На правах рукописи
Барбашов
Максим Вячеславович
ОЦЕНКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ФАСОЛИ
ОБЫКНОВЕННОЙ (Phasеolus vulgaris L.) ДЛЯ
СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ
РАСТИТЕЛЬНО – МИКРОБНЫХ СИСТЕМ
Специальность: 06.01.05. – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Орел - 2012
Работа выполнена в 2гг. в лаборатории генетики и биотехнологии ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур Россельхозакадемии
Научный руководитель: | доктор сельскохозяйственных наук |
Официальные оппоненты: | доктор сельскохозяйственных наук, профессор |
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент | |
Ведущая организация: | ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии |
Защита диссертации состоится 20 марта 2012 года в 1430 часов на заседании диссертационного Совета ДМ 220.052.01 в Орловском государственном аграрном университете 9.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Орловского государственного аграрного университета (г. Орел, бульвар Победы, 19).
Просим принять участие в работе Совета или выслать свой отзыв на автореферат диссертации в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печатью 9, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 220.052.01.
Факс 8(48; E-mail: *****@***ru
Автореферат разослан «_16_» __февраля__ 2012 г. и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» http://www. ***** и сайте ВАК при Минобрнауки РФ http://vak. *****.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор с.-х. наук, профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Способность бобовых растений, в частности фасоли, формировать симбиозы с агрономически полезными микроорганизмами позволяет им существенно обогащать почву азотом, улучшать водный статус растений, снабжать необходимыми элементами минерального питания (труднодоступным фосфором и азотом), повышать устойчивость к болезням (Борисов с соавт., 2011).
Выявление общих генов, необходимых для формирования этих симбиозов, привело к заключению, что бобовые обладают единой генетической системой, контролирующей развитие многостороннего симбиоза: бобовое растение + грибы арбускулярной микоризы + полезные ризосферные/клубеньковые бактерии. Этот факт очень важен для дальнейшего развития симбиотической селекции, открывает возможности расширения адаптивных свойств растений, придания им новых метаболических функций и позволяет получать повышенные урожаи экологически чистого высокобелкового растительного сырья (Наумкина с соавт., 2011).
В связи с вышеизложенным, исследования по изучению исходного материала фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L.) и использованию его для создания высокоэффективных растительно-микробных систем относятся к приоритетным в науке и являются особенно актуальными.
Решению этих вопросов посвящена диссертационная работа, выполненная в рамках заданий 08.03.02. «Изучить генетический механизм взаимодействия растения-хозяина при симбиотических взаимоотношениях у гороха» и 02.06.02. «Создать растительно-микробные системы на основе изучения на уровне нанопространства и сигналинга генетической интеграции агрономически полезных микроорганизмов и растений» Программ фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006…2010 гг. и гг. Российской академии сельскохозяйственных наук, гранта РФФИ -р_офи.
Цель исследований - выявление морфобиологических и симбиотических особенностей коллекционных сортообразцов фасоли и выделение исходного материала с высоким симбиотическим потенциалом для создания высокоэффективных растительно-микробных систем.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- изучить изменчивость и взаимосвязи морфобиологических признаков и симбиотических показателей у коллекционных сортообразцов фасоли в естественных условиях и при взаимодействии с ризобиями и грибами арбускулярной микоризы.
- оценить адаптивную способность и стабильность генотипов фасоли в изменяющихся условиях среды;
- изучить биохимические особенности сортообразцов фасоли;
- выделить линии фасоли, сочетающие высокую семенную продуктивность с повышенной симбиотической активностью.
Научная новизна исследований. Впервые в условиях северной части Центрально-Черноземного региона России изучена изменчивость основных морфобиологических признаков и симбиотических показателей сортообразцов фасоли различного эколого-географического происхождения; выделены источники высокой продуктивности и симбиотической активности. Получены новые данные о клубенькообразующей способности и симбиотической деятельности фасоли при инокуляции ризобиями и грибами арбускулярной микоризы. Проведена оценка экологической пластичности, стабильности и адаптивной ценности сортообразцов. Выявлены биохимические особенности генотипов фасоли. Сформированы эффективные сорто-микробные системы. Выявлен селекционный материал с высокой урожайностью и симбиотической активностью.
Практическая значимость. Выделен ценный исходный материал для селекции фасоли на повышение симбиотической активности. Предложен новый подход для создания высокоэффективных растительно-микробных систем, сочетающих высокую семенную продуктивность с отзывчивостью на инокуляцию штаммами ризобий и грибов арбускулярной микоризы. Выделены линии фасоли, обладающие повышенной семенной продуктивностью в сочетании с отзывчивостью на тройной симбиоз.
Положения, выносимые на защиту:
1. Результаты изучения изменчивости и взаимосвязей морфобиологических признаков и симбиотических показателей у сортообразцов фасоли, позволившие выявить формы, ценные для создания высокоэффективных растительно-микробных систем.
2. Оценка адаптивной способности и стабильности генотипов в изменяющихся условиях среды для выделения форм с высокой продуктивностью и симбиотической активностью.
3. Результаты изучения биохимических особенностей генотипов фасоли.
4. Созданные автором новые линии фасоли, сочетающие повышенную семенную продуктивность и симбиотическую эффективность.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Ученых советах ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии (2009, 2010, 2011 гг.); региональных научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов «Неделя науки» ОрелГАУ (2009, 2010, 2011 гг.); Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству» (Курск, 2009); Всероссийской конференции «Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России» (Сергиев Посад, 2009).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах, в том числе двух в изданиях, рекомендуемых ВАК.
Личное участие автора в проведении экспериментов составляет 100%. Закладка полевых, вегетационных и лабораторных опытов, анализ и обобщение результатов исследований были проведены автором лично.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 135 страницах компьютерного текста, состоит из введения, глав, выводов, рекомендаций для селекционной практики и производства, включает 32 таблицы, 13 рисунков и 15 приложений. Список использованной литературы состоит из 200 наименований, в том числе 41 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю благодарность директору ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии, доктору сельскохозяйственных наук, профессору , заведующей лабораторией генетики и биотехнологии, кандидату сельскохозяйственных наук , заведующему лабораторией селекции зернобобовых культур, кандидату сельскохозяйственных наук , ведущему научному сотруднику лаборатории селекции зернобобовых культур, кандидату сельскохозяйственных наук за консультации по обсуждаемым в данной работе вопросам.
Автор признателен кандидатам биологических наук, ведущим научным сотрудникам лаборатории генетики и биотехнологии ВНИИЗБК Г и за сотрудничество и помощь в проведении исследований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БОБОВЫХ РАСТЕНИЙ С СИМБИОТИЧЕСКИМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ
(обзор литературы)
Обобщены литературные данные, касающиеся особенностей взаимодействия бобовых растений с агрономически полезными микроорганизамами. Результаты исследований, выполненных отечественными и зарубежными учёными, позволили существенно углубить понимание процесса взаимодействия макро - и микросимбионтов и сделать ряд практических рекомендаций для повышения его эффективности. В литературных источниках слабо представлены результаты оценки изменчивости морфобиологических и основных хозяйственно полезных признаков и симбиотических показателей сортов при взаимодействии бобовых растений с грибами арбускулярной микоризы. Показано, что возможность создания эффективных растительно-микробных систем у бобовых недостаточно изучена и сделано заключение о необходимости проведения исследований, направленных на получение нового исходного материала, сочетающего повышенную урожайность, содержание белка с высоким симбиотическим потенциалом.
УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Работа выполнялась в течение 2009 – 2011гг. на опытном участке лаборатории генетики и биотехнологии Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института зернобобовых и крупяных культур Россельхозакадемии.
Почвы опытного участка темно-серые лесные, средней окультуренности (содержание гумуса 3,93%, подвижного фосфора – 12,5, обменного калия – 5,9 мг/100 г почвы, рНсол – 5,5, гидролитическая кислотность – 4,4 мг экв./100 г почвы).
Метеорологические условия в годы исследований можно охарактеризовать как контрастные, но в целом они повторяют среднемноголетние климатические закономерности. Поэтому полученные в исследованиях данные позволили достаточно достоверно и объективно оценить особенности изученного материала.
Материалом для исследований служили 20 сортообразцов фасоли, в том числе 10 из коллекции ГНУ ВНИИЗБК - Гелиада, Шоколадница, Рубин, Оран, София, л.00-106, л.04-178, л.02-174, л.05-85, л.00-572; и 10 из коллекции ВИР - к-15348 (Шубинская, Алтайский край), к-15233 (Мечта хозяйки, Краснодарский край), к-15552 (Станичная, Краснодарский край), к-15444 (Glen lyon, Австралия), к - 15401 (Aura, Польша), к-15459 (Kanamito, Польша), к-15496 (Zitekid, Канада), к-15469 (Samarinska, Чехия), к-15470 (Priсor, Чехия), к-15379 (Tondina, Германия). В качестве контроля использовался районированный в Орловской области сорт Рубин. Изучение отзывчивости фасоли на инокуляцию ризобиями и грибами арбускулярной микоризы проводили на 7 сортообразцах: Aura, Glen lyon, Kanamito, Услада, Рубин, Шоколадница, Гелиада.
Для предпосевной обработки семян использовали ризоторфин (штамм 653). В почву перед посевом вносили почвенно-корневую смесь из-под микоризованной суданской травы (Sorgum sudanense Pers.) из расчета 15 г под каждое семя и комплексное микробиологическое удобрение (КМУ) (500 кг/га), содержащее высокоэффективные штаммы и изоляты грибов арбускулярной микоризы (Glomus intraradices, Glomus fasciculatum) и клубеньковых бактерий. Биопрепарат изготовлен по технологии, разработанной -Интер» (патент № 000).
Опытный материал выращивался на делянках площадью 3м² в четырехкратной повторности по следующей схеме: 1 - контроль; 2 - предпосевная инокуляция семян штаммом клубеньковых бактерий № 000; 3 - предпосевное внесение в почву почвенно-корневой смеси из-под микоризованной суданской травы; 4 – предпосевное внесение в почву КМУ.
Обработка почвы на опытном участке соответствовала общепринятой при возделывании фасоли. Посев проводили вручную с площадью питания одного растения 10х45 см. Уход за посевами заключался в двукратных рыхлениях-прополках, что обеспечивало достаточную чистоту посевов и нормальные условия для роста и развития растений. Химические средства защиты растений не применялись.
Учеты, наблюдения и структурный анализ сортов проводились по Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971, 1972) и Методическим рекомендациям ВИР (2010).
Нитрогеназную активность определяли методом редукции ацетилена (Чундерова, 1980) в модификации (1984) и (1990). При отборе проб для учета числа клубеньков на корнях растений использовали метод монолитов (Посыпанов, 1991). Оценку микоризной инфекции проводили по A. Trouvelot, J. Kough (1986). Использовали следующие параметры: интенсивность развития микоризной инфекции, пересчитанная на 1 см корня (М,%) и обилие арбускул в микоризованной части корня (а,%).
Содержание белка в зерне определяли методом Къельдаля с использованием автоматической системы UDK-152 и дигестора DK-6 производства фирмы VELP SCIENTIFIСA. Аминокислотный анализ выполняли на автоматическом аминокислотном анализаторе Hitachi 835.
Оценку адаптивной способности и стабильности генотипов в изменяющихся условиях среды выполняли в соответствии с методом, предложенным и (2008).
В зимне-весенний период опыты закладывали в теплице (интенсивность освещения 25…30 тыс. люкс, световой период 18/6 ч (день/ночь), температура днем и ночью составляла 220С и 180С. В теплице фасоль выращивалась в сосудах Митчерлиха массой 4,2 кг по 5 растений на сосуд. Гибридизацию проводили посредством предварительной кастрации и последующего принудительного опыления цветков.
Отбор высокопродуктивных растений, отзывчивых на инокуляцию штаммами ризобий и грибов арбускулярной микоризы проводили из гибридных популяций F2-F4 на основе таких показателей, как масса сухого растения, масса семян с растения, число клубеньков на растении и нитрогеназная активность и на основании глазомерной оценки в полевых условиях.
Математическую обработку данных проводили методами корреляционного, дисперсионного и вариационного анализов по (1985), (1974), факторного и кластерного анализов с использованием компьютерных программ STATISTICA 6.0 и Microsoft Оffice Exel.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
ОЦЕНКА КОЛЛЕКЦИОННЫХ СОРТООБРАЗЦОВ ФАСОЛИ ПО МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ И СИМБИОТИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ
Морфобиологические и симбиотические особенности коллекционных сортообразцов фасоли
Продолжительность вегетационного периода и составляющих его фаз. Исследованиями установлено, что основная часть изученного материала (65%) относится к среднеспелым образцам, группа среднеранних составляет 30%, позднеспелых - 5% (табл.1).
Таблица 1 – Продолжительность вегетационного периода
и составляющих его фаз у сортообразцов фасоли, 2гг.
Группа спелости | Сортообразец | Продолжительность, сутки | |||
посев-всходы | всходы-цветение | цветение-созревание | всходы-созревание | ||
среднеранние | Гелиада, Шоколадница, Рубин, Оран, Услада, л.00-572 | 14-16 | 33-34 | 34-36 | 71-80 |
среднеспелые | л.00-106, л.05-85, л.02-174, Шубинская, Мечта хозяйки, Станичная, Glen lyon, Aura, Kanamito, Zitekid, Samarinska, Priсоr, Tondina | 14-16 | 35-37 | 37-40 | 81-90 |
позднеспелые | София | 14-16 | 38-42 | 40-43 | >90 |
Общая продолжительность вегетационного периода у сортообразцов фасоли увеличивалась при понижении температуры воздуха и выпадении обильных осадков (2009 год) и сокращалась в засушливые годы (2010, 2011 годы). В аномально жарком 2010 году продолжительность вегетационного периода у среднеспелых образцов сократилась в среднем на 5–10 суток, а у позднеспелого образца - на 7-12 суток.
Длина стебля в современной селекции фасоли является одним из важнейших признаков, поскольку связана с устойчивостью к полеганию и пригодностью к механизированной уборке и таким образом косвенно влияет на урожай.
Среди изученных сортообразцов наиболее высокорослыми являются л.05,4 см.), Kanamito (58,0), Tondina (56,2 см.). Источником устойчивости к полеганию могут служить Samarinska (31,7 см.) и стандарт Рубин (33,5 см.).
Длина стебля у фасоли относится к числу слабо изменчивых признаков. Коэффициент вариации в среднем за годы изучения находился в пределах от 7,8% до 11,4%.
Высота прикрепления нижнего боба – важный признак, определяющий технологичность сортов фасоли. В наших исследованиях у коллекционных сортообразцов в среднем за 2009 – 2011 гг. значение признака варьировало от 8,8 см. (Glen lyon) до 19,8 см. (Станичная). У стандарта Рубин высота прикрепления нижнего боба составила 17,4 см. В качестве источников высокого прикрепления нижнего боба (19-20 см.) выделены сортообразцы Шубинская, Станичная, Гелиада.
Коэффициент вариации признака составил 9,5%…18,9%.
Число продуктивных узлов на растении. Установлено, что проявление признака зависело как от года выращивания, так и от генотипа и находилось в пределах от 3,9 шт. (л.00-106) до 9,6 шт. (л.00-572). У растений стандарта Рубин формировалось в среднем 4,4 продуктивных узлов. Источниками большого числа продуктивных узлов на растении (7-9 шт.) являются сортообразцы: л.00-572, л.02-174, Zitekid, Tondinа.
Коэффициент вариации признака находился в пределах от 12,4% до 27,2%.
Число бобов на растении. У изученного набора сортообразцов фасоли число бобов на растении в среднем за 3 года изменялось от 8,8 шт. (София) до 23,6 шт.(Tondina). Самое большое число бобов на растении (16-23 шт.) сформировали сортообразцы: Tondinа, л.00-572, Kanamito, Услада, Aura, л.00-174. У стандарта Рубин число бобов на растении составило 8,6 шт.
Значение коэффициента вариации признака в среднем за 3 года составило – 15,5% - 41,6%.
Число бобов на продуктивный узел. В среднем за 3 года значение этого показателя у сортообразцов фасоли варьировало от 1,6 шт. (Zitekid) до 4,2 шт. (Tondina); у стандарта Рубин - 2,1 шт. Наибольшее число бобов на продуктивный узел (3-4 шт.) сформировали сортообразцы: Tondinа, Glen lyon, Услада, л.00-106, л.05-85, л.02-174, Оран, Мечта хозяйки, София, Samarinska, Aura
Значение коэффициента вариации признака в среднем за годы изучения находилось в пределах от 21,3% до 40,6%.
Число семян с растения. Больше всего семян в среднем за годы изучения формировали растения сортообразца Tondina (87,2 шт.), самое низкое (20,4 шт.) – стандарта Рубин. Источниками высокого числа семян с растения (40-80 шт.) среди изученных сортообразцов являются: Tondinа, л.00-572, Kanamito, Glen lyon, Шоколадница, Zitekid, Aura.
Коэффициент изменчивости рассматриваемого признака составил 16,6% - 38,7%.
Число семян в бобе. В формировании урожая фасоли большое значение имеет осемененность боба. В среднем за г. г. растения фасоли формировали от 2,3 шт. (Рубин) до 3,8 (Pricor) семян в бобе. Больше всех семян в бобе (>3,5 шт.) сформировали растения сортообразцов: Оран, Glen lyon, Tondinа, Pricor;
Коэффициент изменчивости признака находился в пределах от 14,6% до 31,5%.
Масса семян с растения. Установлено, что в различные годы изучения существенно изменялись не только абсолютные значения признака, но и амплитуда его изменчивости. В среднем за три года семенная продуктивность соротообразцов фасоли колебалась от 6,2 г (София) до 21,6 г (Tondina). У стандарта Рубин она составила 8,1 г. Источниками высокой семенной продуктивности растения (10-20 г.) среди изученного набора сортообразцов являются Tondinа, Zitekid, Aura, л.00-572, Kanamito, Aura, Мечта хозяйки, Оран, Шубинская.
Масса зерна с растения у фасоли относится к сильно изменчивым признакам (22,8 - 53,6%).
Масса 1000 семян. У изученных нами сортообразцов масса 1000 семян варьировала в среднем за годы от 146 г. (Glen lyion) до 411 г. (Шубинская). У стандарта Рубин значение показателя составило 284±10,4 г.
В среднем за годы изучения установлен средний уровень изменчивости признака – 13,6 - 22,7%.
Клубенькообразующая способность сортообразцов фасоли. На формирование симбиотического аппарата различных сортообразцов фасоли в полевых условиях при спонтанной инокуляции существенное влияние оказывают метеорологические условия, складывающиеся в процессе роста и развития растений, а также генотип сорта. Установлено, что в годы с достаточной обеспеченностью влагой (2009 г.) на корнях растений в целом формировалось больше клубеньков (от 35 до 66 шт.) по сравнению с аномально жарким 2010 годом (от 12 до 31 шт.) и засушливым 2011 годом (от 22 до 45 шт.), когда отмечался значительный дефицит влаги.
Наибольшее количество клубеньков на корнях растений формируется к фазе начала образования бобов. В течение трех лет изучения больше всего клубеньков сформировали восемь сортообразцов: л.02-174, Рубин, Гелиада, Tondina, Шоколадница, Kanamito, Услада, Glen lyon. У них на корнях было в фазу бутонизации – начала цветения - поклубеньков, в фазу начала образования бобов – от 41 до 45 клубеньков, в фазу созревания – от 6 до 8 клубеньков ( рис.1).
Рисунок 1 – Клубенькообразующая способность лучших сортообразцов фасоли при спонтанной инокуляции, в среднем за 2009 – 2011 гг.
Выделившиеся сортообразцы предлагаются в качестве источников высокой клубенькообразующей способности, которые можно использовать в селекции фасоли на повышенную интенсивность азотфиксации.
Нитрогеназная активность сортообразцов фасоли. У большинства сортообразцов фасоли в среднем за годы изучения нитрогеназная активность была ниже, чем у стандарта Рубин. Наиболее высокий уровень проявления этого показателя отмечен в фазу начала образования бобов у сортообразцов Aura, Tondina, Рубин, Гелиада, Шоколадница, Услада, Kanamito, Glen lyon (22 – 27 мкг N2·растение/час) (рис.2).
Рисунок 2 – Нитрогеназная активность лучших сортообразцов фасоли,
мкг N2·растение/час, в среднем за 2009 – 2011 гг.
Взаимосвязи хозяйственно-полезных признаков. Выявлена тесная положительная связь между семенной продуктивностью фасоли и числом семян с растения (r=0,35–0,76), числом бобов с растения (r=0,30–0,85), массой 1000 семян (r=0,25-0,34). Масса семян с растения слабо коррелирует с числом клубеньков на корнях растений (r=0,16-0,21) и нитрогеназной активностью (r=0,08-0,13). Число семян с растения имеет положительную корреляцию с числом бобов с растения (r=0,72–0,83) и числом продуктивных узлов на растении (r=0,56–0,71). Следует отметить наличие отрицательной связи массы 1000 семян с числом бобов на растении (r=- 0,33 – - 0,51), числом семян с растения (r= -0,41 – -0,55), числом бобов на продуктивный узел (r= -0,31 – -0,39), числом продуктивных узлов (r= -0,29 – -0,43).
Для выявления факторов, оказывающих наибольшее влияние на массу семян с растения, был также использован метод многофакторного корреляционно-регрессионного анализа, позволивший получить следующее уравнение регрессии:
= 1,257+0,760x1+0,037x2+0,006x3,
который показал, что 74,2% вариации массы семян с растения у изученного нами набора сортов определяют х1 - число бобов с растения (r=0,698), х2 - число семян с растения (r=0,663), х3 - масса 1000 семян (r=0,348). Следовательно, при моделировании будущего сорта селекционеру, прежде всего, следует обратить внимание на эти три признака и на их основе подбирать компоненты для скрещивания.
Кластерный анализ сортообразцов фасоли. Для выявления генотипов со сходной нормой реакции нами была проведена кластеризация 20 изученных сортообразцов фасоли. В результате сортообразцы были распределены на 4кластера (рис. 3).
Рисунок 3 – Дендрограмма сортообразцов по хозяйственно-полезным признакам, 2009 – 2011 гг.:
1-й кластер: л.05-85; 2-й: Kanamito, Tondina, Станичная, л.00-106; 3-й: Шоколадница, л. 00-572, Мечта хозяйки, София, Рубин; 4-й: Услада, Гелиада, Шубинская, Glen lyon, Zitekid, Оран, Aura, Pricor, Samorinska, л. 02-174.
Оценка экологической стабильность, пластичность и адаптивной ценности различных генотипов фасоли
Экологическая пластичность и стабильность сортообразцов фасоли. Результаты двухфакторного дисперсионного анализа семенной продуктивности фасоли позволили нам вычислить параметры стабильности и пластичности сортообразцов фасоли, где bi - коэффициент регрессии, s2dj - варианса отклонений от линии регрессии (табл. 2).
Таблица 2 – Параметры экологической пластичности, стабильности
и адаптивной способности сортообразцов фасоли, гг.
Сортообразец | bi | s2dj | V% | σСАС | СЦГ |
Tondina | -1,24 | 76,06 | 30,96 | 1,84 | 16,15 |
Zitekid | -1,20 | 10,86 | 31,86 | 1,25 | 8,33 |
л.00-572 | 1,11 | 37,10 | 35,18 | 3,86 | 10,12 |
Kanamito | 1,62 | 59,12 | 44,49 | 1,18 | 11,18 |
л.02-174 | 0,48 | 0,33 | 10,75 | 2,17 | 6,25 |
Samorinska | 0,00 | 4,85 | 18,68 | 4,11 | 13,25 |
Pricor | 0,64 | 0,37 | 13,67 | 5,31 | 8,55 |
Станичная | 0,26 | 0,08 | 6,35 | 3,52 | 21,62 |
Aura | 2,07 | 63,29 | 52,19 | 1,93 | 10,54 |
Шоколадница | 0,86 | 5,39 | 25,33 | 2,12 | 12,73 |
Мечта хозяйки | 3,38 | 75,10 | 62,54 | 6,15 | 19,16 |
л.00-106 | 0,93 | 0,22 | 20,31 | 1,05 | 6,17 |
Оран | 3,10 | 72,75 | 63,80 | 4,29 | 10,24 |
Услада | 0,39 | 7,09 | 26,52 | 2,06 | 13,67 |
Гелиада | 0,85 | 11,49 | 34,24 | 1,96 | 10,25 |
Шубинская | 2,61 | 12,86 | 69,40 | 5,92 | 18,73 |
л.00-85 | 0,89 | 17,22 | 40,51 | 4,19 | 11,46 |
Рубин | 0,71 | 25,97 | 47,62 | 2,18 | 14,32 |
Glen lion | 1,44 | 3,83 | 34,88 | 1,65 | 10,29 |
Cофия | 1,09 | 5,56 | 44,38 | 3,26 | 7,37 |
Изученные нами сортообразцы по стабильности семенной продуктивности можно разделить на 3 группы:
1 группа – стабильность выше средней (коэффициент регрессии <1): Tondina, Zitekid, л.02-174, Samorinska, Pricor, Станичная, Услада;
2 группа – среднестабильные (коэффициент регрессии близок к 1): л.00-572, л.00-106, Гелиада, л.00-85, София, Шоколадница.
3 группа – стабильность ниже средней (коэффициент регрессии >1):, Kanamito, Aura, Мечта хозяйки, Оран, Шубинская, Рубин, Glen lyon.
Учитывая значения показателей bi и s2dj (варианса отклонений от линии регрессии) наиболее стабильной из изученного набора сортообразцов является л.00-106 (bi=0,93, s2d=0,22).
Оценка сортообразцов по параметру, определяющему специфическую адаптивную способность (σСАС) к определенным условиям среды, выявила их сортовую специфичность по данному показателю (табл. 2). Наибольшей стабильностью σСАС характеризовались сортообразцы л.00-106 (1,05), Kanamito (1,18), Zitekid (1,25). Самая низкая стабильность (6,15) отмечена у сортообразца Мечта хозяйки.
Для оценки сортов с учетом оптимального значения общей адаптивной способности и её стабильности используется показатель селекционной ценности генотипа (СЦГ). По этому показателю в наших исследованиях выявлены сорта, сочетающие высокую продуктивность со стабильностью этого показателя. К таким сортообразцам относятся сортообразцы л.00-106 (6,17), л.02-174 (6,25), что свидетельствует о том, что эти сортообразцы лучше противостоят стрессовым факторам и в условиях Орловской области и характеризуются большей продуктивностью.
СОЗДАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ СОРТО-МИКРОБНЫХ СИСТЕМ ФАСОЛИ
Для использования уникальных свойств симбиотических взаимодействий бобовых культур в настоящее время в сельскохозяйственном производстве создаются консортивные сорто-микробные системы. Они состоят из сортов бобовых культур и комплементарных им штаммов полезных почвенных микроорганизмов. Сформировать эффективные сорто-микробные системы можно либо подобрав к определенному сорту комплементарный штамм ризобий, либо путем селекции новых сортов с повышенными симбиотическими свойствами.
Нами была предпринята попытка создания высокоэффективных растительно-микробных систем фасоли на основе изучения отзывчивости на инокуляцию ризобиями и грибами арбускулярной микоризы 7 сортообразцов, отобранных из коллекции в результате тщательного скрининга.
При предпосевной обработке семян ризоторфином (штамм 653) больше клубеньков на корнях (на 17-30%) по сравнению с контрольным вариантом сформировали растения сортообразцов: Aura (48 шт.), Glen lyon, Рубин (56 шт.), Шоколадница (57 шт.) (табл. 3). Предпосевное внесении в почву комплексного микробиологического удобрения (КМУ) способствовало усилению развития симбиотического аппарата у сортообразцов Kanamito (62 шт.), Услада (48 шт.), Гелиада (63 шт.), что на 17 – 29% больше по сравнению с контролем.
Таблица 3 – Показатели клубенькообразующей деятельности
и нитрогеназной активности сортообразцов фасоли в фазу начала образования бобов при моно - и двойной инокуляции, в среднем за гг.
Сортообразец | Варианты опыта | Число клубеньков на растении, шт | Нитрогеназная активность мкг N2· растение /час | Интенсивность микоризации корней,% | Число арбускул в микоризованной части корня,% |
Aura | контроль | 37±1,23 | 21±1,23 | 100 | 57 |
+ шт. 653 | 48±2,47 | 47±2,18 | 100 | 48 | |
АМ | 38±3,24 | 51±3,42 | 88 | 46 | |
КМУ | 43±2,36 | 54±4,18 | 82 | 40 | |
Glen lyon | контроль | 45±3,18 | 25±2,27 | 98 | 47 |
+ шт. 653 | 56±4,23 | 48±4,55 | 97 | 45 | |
АМ | 49±3,56 | 50±2,42 | 84 | 43 | |
КМУ | 48±3,59 | 36±1,18 | 80 | 43 | |
Kanamito | контроль | 49±2,64 | 25±1,25 | 100 | 62 |
+ шт. 653 | 53±2,55 | 39±2,59 | 100 | 60 | |
АМ | 47±3,27 | 55±2,47 | 85 | 54 | |
КМУ | 62±3,43 | 63±3,57 | 82 | 53 | |
Услада | контроль | 41±2,09 | 25±1,26 | 100 | 56 |
+ шт. 653 | 43±1,87 | 35±1,43 | 100 | 54 | |
АМ | 43±2,45 | 52±2,12 | 85 | 48 | |
КМУ | 48±1,87 | 63±4,52 | 84 | 47 | |
Рубин | контроль | 48±2,34 | 24±1,09 | 97 | 56 |
+ шт. 653 | 56±5,19 | 44±2,18 | 97 | 54 | |
АМ | 50±2,45 | 35±1,24 | 85 | 35 | |
КМУ | 49±3,02 | 33±1,36 | 83 | 31 | |
Шоколадница | контроль | 48±1,56 | 34±1,48 | 98 | 57 |
+ шт. 653 | 57±4,67 | 41±2,54 | 98 | 55 | |
АМ | 53±2,38 | 37±1,59 | 83 | 34 | |
КМУ | 54±3,44 | 33±1,23 | 80 | 32 | |
Гелиада | контроль | 49±2,71 | 27±1,45 | 100 | 68 |
+ шт. 653 | 55±3,76 | 32±1,86 | 100 | 63 | |
АМ | 61±3,49 | 62±2,39 | 92 | 57 | |
КМУ | 63±4,56 | 71±4,50 | 91 | 57 |
В среднем за годы изучения наибольшее количество биологического азота (62±2,39 и 71±4,50 мкг N2/раст. час) фиксировали растения сортообразца Гелиада в варианте с предпосевным внесением в почву грибов арбускулярной микоризы (АМ) и комплексного микробиологического удобрения (КМУ) (табл.3). Большую отзывчивость на использование ризоторфина показали растения сортообразцов Glen lyon (48±4,55 мкг N2·растение /час), Рубин (44±2,18 мкг N2·растение /час) и Шоколадница (41±2,54 мкг N2·растение /час).
Растения фасоли, взаимодействуя с почвенными грибами (Glomenomycota), образуют арбускулярную микоризу, улучшающую их водный статус, снабжающую необходимыми элементами минерального питания (преимущественно труднодоступным фосфором и азотом), повышающую устойчивость к фитопатогенам. Микоризация ведет к улучшению роста растений, однако широкое использование этого симбиоза ограничено сложностью приготовления препаратов, содержащих грибы.
При микроскопическом анализе установлена высокая частота встречаемости микоризы в корневой системе растений контрольных вариантов (97-100%) (табл.3). Отмечено, что при внесении почвенно-корневой смесь из-под микоризованной суданской травы (Sorgum sudanense Pers. (АМ) и при двойной инокуляции (КМУ) имеет место тенденция уменьшения интенсивности развития микоризной инфекции (М,%), во многих случаях достоверная по сравнению с контролем, что можно объяснить большей эффективностью интродуцированных эндомикоризных грибов по сравнению с местными. Это выражается в относительном увеличении биомассы сортообразцов по сравнению с контрольным вариантом, что свидетельствует о более высокой функциональной активности арбускулярной микоризы.
Наряду с числом клубеньков на корнях растений и нитрогеназной активностью важным показателем активности симбиотического аппарата у фасоли является масса сухого растения. Установлено, что значение этого показателя в среднем за годы в контрольном варианте колебалась от 15,0 г (Гелиада) до 36,7 г (Kanamito) (табл.4).
В варианте с предпосевной обработкой семян ризоторфином (шт.653) превышение по этому показателю над контролем у сортообразцов составило: Aura – 1,7 г (5,8%), Glen lyon – 4,2 г (17,5%), Kanamito – 0,8 г (2,1%), Услада -3,2 г (15,8%), Рубин – 1,3 г (5,3%), Шоколадница – 1,1 г (4,1%), Гелиада - 10,5 г (70,0%).
Предпосевное внесение в почву грибов арбускулярной микоризы (АМ) способствовало формированию большей массы сухого растения у сортообразцов Kanamito (38,3 г), Услада (24,8 г), Гелиада (26,3), что выше контроля на 4,4%, 22,7% и 75,3% соответственно.
В варианте с предпосевным внесением в почву комплексного микробиологического удобрения (КМУ) большая масса сухого растения отмечена у сортообразцов Kanamito (38,4 г), Услада (28,1 г), Гелиада (27,2 г). Превышение над контролем у этих сортообразцов составило соответственно 4,6%, 39,1% и 81,3%.
В качестве основного при оценке симбиотической эффективности фасоли был взят показатель семенной продуктивности растений (масса семян с одного растения) – один из главных элементов структуры урожая, обусловленный взаимодействием многих генов, влиянием почвенно-климатических и агротехнических условий.
Проведенные исследования показали, что значение данного признака у сортообразцов фасоли в контрольном варианте варьировало в среднем за три года от 7,1 г (Гелиада), до 20,2 г (Aura) (табл. 4).
Предпосевная обработка семян ризоторфином (штамм 653) максимальный эффект дала на сортообразцах Aura (21,4 г), Kanamito (24,6 г), Рубин (16,1 г), Шоколадница (13,5 г), Гелиада (25,5 г), что на 19,3%, 6,9%, 29,8%, 14,4% и 70,0% выше, чем масса семян с растения в контрольном варианте.
Таблица 4 – Влияние биопрепаратов на основные хозяйственно полезные признаки сортообразцов фасоли, гг.
Сортообразец | Вариант опыта | Масса сухого растения, г | Масса семян с растения, г | Число семян с растения, шт. | Масса 1000 семян, г |
Aura | контроль | 29,5±2,23 | 20,2±1,10 | 61,0±3,3 | 330±11,0 |
+ шт. 653 | 31,2±1,78 | 21,4±1,40 | 64,5±4,4 | 332±6,4 | |
АМ | 27,0±2,09 | 17,5±1,10 | 49,6±2,7 | 353±11,4 | |
КМУ | 29,4±1,65 | 19,4±1,93 | 53,8±3,4 | 361±18,7 | |
Glen lyon | контроль | 19,9±1,03 | 9,5±0,80 | 53,6±2,8 | 161±9,3 |
+ шт. 653 | 23,4±0,98 | 7,3±0,60 | 59,4±3,3 | 123±6,2 | |
АМ | 22,1±1,25 | 11,1±0,80 | 65,7±3,8 | 169±6,3 | |
КМУ | 16,1±2,36 | 8,2±0,68 | 56,1±3,7 | 147±4,2 | |
Kanamito | контроль | 36,7±2,49 | 23,0±1,00 | 142,0±5,7 | 162±6,0 |
+ шт. 653 | 37,5±3,05 | 24,6±1,40 | 133,0±5,1 | 185±6,1 | |
АМ | 38,3±2,14 | 21,5±1,10 | 100,3±6,1 | 216±7,2 | |
КМУ | 38,4±1,29 | 24,1±1,07 | 147,0±6,6 | 169±5,3 | |
Услада | контроль | 20,2±2,18 | 9,6±0,70 | 58,5±3,9 | 169±7,3 |
+ шт. 653 | 23,4±1,36 | 10,5±0,60 | 59,4±2,7 | 172±6,0 | |
АМ | 24,8±2,45 | 10,8±0,70 | 58,1±4,3 | 182±7,4 | |
КМУ | 28,1±1,73 | 9,7±0,69 | 52,7±2,9 | 183±7,5 | |
Рубин | контроль | 24,5±2,15 | 12,4±0,70 | 38,3±1,5 | 326±6,8 |
+ шт. 653 | 25,8±3,24 | 16,1±0,60 | 44,7±1,3 | 358±6,5 | |
АМ | 24,6±3,98 | 13,5±0,70 | 42,6±2,6 | 316±14,9 | |
КМУ | 24,5±2,55 | 17,4±0,70 | 46,0±2,1 | 378±8,6 | |
Шоколадница | контроль | 26,7±1,87 | 11,8±1,20 | 61,0±4,8 | 190±8,2 |
+ шт. 653 | 27,8±1,21 | 13,5±0,60 | 54,9±2,1 | 245±8,9 | |
АМ | 22,1±1,48 | 14,5±0,90 | 70,3±4,0 | 208±4,2 | |
КМУ | 18,3±2,34 | 8,4±0,44 | 45,5±1,3 | 186±5,5 | |
Гелиада | контроль | 15,0±3,09 | 7,1±0,60 | 19,2±2,1 | 369±19,4 |
+ шт. 653 | 25,5±2,58 | 18,6±0,60 | 53,9±4,0 | 344±9,1 | |
АМ | 26,3±1,27 | 12,4±1,00 | 46,5±2,9 | 264±9,4 | |
КМУ | 27,2±1,46 | 11,5±0,71 | 43,5±2,9 | 267±9,1 |
Внесение в почву инокулюма, содержащего грибы арбускулярной микоризы, позволило растениям сортообразцов фасоли Glen lyon, Услада, Рубин, Шоколадница Гелиада сформировать семенную продуктивность 11,1 г, 10,8 г, 13,5 г, 14,5 г, 12,4 г соответственно, что на 16,8%, 12,5%, 8,9%, 22,9% и 74,6% выше, чем в контрольном варианте.
Использование комплексного микробного препарата (КМУ) увеличивало семенную продуктивность растений по сравнению с контролем у сортообразцов: Kanamito - на 1,7 г (4,7%), Услада – на 0,1 г (1,0%), Рубин – на 3,0 г (40,3%), Гелиада – на 4,0 г (61,9%).
Анализ полученных данных показал, что в среднем за годы изучения наибольшее число семян по сравнению с контролем было сформировано: у сортообразцов Aura, Услада, Гелиада при обработке семян перед посевом ризоторфином (шт.6,5 шт., 142,0 шт., 53,9 шт. соответственно (контроль – 61,0 шт., 58,5 шт. соответственно); у сортообразца Glen lyon при внесении в почву грибов арбускулярной микоризы (АМ) – 65,7 шт. (контроль – 53,6 шт.); у сортообразцов Kanamito, Рубин в варианте с КМУ -147,0 шт., 46,0 шт. соответственно (контроль - 142,0 шт., 38,3 шт. соответственно); у сортообразца Шоколадница в варианте с использованием арбускулярной микоризы (АМ) - 70,3 шт. (контроль - 61,0 шт.) (табл. 4).
В среднем за годы в контрольном варианте без обработки масса 1000 семян у изучаемых сортообразцов фасоли находилась в пределах от 161 г.(Glen lyon) до 369 г (Гелиада) (табл.4).
В варианте с предпосевной инокуляцией семян ризоторфином (шт.653) увеличение крупности семян отмечено у сортообразцов Aura (332 г), Кanamito (185 г), Услада (172 г), Рубин (358 г), Шоколадница (245 г), что соответственно на 0,6%, 14,1%, 1,8%, 9,8% и 28,9% выше, чем в контрольном варианте.
Использование грибов арбускулярной микоризы увеличивало крупность семян у сортообразцов Aura (353 г), Glen lion (169 г), Kanamito (216 г), Услада (182 г), Шоколадница (208 г) соответственно на 6,9%, 4,9%, 33,3%, 7,7% и 9,5% по сравнению с контролем.
Предпосевное внесение в почву комплексного микробиологического удобрения (КМУ) способствовало увеличению массы 1000 семян у сортообразцов Aura (361 г), Kanamito (185 г), Услада (183 г), Рубин (378 г), превысив контрольный вариант соответственно на 9,3%, 4,3%, 8,3%, 15,9%. У сортообразцов Шоколадница и Гелиада в этом варианте масса 1000 семян снизилась по сравнению с контролем на 11,8% и 38,2% и составила 186 г и 267 г.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРТООБРАЗЦОВ ФАСОЛИ
Содержание белка в семенах. Наибольшее содержание белка в семенах отмечено у сортообразца Aura (30,9-31,9%), наименьшее – у Гелиады (22,4-23,3%), варьируя по годам. Так, в 2009 году в контрольном варианте оно изменялось от 22,0% (Гелиада) до 30,9% (Aura), в 2010 году - от 22,3% (Гелиада) до 31,6% (Aura), в 2011 году – от 22,1% (Гелиада) до 30,8% (Aura).
Использование ризоторфина (штамм 653) повышало содержание белка на 0,2 % (Kanamito, Гелиада) – 0,6% (Шоколадница). Применение грибов арбускулярной микоризы (АМ) увеличивало уровень белка на 0,2% (Услада) – 0,8% (Aura); комплексного микробиологического удобрения (КМУ) – на 0,6% (Glen lyon).
Установлено влияние погодных условий на показатель белковости семян. Так, чем выше была температура воздуха в период вегетации (2010 год), тем больше белка было в семенах.
Анализ корреляционных отношений содержания белка и продуктивности показал наличие отрицательной связи между этими признаками (r=-0,37±0,025 – r=- 0,42±0,053).
Аминокислотный состав семян фасоли. В среднем, за годы изучения содержание лизина в белках семян фасоли варьировало от 6,4% (Услада) до 7,2% (Aura). Белки семян изученных сортообразцов содержали достаточно много лейцина - от 7,6 (Glen lyon) до 8,2% (Гелиада); фенилаланина – от 6,2% (Гелиада) до 7,1% (Услада); аргинина – от 6,2% (Гелиада) до 6,8% (Услада); аспарагиновой кислоты – от 12,3% (Гелиада) до 12,9% (Aura); глутаминовой кислоты – от 16,0% (Гелиада) до 17,0% (Aura, Шоколадница).
Лимитирующими аминокислотами в белке фасоли являются метионин и цистин. Не оказались исключением в этом отношении и используемые в нашей работе сортообразцы. Так, метионина в них содержалось 0,9%, цистина – 0,5%.
СОЗДАНИЕ НОВЫХ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ ЛИНИЙ ФАСОЛИ, ОТЗЫВЧИВЫХ НА ИНОКУЛЯЦИЮ КЛУБЕНЬКОВЫМИ БАКТЕРИЯМИ И ГРИБАМИ АРБУСКУЛЯРНОЙ МИКОРИЗЫ
Нами были проведены прямые и обратные скрещивания высокопродуктивных сортообразцов фасоли Рубин, л.00-106, л.04-178, Aura, Zitekid с высокоотзывчивым на двойную инокуляцию сортообразцом Kanamito.
После серии отборов в F2 - F4 гибридных поколениях на высокую эффективность одновременной инокуляции грибами и клубеньковыми бактериями были выделены линии: л.2-10 (Kanamito х Рубин), л.3-10(л. 00-106 х Kanamito), л. 4-10 (Kanamito х л.04-178), л. 5-10 (Kanamito х Zitekid) (табл.5).
Таблица 5 – Семенная продуктивность селекционных линий и исходных родительских сортов фасоли, г/растение, гг.
Сорт, линия | 2010 г. | 2011 г. | Среднее за 2 года | |||
конт роль | двойная инокуляция | конт роль | двойная инокуляция | конт роль | двойная инокуляция | |
Рубин | 9,9 | 14,2 | 11,6 | 15,8 | 10,8 | 15,0 |
Kanamito | 11,0 | 15,9 | 12,8 | 16,7 | 11,9 | 16,3 |
Zitekid | 9,0 | 13,4 | 9,5 | 15,0 | 9,3 | 14,2 |
л.00-106 | 9,2 | 12,6 | 10,5 | 13,7 | 9,9 | 13,2 |
л.04-178 | 9,7 | 13,1 | 10,7 | 14,1 | 10,2 | 13,6 |
л.2-10 (Kanamito х Рубин) | 11,8 | 18,3 | 13,1 | 21,6 | 12,5 | 19,9 |
л.3-10 (л.00-106 х Kanamito) | 10,2 | 14,1 | 11,2 | 15,4 | 10,6 | 14,8 |
л.4-10 (Kanamito х л.04-178) | 10,0 | 13,7 | 12,5 | 14,3 | 11,2 | 14,0 |
л. 5-10 (Kanamito х Zitekid) | 9,3 | 12,6 | 10,5 | 14,7 | 9,9 | 13,7 |
НСР05 | 1,2 | 1,3 | 1,2 | 1,1 |
Наиболее продуктивной, как на контроле, так и при двойной инокуляции, в среднем за годы изучения была линия 2-10 (Kanamito х Рубин), 12,5 г/растение и 19,9 г/растение соответственно (табл. 6).
Растения селекционной линии 2-10 (Kanamito х Рубин) имеют высоту 40-45 см, являются среднеспелыми с продолжительностью вегетационного периода 83-85 суток. На растении формируется 3-4 продуктивных узла и 5-7 бобов на продуктивный узел. Окраска цветков белая. Семена красные, овально-яйцевидной формы.
Таблица 6 – Характеристика селекционной линии фасоли л.2-10
(Kanamito х Рубин) по основным хозяйственно полезным признакам,
гг.
Признаки | Контроль | Двойная инокуляция |
Длина стебля, см. | 45 | 40 |
Число бобов на продуктивный узел, шт. | 4 | 7 |
Число семян в бобе, шт. | 5 | 7 |
Масса семян с растения, г. | 12,5 | 19,9 |
Масса 1000 семян, г. | 210 | 270 |
Продолжительность вегетационного периода, сутки | 83 | 89 |
Содержание белка в семенах, % | 26,4 | 28,1 |
Нитрогеназная активность, мкг N2/раст. час | 10,2 | 15,7 |
Число клубеньков на растение, шт. | 73 | 112 |
Урожайность, т/га | 2,87 | 3,56 |
Таким образом, на основании исследований по повышению потенциала семенной продуктивности и симбиотической активности фасоли селекционным путем создана новая селекционная линия 2-10 (Kanamito х Рубин), отзывчивая на одновременную инокуляцию клубеньковыми бактериями и грибами арбускулярной микоризы с семенной продуктивностью 19,9 г/растение, что 59,2% выше, чем в варианте без обработки и на 32,7% выше стандарта Рубин при двойной инокуляции.
ВЫВОДЫ
1. У фасоли наибольшей изменчивостью характеризуются признаки: масса семян с растения (33,1%), число бобов на растении (30,6%), число бобов на продуктивный узел (29,3%). Среднюю степень изменчивости имеют признаки: число семян с растения (26,9%), число продуктивных узлов на растении (22,6%), число семян в бобе (20,9%). Наибольшей стабильностью отличаются длина стебля (9,3%), высота прикрепления нижнего боба (14,4%) и масса 1000 семян (17,5%).
2. Наибольшее влияние на семенную продуктивность фасоли оказывает число бобов с растения (r=0,698), число семян с растения (r=0,663) и масса 1000 семян с растения (r=0,348).
3. С учетом уровня проявления основных хозяйственно-полезных признаков изученные сортообразцы фасоли формируют 4 кластера: 1- Kanamito, Tondina, Станичная, л.00-106; 2 - Шоколадница, л. 00-572, Мечта хозяйки, София, Рубин; 3 - Услада, Гелиада, Шубинская, Glen lyon, Zitekid, Оран, Aura, Pricor, Samorinska, л. 02-174.
4. Сортообразцы Tondinа, Aura, Glen lyon, Kanamito, Шоколадница, Zitekid обладают повышенной способностью к образованию эффективного бобово-ризобиального симбиоза и могут быть использованы в сопряженной селекции растительно-микробных систем.
5. Селекционные линии л.00-106 и л.02-174 сочетают высокую продуктивность со стабильностью показателя селекционной ценности генотипа (СЦГ). Эти образцы лучше противостоят стрессовым факторам в условиях Орловской области и рекомендуются для включения в селекционные программы в качестве источников адаптивности.
6. Наиболее высокую эффективность симбиоза с производственным штамом клубеньковых бактерий 653 показали сортообразцы фасоли Aura, Шоколадница, Рубин. Прибавка семенной продуктивности растений по отношению к контролю составила 14,4-70,0%.
7. Установлено, что предпосевное внесение в почву комплексного микробиологического удобрения (КМУ) повышало семенную продуктивность на 4,7 – 61,9% и симбиотическую активность в 1,2-1,5 раза у сортообразцов Kanamito, Услада, Гелиада.
8. Содержание белка в семенах фасоли существенно зависит от генотипа сорта и погодных условий в период налива бобов и формирования семян. Высокая температура воздуха в этот период способствовала увеличению содержания белка.
9. Выделена перспективная селекционная линия 2-10 (Kanamito х Рубин), отзывчивая на одновременную инокуляцию клубеньковыми бактериями и грибами арбускулярной микоризы, на 24,0% превосходящая по урожайности контрольный вариант без обработки и на 32,7% выше стандарта Рубин при двойной инокуляции.
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ
1. В селекции фасоли рекомендуются следующие источники хозяйственно-ценных и морфобиологических признаков: раннеспелости (продолжительность периода вегетации 72-80 суток): Гелиада, Шоколадница, Рубин, Оран, Услада, л.00-572; короткостебельности (длина стебля 32-50 см): Гелиада, Шоколадница, Рубин, Оран, Услада, л.00-572, София, л.00-106, л.02-174, Шубинская, Мечта хозяйки, Glen lyon, Aura, Zitekid, Samarinska, Prineor, Tondinа; высокого прикрепления нижнего боба (19-20 см): Шубинская, Станичная, Гелиада; комплекса основных хозяйственно-полезных признаков и симбиотических показателей: Tondinа, Aura, Glen lyon, Kanamito, л.00-106.
2. При создании сортов фасоли нового поколения с повышенной эффективностью симбиоза в качестве исходного материала для гибридизации целесообразно использовать сортообразцы Tondinа, Aura, Glen lyon, Kanamito, Шоколадница, Zitekid. Отбор генотипов на ранних этапах селекционного процесса и формирование селекционного материала следует проводить на фоне инокуляции семян штаммом ризобий 653 и предпосевного внесения в почву комплексного микробиологического удобрения, содержащего штаммы ризобий и грибов арбускулярной микоризы.
3. Учитывая простоту предпосевной инокуляции семян и внесения в почву арбускулярной микоризы (АМ) и комплексного микробиологического удобрения (КМУ), их дешевизну и экологические преимущества, необходимо чтобы эти приемы стали обязательной составной частью агротехнологии фасоли дляповышения эффективности симбиотических систем культуры.
4. Для создания нового высокоурожайного сорта фасоли с высокой эффективностью симбиоза рекомендуется использовать селекционную линию 2-10 (Kanamito х Рубин).
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Барбашов, М. В. Изменчивость основных хозяйственно-полезных признаков фасоли / // Инновационный потенциал молодых ученых АПК Орловской области – Орел: Орел ГАУ, 2010. – С.34-36.
2. Штарк, создания принципиально новых коммерческих сортов бобовых с повышенной эффективностью взаимодействия с полезной почвенной микрофлорой () / , , , //Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России. 28-30 октября 2009 г.: материалы конференции РАСХН-РФФИ, Сергиев Посад, 2009. – С.35-38.
3. Shtark, O. Y. Multipartite symbiotic systems in legumes: genetics, natural history and the use in sustainable agriculture / O. Y. Shtark, A. Y. Borisov, V. A. Zukov, G. A. Akhtemova., E. S. Ovchinnikova, M. V. Barbachov // Adaptation to Climate Change in the Baltic Sea Region: Contributions from Plant and Microbial Biotechnology (July 12-17, 2010). - Michelin, Finland 2010. – P.15.
4. Васильчиков, моно - и двойной инокуляции на продуктивность фасоли / , //Пути повышения устойчивости растениеводства
к негативным природным и техногенным воздействиям: Сборник материалов Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (21-25 марта 2011 г. Орел); [Орел ГАУ].- Орел, 2011. – С.33-35.
5. Наумкина, симбиозов бобовых при создании высокоэффективных растительно-микробных систем для адаптивного растениеводства /, , , //Аграрная Россия, 2011. - №3. – С.35-37.
6. Зотиков, применения ФлорГумата универсального на семенах и вегетирующих растениях /, , //Земледелие, 2011. - №8. – С.44-45.
Подписано в печать 16.02.2012 г. Формат 60х90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 1,0. Заказ 34. Тираж 100 экз. Отпечатано в издательстве Орел ГАУ, 2012, Орел, Бульвар Победы, 19 |
