крім низькоморозостійких сортів Русалка і Безоста 1, використовувався високозимостійкий сорт Миронівська 808. При схрещуванні сорту Донська напівкарликова із сортом з підвищеною зимостійкістю Білоцерківська 47 були одержані гібриди із зимостійкістю на рівні сорту Білоцерківська 47, а для підвищення продуктивності і подальшого зниження висоти рослин було проведено одноразове насичуюче схрещування сортом Донська напівкарликова. У результаті одержали сорт Білоцерківська напівкарликова з підвищеною зимостійкістю, високою продуктивністю і стійкістю до вилягання. Сорт із 1998 року занесений до Реєстру сортів рослин України і рекомендований для Лісостепу і Полісся, визнаний національним стандартом для групи короткостеблових сортів у цих зонах. Нами в останні роки залучені в селекційний процес відібрані з вищесередньою зимостійкістю чорнобильські радіомутанти Л301, Л306, гібриди