Исходный материал нута (cicer arietinum l.) для селекции сортов северного экотипа (стр. 3 )

Высокопродуктивные сортообразцы имели сравнительно невысокое содержание белка в семенах, за исключением к-1197 (Иран) и к-1208 (Югославия) (табл. 4).

Таблица 4 – Сравнительная оценка высокопродуктивных сортообразцов нута по содержанию белка, 2010…2012 гг.

Сорт/образец	Происхождение	Содержание белка, %	Продуктивность, г/раст.
ZEY-Ca-118	Словакия	20,25	13,7
UN (Pi)182/63	США	19,27	13,7
к-1197	Иран	24,44	13,3
к-2604	Португалия	19,33	13,1
Rusa 25	Индия	18,35	12,8
Крымский 135	Украина	19,76	12,5
к-1229	Молдова	21,18	11,9
к-1196	Иран	19,90	11,9
к-1243	Россия	17,48	11,7
к-1208	Югославия	23,43	11,3

Использование микробиологических препаратов для предпосевной обработки семян способствовало повышению содержания белка в семенах нута на 0,5…18,2%.

Отмечено отсутствие корреляционной связи между содержанием белка в семенах и семенной продуктивностью нута (r=0,15…0,27), а также продолжительностью вегетационного периода (r=0,07…0,16).

Использование RAPD-анализа для определения генетической дивергенции сортообразцов нута. Для идентификации различных генотипов нута было протестировано 16 RAPD праймеров: OPW02 (ACCCCGCCAA), OPW06 (AGGCCCGATG), OPC06 (GAACGGACTC), OPO06 (TCGCCCCATT), OPF1 (ACGGATCCTG), OPF4 (GGTGATCAGG), R04 (CCCGTAGCAC), U01 (ACGGACGTCA), V12 (ACCCCCCACT), I18 (TGCCCAGCCT), CS4 (GACTTCCTGT), CS15 (AACACATGCC), CS30 (GCGTAGAGAC), CS27 (AGTGGTCGCG), CS62 (GATCCGCGTG), SC10-23 (GGCTCGTACC). Большинство из них амплифицировали мономорфные фрагменты ДНК.

Полиморфные фрагменты ДНК среди продуктов ПЦР были обнаружены при амплификации с праймерами SC10-23 и CS27, причем большее количество продуктов амплификации было выявлено с праймером CS27 (рис. 4). В результате анализа продуктов ПЦР выявлено 11 фрагментов ДНК, среди них полиморфными были 9 фрагментов. Наибольший полиморфизм проявлялся среди фрагментов размером в пределах 500…1000 пар нуклеотидов. Выявлены специфичные спектры ДНК для генотипов к-1245 и к-1248 (Таджикистан).

Рисунок 4 – RAPD профиль 19 образцов нута с праймером CS 27:

1-к-583(Азербайджан), 2-к-997 (Индия), 3 – Краснокутский 195, 4-Скороспелка, 5 – к-1196 (Иран), 6 – к-1197 (Иран), 7 – к-1204 (местный, Азербайджан), 8 – к-1208 (Югославия), 9 – к-1216 (Афганистан), 10 – Кугартский, 11 – Костюжанский 217КХС4, 12 – к-1234 (Дагестан), 13 – к-1235 (Дагестан), 14 – Дербентский, 15 – Крымский 135, 16 – Гулькевичский 15, 17 - к-1245 (Таджикистан), 18 – к-1248 (Таджикистан), 19 – Юбилейный.

ПОЛУЧЕНИЕ РАСТЕНИЙ-РЕГЕНЕРАНТОВ НУТА В КУЛЬТУРЕ ИЗОЛИРОВАННЫХ ТКАНЕЙ in vitro

Эффективность стерилизации семян нута. Установлен наиболее оптимальный режим стерилизации семян нута, заключающийся в последовательном применении 70% этанола в течение 1 минуты с последующей промывкой стерильной водой и использовании в качестве второго стерилизующего агента хлоргексидинглюконата натрия в концентрации 0,5% в течение 5 минут. Для генотипа Красноградский 5 рекомендуется режим стерилизации с использованием 0,25% раствора хлоргексидинглюконата натрия.

Темпы роста изолированных эксплантов проростков нута in vitro. Рост и развитие побегов нута на питательных средах зависели от генотипа, минерального состава и состава регуляторов роста в среде. Наибольший отклик на культивирование in vitro показал генотип к-1507 (Индия) с коричневыми семенами в сравнении с образцом к-1029 (Эфиопия), имеющим черные семена и белосемянным сортом Красноградский 5. Максимальное число побегов в количестве 5,1 и 5,5 на пробирку отмечено на средах, содержащих 5µМ БАП в сочетании с 0,5 µМ ИМК или 0,1µM НУК, соответственно. Однако, на средах, где в качестве ауксина использовалась α-нафтилуксусная кислота наряду с образованием деформированных почек наблюдался рост каллусной ткани. Максимальная скорость прироста тканевой массы составила 29,1 мг/сутки на среде, содержащей 10µМ 2iP и 0,5 µМ ИМК. Органические добавки в виде глутамина или гидролизата казеина не оказывали существенного влияния на процессы формирования и роста побегов в культуре in vitro. В целом, оптимальным для индукции роста изолированных фрагментов проростков нута in vitro явилось сочетание минеральной основы В5 с 6-бензиламинопурином или изопентиладенином в качестве цитокинина и индолилмасляной кислотой в качестве ауксина.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА НУТА

Экономическая эффективность производства зерна высокоурожайных сортообразцов к-1208 (Югославия) и ZEY-Ca-118 (Словакия) определена в сравнении с сортом Краснокутский 36. Минимальная себестоимость зерна отмечена у сортообразца нута ZEY-Ca-118 – 12064 руб./т, максимальная - у сорта Краснокутский 36 – 21435 руб./т. Чистый доход производства зерна нута был максимальным у сортообразца ZEY-Ca-118 – 2483988 руб., минимальным у сорта Краснокутский 36 – 79107 руб.

В результате проведенных расчетов установлено, что наиболее выгодным является возделывание сортообразца ZEY-Ca-118, так как рентабельность его производства составила 82,4%, в то время как у сорта Краснокутский 36 – 2,6%.

Энергетическая эффективность. Изучение энергетической эффективности производства зерна нута показало, что содержание энергии в урожае зерна колебалось от 38265,4 МДж/га (Краснокутский 36) до 43015,3 МДж/га (ZEY-Ca-118). Затраты энергии на получение урожая варьировали от 10815,2 МДж/га до 12946,1 МДж/га. Коэффициент энергетической эффективности у сорта Краснокутский 36 составил 3,54, а у сортообразцов к-1208 и ZEY-Ca-118 – 3,47 и 3,32 соответственно. Приращение энергии при производстве зерна нута изменялось от 27450,2 МДж/га у сорта Краснокутский 36 до 30069,2 МДж/га у ZEY-Ca-118. При увеличении урожайности сортообразцов нута по сравнению с сортом Краснокутский 36 энергоемкость снижалась на 2666,9 и 2546,7 МДж/т.

Менее энергоемким является производство зерна сортообразцов к-1208 (Югославия) и ZEY-Ca-118 (Словакия).

ВЫВОДЫ

1.  В результате изучения 82 коллекционных сортообразцов нута выделены генотипы с различными морфологическими характеристиками и комплексом ценных признаков, формирующие высокую продуктивность при возделывании в Орловской области.

2.  Вегетационный период нута в условиях Орловской области в значительной мере определяется погодными условиями и варьирует в пределах 74…94 суток.

3.  Наименьшим варьированием у нута отличаются следующие хозяйственно ценные признаки: высота прикрепления нижнего боба (V=16,1%), число вегетативных узлов на растении (V=10,5%) и высота растения (V=10,4%); среднюю степень изменчивости имеют число семян в бобе (V=26,1%), масса 1000 семян (V=21,0%); сильной изменчивостью характеризуются масса семян с растения (V=57,6%), число семян с растения (V=57,2%), число бобов на ветвях (V=57,2%), бобов на главном побеге (V=52,6%), число бобов на растении (V=50,9%), масса растения (V=50,1%), число ветвей на растении (V=31,3%), число генеративных узлов на растении (V=30,4%).

4.  На основе кластерного анализа 82 сортообразцов нута по 12 признакам установлена как общность морфологии отдельных генотипов, так и филогенетические взаимоотношения между ними.

5.  Предпосевная инокуляция семян нута производственным штаммом клубеньковых бактерий Mesorhizobium ciceri 527 оказывает существенное влияние на формирование симбиотического аппарата за счет формирования клубеньков, повышения их массы и нитрогеназной активности.

6.  Высокой отзывчивостью на применение микробиологических препаратов отличаются сортообразцы к-526 (Колумбия), к-1507 (Индия), Зерноградский 36, Краснокутский 36, Краснокутский 195 и Заволжский. Прибавка семенной продуктивности по отношению к контролю у них составила 14,3…69,4%, за счет увеличения числа бобов и семян на растении. Эти генотипы могут быть использованы в сопряженной селекции растительно-микробных систем на повышение эффективности симбиоза.

7.  Высокопродуктивные сортообразцы ZEY-Ca-118 (Словакия), Rusa 25, к-1684 (Пакистан) отличаются высокой стабильностью семенной продуктивности и слабее реагируют на изменение условий выращивания, чем весь набор изучаемых генотипов. Сортообразцы к-1197 (Иран), к-1229 (Молдова) и Крымский 135 обладают высокой селекционной ценностью генотипа (СЦГ) по элементам семенной продуктивности.

8.  Содержание белка в семенах нута зависит от генотипа и погодных условий в период налива бобов и формирования семян. Стабильно высоким содержанием белка (23,2…25,2%) характеризуются сортообразцы к-998 (Индия), к-1197, к-1199 (Иран), Ленинаканский, к-1208 (Югославия), к-1217 (местный, Узбекистан), Юбилейный. Использование микробиологических препаратов для предпосевной обработки семян увеличивает содержание белка на 0,5…18,2%.

9.  В результате ПЦР анализа образцов нута с 16 различными праймерами наиболее полиморфные спектры продуктов амплификации ДНК получены с праймером CS27 (AGTGGTCGCG), что позволяет использовать RAPD-маркеры для идентификации сортов и генотипов.

10.  Рост и развитие побегов нута на питательных средах зависят от генотипа, минерального состава и состава регуляторов роста в среде. Оптимальным для индукции роста изолированных фрагментов проростков нута in vitro является сочетание минеральной основы среды В5 с 6-бензиламинопурином или изопентиладенином в качестве цитокинина и индолилмасляной кислотой в качестве ауксина.

11.  Возделывание в условиях Орловской области высокоурожайных сортообразцов нута к-1208 (Югославия) и ZEY-Ca-118 (Словакия) показывает рентабельность производства зерна на уровне 75,1…82,4%, при этом затраты совокупной энергии составляют 12139,6…12946,1 МДж/га, а коэффициент энергетической эффективности равен 3,32…3,47.

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКИ

1.  В селекции сортов нута северного экотипа в качестве исходного материала рекомендуются следующие источники отдельных хозяйственно ценных признаков:

- скороспелости - к-1245 (Таджикистан), к-1247 (Узбекистан), к-1029 (Эфиопия), к-1218 (Узбекистан), к-1235 (Дагестан);

- высокого прикрепления нижнего боба – Кинельский 17, Орнамент, Колорит, Крымский 25, Краснокутский 36;

- высокой семенной продуктивности - Днепропетровский 5, к-520 (Колумбия), к-1216 (Афганистан), к-1208 (Югославия), к-1234 (Дагестан), к-1684 (Пакистан), к-1243 (Россия), к-1229 (Молдова), к-1197 (Иран), Крымский 135;

- крупносемянности - к-494 (Куба), к-520, к-526 (Колумбия), к-1285 (Болгария), Chatos Zona Joun, Cunun 11, Mulato, ILC-6868 (Сирия), Триумф и Антей;

- высокого содержания белка в семенах: к-998 (Индия), к-1197 (Иран), к - 1199 (Иран), к-1207 (Ленинаканский, Армения), к-1208 (Югославия), к-1217 (местный, Узбекистан), к-1219 (местный, Узбекистан), к-1258 (Юбилейный, Россия);

- адаптивности - к-1197 (Иран), к-1229 (Молдова), к-1684 (Пакистан), Крымский 135, Rusa 25, ZEY-Ca-118 (Словакия).

2. Для включения в селекционные программы рекомендуются источники, обладающие комплексом хозяйственно ценных признаков: Белосемянный местный, к-2604 (Португалия), UN(Pi)182/63 (США), к-2495 (Непал), Rusa 25, ZEY-Ca-118 (Словакия).

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.  Наумкин, эффективности симбиотических систем зернобобовых культур / , , // Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 35-летию Орловского государственного аграрного университета, «Инновационный потенциал молодых ученых – АПК Орловской области». - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2010. – С. 211-214.

2.  Наумкина, М. В. Нут - «Новая» культура в умеренных широтах / // Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 35-летию Орловского государственного аграрного университета, «Инновационный потенциал молодых ученых – АПК Орловской области». - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2010. – С. 223-226.

3.  Наумкина, М. В. Изучение некоторых морфологических признаков нута культурного / // Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 35-летию Орловского государственного аграрного университета, «Инновационный потенциал молодых ученых – АПК Орловской области». - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2010. – С. 226-228.

4.  Наумкина, М. В. Пищевая ценность семян нута / // Материалы III Международной Интернет - конференции, посвященной 35-летию Орловского государственного аграрного университета «Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству». - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2010. – С. 20-21.

5.  Naumkina, M. Increased effectiveness of chickpea (Cicer arietinum L.) symbiotic systems / M. Naumkina // Adaptation to climate change in the Baltic Sea Region: contributions from plant and microbial biotechnology. - Finland, Helsinki, 2010. - P. 63.

6.  Донская, М. В. Изучение коллекции сортообразцов нута (Cicer arietinum L.) в условиях Орловской области / // Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Пути повышения устойчивости растениеводства к негативным природным и техногенным воздействиям». – Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2011. – С. 98-101.

7.  Донская, М. В. Отзывчивость растений нута на двойную инокуляцию в условиях Орловской области / , , // Материалы VI Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». - Ч1. - М.: -биохим-технологии», РХТУ им. , 2011. - C. 233-234.

8.  Донская, М. В. Внедрение новых экономически выгодных приемов повышения урожайности сельскохозяйственных культур в отрасли растениеводства / // Материалы Всероссийской научно - практической конференции молодых ученых «Социально-экономические проблемы эффективного развития отраслей АПК». - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2011. - С. 81-83.

9.  Лобков, эффективности симбиотических систем нута (Cicer arietinum L.) / , , // Вестник ОрелГАУ. – Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2011. - №3(30). – С. 39-43.

10.  Донская, М. В. Выделение источников хозяйственно-ценных признаков для селекции нута / // Материалы VIII Международной научной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК». – Брянск: Изд-во Брянской ГСХА, 2011. – С. 143-145.

11.  Донская, М. В. Индукция регенерационных процессов в сегментах проростков нута Cicer arietinum L. / , // Материалы VII Съезда Общества физиологов растений России «Физиология растений – фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий» и Международной научной школы «Инновации в биологии для развития биоиндустрии сельскохозяйственной продукции», Ч1. – Нижний Новгород: Нижегородский ГУ им. , Учреждение РАН ИФР им. , 2011. – С. 220-221.

12.  Донская, М. В. Использование микробиологических препаратов для повышения урожайности нута / // Материалы Международной научно-практической конференции «Современные тенденции в науке: новый взгляд». Ч.2. – Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2011. – С.50-52.

13.  Наумкина, симбиозов бобовых при создании высокоэффективных растительно-микробных систем для адаптивного растениеводства / , , // Аграрная Россия. – М., 2011. - №3. – С. 35-37.

14.  Донская, М. В. Насекомые вредители на посевах нута / // Сборник научных трудов по пчеловодству. Вып. 20. – Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2012. – С. 150-159.

15.  Наумкина, эффективности биологической азотфиксации зернобобовых культур / , , // Земледелие. – М., 2012. - № 5. – С. 21-23.

16.  Donskaia, M. Shoot regeneration in the isolated of chickpea Cicer arietinum L. seedlings / М. Donskaia, G. Suvorova // Biotechnology in Legume Breeding. – Sumperk: Agritec Plant Research Ltd., 2012. – P. 50.

17.  Donskaia, M. Improving the efficiency of biological nitrogen fixation of chickpea Cicer arietinum L. / М. Donskaia, A. Vasilchikov, T. Naumkina [et al.] // First Legume Society Conference 2013: a Legume Odyssey, 2013. – P. 281.

18.  Донская, М. В. Использование микробиологических препаратов для повышения эффективности симбиотических систем нута / , , // Зернобобовые и крупяные культуры. – Орел: ГНУ ВНИИЗБК, 2013. - №3 (7). – С. 37 – 42.

19.  Донская, М. В. Влияние регуляторов роста на регенерацию побегов нута Cicer arietinum L. in vitro / , // Материалы Х Международной конференции «Биология клеток растений in vitro и биотехнология». – Казань, 2013. – С.111-112.