Современные методы и формы селекционирования сои, перспективные сорта для Нечернозёмной зоны России

Важнейшим резервом увеличения уровня и стабильности производства сои в стране является использование новых продуктивных сортов с улучшенными биохимическими характеристиками, менее чувствительных к стрессовым ситуациям, обеспечивающих рентабельное выращивание культуры. В связи с этим, актуальной задачей является целенаправленная работа по созданию, районированию и внедрению в производство высокопродуктивных сортов сои с высоким качеством семян, приспособленных к природно-климатическим условиям региона.
Основные методы получения исходного материала у сои – внутривидовая гибридизация и индуцированный мутагенез. Сочетание методов классической селекции с радиационным и химическим мутагенезом расширяет возможности селекционеров создавать новые сорта, отвечающие современным требованиям (Казьмин, 2000).
Главным условием интродукции сои в Нечерноземной зоне является создание ультраскороспелых сортов, способных формировать семена в условиях пониженных температур воздуха. В 1984 году Г.С. Посыпановым была разработана модель сорта сои северного экотипа для условий Нечерноземной зоны. Она включает биологические, морфологические и биохимические показатели сорта. Из биологических особенностей наиболее важными являются слабая реакция сортов на длину дня, холодостойкость и способность вызревать за 90-100 дней в любые по метеорологическим условиям годы, т.е. при сумме активных температур 1600?-1800?С; из морфологических – детерминантный тип роста и минимальное или нулевое ветвление; из биохимических – получение высокобелковых семян с содержание белка не менее 38-40%, масла – 15-18%.
Так как соя для Рязанской области является нетрадиционной культурой, и необходимо было обоснование внедрения сои, поэтому первоначально было проведено изучение сравнительной продуктивности сои и традиционных для данного региона зернобобовых культур. Оно показало, что по сбору протеина с единицы площади, соя превосходит сбор протеина гороха в 1,3 раза, вики – в 1,7 раза, люпина в 1,8 раза.
Создание форм, превосходящих родительские по скороспелости возможно с использованием радиационного мутагенеза. Этот метод был применен в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и ГНУ Рязанский НИИСХ группой ученых, в составе Посыпанова Г.С., Гуреевой М.П., Мухина В.П. и Кобозевой Т.П.
Первым этапом исследования явилось проведение агроэкологических испытаний коллекции сои ВИР и выявление сортов, способных в условиях Рязанской и Московской областей достигать полной спелости. Прежде всего, это сорта шведской селекции Fiskebi, Шведская 856. Однако их существенным недостатком в наших условиях является низкорослость, растрескиваемость бобов при созревании. При этом основная масса бобов оказалась ниже 15 см, что приводит к существенным потерям при уборке. Среди сортов селекции ВНИИ сои наиболее перспективными оказались Северная 5, Северная 2, Восток, Аврора, а также сорт селекции Приморской ГСС Приморская 494, однако они вызревали не во все годы.
Именно семена данных сортов были облучены в институте микробиологии и эпидемиологии имени Н.Ф. Гамалеи гамма-лучами в диапазоне доз от 5 до 400 Гр. Было установлено, что малые дозы до 40 Гр не вызывают видимых изменений в растениях, выращенных из облученных семян. Дозы выше 40 Гр приводили к снижению лабораторной и полевой всхожести, увеличению стерильности растений, замедлению их роста и развития, снижению продуктивности, повышению изреживаемости посева. Дозы более 120 Гр оказывали угнетающее действие, при этом лишь единичные растения сохраняли жизнеспособность, продуктивность их была минимальной. Наибольший выход мутаций получен в диапазоне доз 40-100 Гр. В результате отборов, проведенных в М2 и более поздних поколениях создана коллекция ультраскороспелых форм, превосходящих исходные сорта по скороспелости и с потенциалом продуктивности до 3,0 т/га. Три линии оказались наиболее перспективные, две из которых отселектированы в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и одна в ГНУ Рязанский НИИСХ, которая впоследствии получила название Магева.
Сорт Магева (патент № 0716) получен методом отбора из мутантной популяции, относится к маньчжурскому подвиду, апробационной группе флавида, разновидности proecox (скороспелая).
Сорт раннеспелый, период вегетации 83-99 суток. Форма растения кустовая, окраска гипокотиля антоциановая. Окраска цветка фиолетовая. Устойчивость к растрескиванию бобов при созревании высокая. Масса 1000 семян – 141-153г. Содержание белка в семенах – 39,8-42,4%, жира – 17,2-19,2%. За годы испытаний средний урожай семян составил 1,57 т/га, максимальный 2,94 т/га. Сорт хорошо приспособлен к механизированному возделыванию, растения устойчивы к полеганию (полегание 3 балла), созревание бобов дружное. Высота прикрепления нижних бобов 12-15 см. Среднеустойчив к распространенным болезням сои – семядольному бактериозу, септориозу. Преимуществом сорта Магева является стабильность урожаев. Сорт многоцелевого направления: зернового, кормового и пищевого. Сорт включен в Государственный реестр селекционных достижений в 1991 году и допущен к использованию по пяти регионам: 3 - Центральному, 4- Волго – Вятскому, 5 - Центрально-Черноземному, 7 – Средневолжскому и 9 – Уральскому.
На основе этой коллекции и с использованием метода внутривидовой гибридизации внутри форм маньчжурского подвида в Рязанском НИИСХ созданы сорта Окская, Светлая, и Касатка.
Все они приспособлены к почвенно-климатическим условиям зоны, т.е. являются холодостойкими, имеют слабую реакцию на длину дня и способны формировать урожай на слабокислых почвах. Все эти сорта пригодны к механизированному возделыванию: имеют компактную форму куста, практически одновременное созревание семян на растении, устойчивы к полеганию. Уборка проводится прямым комбайнированием без десикации посевов. При оптимальных условиях возделывания они обеспечивают урожай семян до 3,2 т/га (Еникеева, 1998).
Сорт Окская (патент № 0715) получен методом индивидуального отбора из гибридной популяции, относится к маньчжурскому подвиду.
Сорт раннеспелый, период вегетации 84-107 суток. Окраска подсемядольного колена антоциановая, сильная. Форма растения кустовая. Семена удлиненные, масса 1000 семян 131-160г. Содержание белка – 39,1-40,8 % , жира – 19,8 %. Сорт Окская включен в Государственный реестр селекционных достижений в 1995 году и допущен к использованию по 3 – Центральному, 4 – Волго-Вятскому, 5 – Центрально- Черноземному и 7 – Средневолжскому регионам.
Сорт Светлая (патент № 0714) получен методом индивидуального отбора из гибридной популяции, относится к маньчжурскому подвиду, апробационной группе флавида, разновидности stabilis (неполегающая).
Сорт раннеспелый, вегетационный период 76-96 суток. Форма растения полусжатая, тип роста - детерминантный. Высота растений средняя. Антоциановая окраска подсемядольного колена в зависимости от условий выращивания отсутствует или очень слабая. Окраска цветка белая. Семена шаровидно-приплюснутые, число семян в бобе 1-3. Масса 1000 семян 135-148г. Содержание белка в семенах 40-42%. Содержание жира 16-18%. Созревание бобов дружное. За годы конкурсного сортоиспытания на темно - серых лесных тяжелосуглинистых почвах средняя урожайность семян составила 2,2 т/га, что на 6% выше, чем у стандарта сорта Магева. Максимальный урожай – 2,8 т/га. Сорт устойчив к распространенным болезням сои: септориозу, семядольному бактериозу. Особенности биохимического состава свидетельствуют о том, что сорт обладает ценными пищевыми качествами. Семена данного сорта целесообразнее всего использовать в качестве продуктов переработки на пищевые цели (приготовление молока, сыра-тофу, йогурта). Сорт включен в Государственный реестр селекционных достижений в 2000 году и рекомендован к использованию по 2, 3, 4, 5, 7 регионам.
Касатка (патент № 3501) - ультраскороспелый сорт сои северного экотипа с периодом вегетации 76-85 суток, получен методом индивидуального отбора из гибридной популяции, относится к маньчжурскому подвиду.
Сорт детерминантного типа роста. Форма растения кустовая. Высота растений в зависимости от условий выращивания достигает 76см. Окраска подсемядольного колена антоциановая. Число семян в бобе 1-3. Семена округло-удлиненные, масса 1000 семян 145…168г. Содержание белка в семенах при благоприятных условиях симбиоза поднимается до 45%. Содержание жира опускается до 16%. За годы конкурсного сортоиспытания на темно - серых лесных тяжелосуглинистых почвах средняя урожайность семян составила 2,4 т/га, максимальный урожай получен в 2000 году – 3,2 т/га. Сорт более устойчив к поражению семядольным бактериозом и септориозом в сравнении со стандартом. В 2005 году сорт сои Касатка включен в Госреестр селекционных достижений и допущен к использованию по Центральному и Волго-Вятскому регионам.
Экологические условия Центрального Нечерноземья во многом отличаются от условий традиционных районов возделывания сои. Поэтому неизбежно встал вопрос разработки технологии возделывания сои в условиях Центрального Нечерноземья. Для наших условий были уточнены сроки, способы посева и нормы высева семян. Оптимальный срок посева – I декада мая, предельный - конец II декады мая, но в годы с ранней и теплой весной, когда почва быстро прогревается, сою следует высевать вслед за ранними яровыми культурами. При посеве сои позднее 20 мая, урожай семян снижается на 0,18-0,59 т/га. В результате испытаний установлено, что лучшим способом посева для сортов Окская, Светлая и Касатка является широкорядный, с междурядьями 45см. Сорт Магева менее других сортов реагирует на способ размещения растений на площади, что свидетельствует о возможности выращивания этого сорта, как в рядовом, так и в широкорядном посевах.
Изучены особенности азотного питания у сои, доказано преимущество симбиотрофного типа питания над автотрофным в условиях, благоприятных для симбиоза. Изучение доз минеральных удобрений показало, что различные уровни минерального питания не оказывают заметного влияния на продолжительность межфазных периодов сои. Определен состав сорной растительности в посевах сои, изучены различные виды, дозы и способы внесения гербицидов. Установлено, что в качестве почвенного гербицида наиболее эффективен дуал голд, а для обработки по вегетирующим растениям – фабиан. При сильном засорении марью белой применяем баковую смесь фабиан (100 г/га) + корсар (1,5 л/га). В баковую смесь добавляем гумат калия или гумат натрия, что позволяет избежать фитотоксичного воздействия гербицидов на растение, минимизируя стресс у растений сои при обработке.
На основе многолетнего изучения биологических особенностей роста и развития растений сои селекции Рязанского НИИСХ, требований к условиям окружающей среды, отзывчивости на те или иные агроприемы разработана сортовая технология выращивания данных сортов в Нечерноземной зоне России. Особое внимание уделено вопросам размещения сои в севооборотах, разработке системы удобрений, обоснованию сроков, способов и норм высева семян, защите посевов от сорняков и вредителей. Полученные результаты вошли в регистр ресурсо-энергосберегающих технологий производства продукции растениеводства для Рязанской области и явились основой инновационной технологии возделывания сои в хозяйствах Центрального района Нечерноземной зоны, изданной по грантам Министерства сельского хозяйства Рязанской области. Данная технология выращивания апробирована в производстве.
Результаты наших исследований экспонируются на ежегодной выставке «Золотая осень». Институт является членом «Российского Соевого Союза».
В 2005 году нами разработана модель нового сорта сои для условий Центрального Нечерноземья. Модель сорта на перспективу предусматривает 23 параметра хозяйственно-ценных признаков. Среди них, это повышение урожайности до 2,5-3,0 т/га, содержания белка в семенах до 40-43%, жира до 18-22%, увеличение элементов продуктивности растения. Для усиления отдельных признаков мы провели однократное облучение семян собственной селекции и ряда районированных сортов и перспективных линий гамма-лучами в диапазоне доз от 80 до 180 Гр. Семена высевали в соответствии с вариантами опыта. При этом фиксировали все отклонения от нормы. В полевых условиях появление всходов было растянуто во времени тем сильнее, чем выше доза облучения. По мере увеличения дозы возрастала доля «ложных всходов», которые пропадали из посева уже к 20-му дню. У 21% делянок выпадение составило 85,2-95,7%. Среди растений, сохранившихся к уборке, 2-3% было стерильных. На таких растениях бобы отсутствовали, или не имели семян. Облучение семян замедляло развитие растений, особенно в первые фазы. Установлена сортовая специфичность в реакции на гамма-излучение. У 11,8% облученного материала процент выживаемости растений составил 65-83%; в 17,6% делянок выпадение растений не наблюдалось. Отрицательное действие радиации на ростовые процессы усугублялось неблагоприятными погодными условиями.
В питомнике гибридизации процент завязываемости бобов зависит от погодных условий и составляет в среднем 14,7%. Для гибридов первого поколения, как правило, характерен гетерозис. Его эффект находится в прямой зависимости от используемых в скрещивании исходных форм. Высокая степень гетерозиса отмечена по признакам: количество бобов и семян на растении, количества ветвей на растении, масса семян с 1 растения (41,5-62,0%). В наших исследованиях наследование по высоте прикрепления нижнего боба в 72% комбинаций проходит по типу депрессии. Таким образом, гетерозис в гибридных комбинациях F1 отмечен по всем элементам структуры урожая, что свидетельствует о правильном подборе родительских пар и перспективности полученного материала для селекции на повышение продуктивности.
Таким образом, сочетание гибридизации с методом индуцированного мутагенеза и последующим отбором способствует получению новых форм сои с хозяйственно-ценными признаками. Создание скороспелых сортов Светлая и Касатка свидетельствует о возможности и необходимости расширения ареала возделывания сои до 56? с.ш., а также перспективности использования сортов селекции ГНУ Рязанский НИИСХ Россельхозакдемии на зерно с целью решения белковой проблемы.