-
Селекция гибридов ржи
Как ведется селекция гибридов? В этой статье мы расскажем о создании гибридов ржи
Рожь является бесценным сырьем не только для пищевой и кормовой промышленности, но и для производства этанола и биогаза. В распоряжении сельхозпроизводителей есть целая линейка гибридов ржи, из которых они могут выбрать наиболее подходящий. Как ведется селекция гибридов? В этой статье мы расскажем об этом.
Основные цели селекции гибридов ржи:
- высокий потенциал урожайности и стабильность: хороший урожай зерна, устойчивость к засухе и полеганию, высокая масса 1000 зерен
- устойчивость к болезням, таким как спорынья, бурая ржавчина, мучнистая роса, ринхоспориоз и снежная плесень
- качество: натура зерна, выход муки, число падения, содержание крахмала и сырого протеина, высота амилограммы
Основными критериями при селекции гибридной ржи на силос и для производства биогаза являются: урожайность биомассы, выход метана и период вегетации до наступления фазы молочной спелости зерна.
Формула получения гибридов ржи выглядит очень просто, но за нею стоят многие годы упорного труда селекционеров.
Гибридная рожь = (ACMS x B) x R-SYN
где:
(ACMS x B)
Материнская форма (источник семян): результат скрещивания инбредных линий со стерильной и нормальной цитоплазмой. Стерильная плазма или цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС) полностью исключает образование пыльцы у материнской формы растения. Данное условие необходимо для контроля опыления у перекрестно-опыляемой ржи.
R-SYN
Отцовская форма (источник пыльцы): синтетическая популяция, которая зачастую состоит из двух родительских компонентов и является носителем гена-восстановителя. Такие гены отвечают за восстановление фертильности гибрида, полученного скрещиванием материнской и отцовской форм. Данное условие является необходимым, так как гибридная рожь сможет сформировать зерно только после восстановления фертильности.
Получение исходного материала родительских форм
Сначала необходимо получить исходный материал лучших родительских форм. Для этого проводится ручная кастрация колосьев и скрещивание отобранных родительских растений, помещенных в пакеты-изоляторы. Впоследствие потомство, полученное в ходе скрещивания, подвергается самоопылению (опылению собственной пыльцой) внутри изоляторов и образует инбредные линии.
Такие инбредные линии группируются по важным агрономическим характеристикам, таким как устойчивость к полеганию и болезням, жизнеспособность и масса 1000 зерен [SN(R1] [SN(R2] и высеваются в отдельные рядки для отбора лучших из них.
Отобранные линии скрещивают с растениями из противоположных генетических групп (материнскими и отцовскими формами) для получения потенциально пригодных для выращивания гибридов, которые затем проходят полевые испытания в различных климатических зонах. Помимо указанных выше критериев в рамках селекции также учитывается и определятся урожайность, которая имеет первостепенное значение для отбора. После нескольких лет испытаний самые многообещающие гибриды передаются в государственные ведомства разных стран по охране сортов растений для определения их сельскохозяйственной ценности,
которые затем проходят полевые испытания на разных участках. Помимо указанных выше критериев, в рамках селекции также учитывается и определятся урожайность. После нескольких лет испытаний самые многообещающие из числа потенциально пригодных гибриды передаются в Федеральное ведомство Германии по охране сортов растений для определения их сельскохозяйственной ценности.
Узнайте больше об улучшении урожайности и устойчивости к спорынье, которого удалось достичь за последние годы благодаря селекции гибридов ржи.
Производственная урожайность
В Германии данные о средней урожайности в стране ежегодно публикуются Федеральным статистическим ведомством. Следует отметить, что, несмотря на заметную разницу в урожайности, ведомственные отчеты не разделяют популяционную и гибридную рожь. По нашим оценкам, на сегодняшний день гибридная рожь занимает 75-80% посевных площадей под рожь и влияет на общую урожайность только в указанных пределах.
Если рассматривать среднюю фактическую урожайность по Германии за последние 20 лет, отчетливо видны колебания в пределах от 39 ц/га до 61 ц/га (рис. 1). Из-за засухи в 2003, 2007, 2010 и 2011 годах урожайность была ниже среднего, однако линия тренда показывает, что в целом урожайность всех видов ржи возросла.
Селекционный прогресс
Прогресс селекции гибридной ржи наглядно иллюстрируют результаты анализа ежегодной урожайности, проведенного в Германии. На рис. 2 сопоставлены показатели гибридной и популяционной ржи за соответствующий год. Линия тренда четко показывает, что по своему селекционному потенциалу гибридная рожь намного опережает популяционную.
Главной причиной такой разницы потенциала гибридной и популяционной ржи является эффект гетерозиса, присущий гибридам и составляющий их селекционное преимущество. В случае с гибридами возможно целенаправленное скрещивание родительских форм, имеющих более выгодные и дополняющие друг друга гены и признаки, что повышает их селекционный потенциал и улучшает урожайность и другие агрономические характеристики. Широкая генетическая база, используемая при создании гибридов, обусловливает их высокую адаптивность, которая позволяет растениям максимально использовать благоприятные условия и снизить влияние негативных факторов внешней среды.
Три простые причины, почему средний уровень урожайности ржи может быть ниже потенциального
Доля популяционной ржи
В Германии популяционная рожь занимает около 20-25% посевных площадей, отведенных под рожь. Однако, как показано на рис. 2, селекция этого вида ржи достигла меньших успехов за последние годы. Благодаря своей адаптивности к различным условиям среды гибридная рожь дает более высокие урожаи даже на менее плодородных почвах.
Рыночные цены и обусловленная ими рентабельность выращивания
На протяжении 23 лет наблюдались неоднократные периоды низких рыночных цен. Результатом таких ценовых спадов стало снижение рентабельности выращивания, из-за чего потенциал урожайности культуры остается не до конца раскрытым. Кроме того, за указанный период сократились площади возделывания ржи, которой отвели менее плодородные поля.
Неблагоприятные погодные условия
За последние годы неблагоприятные погодные условия стали частым явлением в Германии и негативно отразились на выращивании ржи, в частности, при весенней засухе. Несмотря на то, что такие условия затрагивают все зерновые культуры, особенно сильно страдают легкие почвы, на которых возделывается в основном рожь.
Вывод:
В отличие от селекционного потенциала, фактическая урожайность зависит от многих других агрономических факторов помимо генетики. Благодаря описанным достижениям в области селекции урожайность ржи повышалась на протяжении многих лет несмотря на внешние негативные факторы. Выбрав гибриды ржи, вы сможете и дальше получать выгоду от селекционных достижений.
Устойчивость к засухе (селекция ржи)
Благодаря передовым методам селекции в этом направлении был достигнут значительный успех. В современных условиях все более сильного изменения климата частота возникновения засухи постоянно увеличивается, поэтому растет спрос на сорта с повышенной засухоустойчивостью. Растения реагируют на вызванный засухой стресс по-разному. Для выявления таких реакций мы используем не только наш опыт в области селекции растений, но и новейшие методы анализа. Благодаря этому мы можем более полностью изучить характеристики засухоустойчивости растений.
Испытание на устойчивость к засухе
1. Проведение испытаний
Основу успешного изучения любых характеристик растений составляет тщательно спланированное и проведенное испытание. Для анализа устойчивости к засухе было проведено несколько испытаний, включающих 3 000 делянок ржи, расположенных на площади в 5 га. Все испытания проводились в двух вариантах - с орошением и без него. При этом оба варианта имели повторность и всегда размещались рядом друг с другом, чтобы обеспечить объективное сравнение.
На каждой орошаемой делянке размещали пористые шланги длиной 12-15 м, обеспечивающие равномерный капельный полив. Расход воды контролировался очень тщательно с помощью центральной напорной станции.
2. Передовые способы наблюдения за растениями
В ходе испытаний было проведено максимально возможное количество наблюдений и учетов на опытном участке. Особенно важно проводить все наблюдения систематически на протяжении нескольких недель.
Чтобы оценивать варианты опыта со скоростью 750 делянок в час, штанга опрыскивателя была оборудована устройством GPS, спектрометром и инфракрасным термометром. Благодаря этому, независимо от погоды, можно было измерять важные с агрономической точки зрения характеристики растений, такие как всхожесть, площадь листовой поверхности, содержание хлорофилла, наличие заболеваний, а также урожайность.
Параллельно с этим метеорологическая станция измеряла скорость ветра, влажность воздуха, температуру и солнечное излучение, а почвенный зонд - содержание влаги в почве. Оба устройства обеспечивали запись данных об условиях окружающей среды на опытном участке.
После завершения измерений нужно было сопоставить большие объемы данных и затем использовать их для отбора засухоустойчивых форм. В первый год исследовательского проекта были выявлены наиболее целесообразные и рентабельные методы наблюдения. В рамках масштабного многолетнего исследовательского проекта, реализуемого Институтом Юлиус Кюн, Кильским университетом Кристиан Альбрехт и бизнес-подразделением «Зерновые» компании KWS, ведется интенсивная работа по внедрению в практику разработанных методов исследования растений. О первом успехе можно будет судить после выхода на рынок первых превосходных по своей засухоустойчивости гибридов ржи в 2018 году.
