-
Селекція гібридного жита
Як відбувається селекція гібридного жита?
Гібридне жито — це цінний продукт харчування і корм, який також використовується як джерело енергії для виробництва етанолу або біогазу. Фермерам пропонуються різноманітні гібридні сорти жита, з яких вони можуть вибрати найкращий для своїх потреб.
Як же ж відбувається селекція гібридного жита?
Цілі селекції гібридів жита
- Потенційна врожайність і стабільність: Вихід зерна, стійкість до посухи, стійкість до вилягання і МТЗ
- Стійкість до хвороб: Ріжки, бура іржа, борошниста роса та ринхоспоріоз
- Якість: Натурна вага, вихід борошна, число Хагберга, вміст нативного білка, показники амілограм, вміст крохмалю
Основні завдання селекції гібридного жита для цільнозернового силосу — вихід біомаси, вихід метану, а також тривалість вегетації до молочної стиглості.
Формула гібридного жита виглядає просто, але в її основі лежать роки наполегливої селекції.
Гібридне жито = (ACMS x B) x R-SYN
Це означає:
(ACMS x B)
Материнська рослина (рослина, з якої утворюється зерно): схрещування між інбредною лінією з CMS-плазмою та інбредною лінією з нормальною плазмою. CMS-плазма означає, що рослини містять клітинну плазму, яка не дає материнським зернам самим утворювати пилок. Така властивість потрібна для того, щоб можна було здійснювати цільовий контроль запилення житом —перехресним запилювачем.
R-SYN
Батьківська рослина (рослина, що дає пилок): синтетична популяція, що часто складається з двох батьківських компонентів і є носієм гена-відновлювача. Такі гени-відновлювачі дозволяють відновити фертильність перехресного продукту материнської та батьківської рослини. Це необхідно, оскільки посіяне гібридне жито формуватиме зерна тільки за умови відновлення фертильності.
Вихідне схрещення
Спочатку слід отримати вихідне схрещення найкращих батьків. Це досягається шляхом селективної ручної емаскуляції та схрещення обраних батьків під покриттям. Потомство схрещування замозапилюється під покриттям (запилення пилком від самої рослини), що дозволяє отримати інбредні лінії.
Ці інбредні лінії обираються в коротких окремих рядах на основі таких важливих агрономічних характеристик, як стійкість до вилягання, життєздатність, МТЗ і стійкість до хвороб.
Обрані таким чином лінії схрещуються з рослинами протилежного генетичного пулу (материнські та батьківські рослини), щоб отримати кандидатів на гібрид, які проходять польові випробування в багатьох місцях.
На додаток до вищевказаних властивостей також визначається врожайність, що використовується як основа для вибору. Після декількох років випробувань високоперспективні кандидати подають на розгляд в Німецьку федеральну службу сортів рослин для офіційного аналізу показників.
Детальнішу інформацію про те, як останніми роками селекція гібридного жита продемонструвала виразний поступ за показниками врожайності та стійкості до ріжків, наведено в розділі про підвищення врожайності та стійкість до ріжків.
Врожайність на полях
У Німеччині щорічні показники врожайності публікуються Федеральною статистичною службою. Важливо зауважити, що в цих даних не відображається відмінність між популяційним і гібридним житом, незважаючи на істотну різницю в урожайності. Згідно з нашими оцінками, частка гібридного жита від загальної посівної площі жита на сьогоднішній день становить 75–80%, тому представлена динаміка врожайності відображає внесок гібридного жита лише цією мірою.
На основі середньої врожайності в Німеччині протягом останніх 20 років можна зробити висновок, що врожайність міститься в діапазоні від 39 до 61 ц/га (Рисунок 1). У посушливі роки — 2003, 2007, 2010 та 2011 — чітко видно нижчу від середньої врожайність. Проте на основі представленого статистичного тренду очевидно, що загалом врожайність жита підвищується.
Поступ у селекції
Поступ у селекції гібридного жита чітко простежується на основі проаналізованих даних для Німеччини. На Рисунку 2 порівнюються результати всіх гібридних і популяційних сортів за відповідний рік. Лінія тренду чітко демонструє, що поступ у селекції гібридного жита перевищує поступ у селекції популяційного жита.
Вирішальною причиною відмінності в перебігу селекції між популяційним і гібридним житом є гетерозис, що є перевагою виведення гібридів. У гібридів існує можливість систематично поєднувати батьків зі сприятливими генами або властивостями, що доповнюють одне одного, отримуючи в результаті кращий поступ у селекції і, таким чином, вищі показники врожайності та інших агрономічних характеристик. Оскільки сорти гібридного жита виводяться на широкій генетичній базі, їхня адаптивність є надзвичайно високою, що дозволяє використовувати сприятливі умови середовища та зменшувати негативний вплив поганих умов.
Три прості причини, чому підвищення врожайності, що спостерігається в сільськогосподарській практиці, може бути меншим, ніж поступ у селекції
Частка популяційного жита
У Німеччині популяційне жито вирощується на приблизно 20–25% посівних площ жита. Проте, як показано на Рисунку 2, в останні роки для цього типу жита було досягнуто меншого поступу в селекції. Навіть у гірших місцях гібридне жито забезпечує вищу врожайність завдяки своїй стійкості до несприятливих умов навколишнього середовища.
Ринкові ціни та їх вплив на обсяги вирощування
Як показано на Рисунку 1, протягом останніх 23 років регулярно спостерігалися періоди низьких ринкових цін. Падіння ціни тягне за собою зниження обсягів вирощування жита, а це в свою чергу означає, що потенційна врожайність сортів не використовується повною мірою. Крім того, в такі роки посівні площі скорочуються, і жито витісняється у місця з нижчими показниками врожайності.
Екстремальні погодні умови
Останніми роками в Німеччині частіше спостерігаються екстремальні погодні умови, що негативно вплинули на вирощування жита, особливо весняні посухи. Ці події впливають практично на всі види зернових. Проте особливої шкоди зазнають легки ґрунти, на яких переважно вирощують жито.
Висновки
У порівнянні з поступом у селекції, урожайність на полях зазнає впливу інших чинників, окрім генетичних. Завдяки описаному вище поступу в селекції, врожайність жита зростає вже роками, незважаючи на ці чинники. Ви можете надалі отримувати вигоду від досягнень селекції, якщо будете вирощувати гібридні сорти жита.
Толерантність до посухи (селекція жита)
Поступ завдяки найновішим методам селекції: Періоди посухи постійно збільшуються у зв'язку з кліматичними змінами, тому зростає попит на сорти з підвищеною толерантністю до посухи. Рослини реагують на стрес від посухи багатьма різними способами. Щоб виявити ці реакції, на додаток до нашого досвіду в селекції рослин ми також використовуємо найсучасніші вимірювальні методи. Це дозволяє нам з більшою впевненістю визначати характерні ознаки реакцій.
Стрес-тест на посуху
1. Підготовка до тесту
Основою найкращого можливого визначення характерних ознак є ідеально спланований і проведений експеримент. Для вимірювання виконується декілька стрес-тестів на посуху на площі приблизно 5 га із приблизно 3000 дослідними ділянками. Повний експеримент ділиться на варіанти з поливом і без, причому дослідні ділянки для обох варіантів розташовані поруч, що дає можливість виконати неупереджене порівняння.
Для поливання на кожній ділянці використовуються крапельні шланги 12–15 м завдовжки, щоб забезпечити рівномірний полив цільової ділянки. На центральній розподільчій станції ми забезпечуємо дуже високу точність подачі води.
2. Сучасна реєстрація результатів вимірювання характеристик рослин
Під час експериментів ми реєструємо якомога більшу кількість різних властивостей рослин. Надзвичайно важливо вимірювати всі характеристики протягом декількох тижнів.
Щоб визначати характерні ознаки рослин із високою пропускною здатністю 750 дослідних ділянок на годину, ми обладнали розпилювальні трубки модулем GPS, спектрометром та інфрачервоним термометром. Завдяки цьому, незалежно від погоди, ми можемо вимірювати важливі агрономні показники, такі як густота стояння, площа листкової поверхні, вміст хлорофілу, наявність хвороб, а також урожайність.
Метеостанція одночасно вимірює швидкість вітру, вологість повітря, температуру та сонячне опромінення, тоді як ґрунтовий зонд вимірює вміст вологи в ґрунті. Обидва пристрої забезпечують реєстрацію умов середовища на дослідній ділянці.
Після завершення вимірювань перед нами стоїть виклик, який полягає в обробці великих масивів даних та використанні їх для селекції. На першому році дослідного проекту вдалося з'ясувати, визначення яких характерних ознак є обґрунтованим і здійсненним. У рамках масштабного багаторічного проекту, що спільно проводиться Інститутом Юліуса Кюна, Кільським університетом і компанією KWS Getreide, ми наполегливо працюємо над тим, щоб зробити методи вимірювання придатними до широкого застосування. Перші результати будуть продемонстровані на перших сортах гібридного жита з чудовою толерантністю до посухи, які ми плануємо випустити на ринок у 2018 р.
