ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТ ПО ТЕМЕ НАУЧНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ «АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА СЕЛЕКЦИИ

И СЕМЕНОВОДСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР»

Н.А. Поползухина

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина»

Подведены итоги деятельности по теме научных исследований «Адаптив-ная система селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур».

Ключевые слова: яровая мягкая и твердая пшеница, ячмень, овес, горох, соя, агроэкологические условия, урожайность, адаптивная система селекции и семеноводства, симбиотическая азотфиксация, ассоциативная азотфиксация.

N.A. Popolzuhina
The main results of the work on the topic of scientific research "Adaptive plant breeding and seed crops"

The results of the activities relating to research, "Adaptive plant breeding and seed crops".

Keywords: soft and hard spring wheat, barley, oats, peas, soybeans, agro-ecological conditions, crop yield, adaptive breeding and seed production, symbiotic nitrogen fixation, associative nitrogen fixation.

Формирующаяся научно-педагогическая школа «Адаптивная система селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур. Симбиотическая азотфиксациязернобобовых культур» была зарегистрирована приказом ректора ФГБОУ ВПО ОмГАУ№ 3 от 21.10.2009 г. За этот период аспирантскую подготовку по специальностям 03.02.08 – Экология, 06.01.05 – Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений прошли 10 человек, обучаются в аспирантуре сегодня 5. Защищены одна докторская и четыре кандидатские диссертации. Научные исследования проводятся на базе ФГБНУ «СибНИИСХ» на основании договора о базовом предприятии (№ 10 от 19.11.2009 г.) при тесном сотрудничестве с отделом семеноводства, лабораторией селекции озимых культур, лабораторией селекции зернобобовых культур, сектором микробиологии отдела земледелия.

С 2009 по настоящее время научные исследования выполняются по трем направлениям:

1. Адаптивная система селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур.

2. Оценка действия диазотрофной бактеризации на микробиологичекую активность почвы, урожайность и качество зерна зерновых культур.

3. Оценка продуктивности, фотосинтетической и симбиотической эффективности зернобобовых культур.

Развитие первого направления базируется на созданном ранее генофонде яровой мягкой пшеницы, который проходит оценку на всех этапах селекционного процесса. Для создания нового исходного материала наряду с традиционными методами – гибридизацией и отбором, использовался метод экспериментального мутагенеза (физический, химический мутагенез, биомутагены), а также проведение межмутантных, мутантносортовых и аллоцитоплазматических скрещиваний [1,2], использование яровых фенотипических аналогов озимых форм мягкой пшеницы [3].Особое внимание было уделено созданию ржавчиноустойчивых сортов яровой мягкой пшеницы. В течение 2006-2008 гг. был выполнен большой бъем исследований, посвященный комплексной генетико-селекционной оценке устойчивых к бурой ржавчине форм не только по признакам продуктивности, но и таким важным показателям, как интенсивность транспирации и водоудерживающая способность листьев (4). Результатом этой огромной работы стало получение патентов и включение в Госреестр охраняемых селекционных достижений 12 сортов яровой мягкой пшеницы, в том числе за период с 2009 по 2015 гг. пяти сортов: Лавруша, Серебристая, Мелодия, Волошинка, Омская золотая [5-14]. Получено 11 авторских свидетельств на сорта, включенныев Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, в Российской Федерации и Республике Казахстан [15-25]. Площадь посева под созданными сортами на сегодняшний день составляет более 1 млн. га в Западной и Восточной Сибири, Республике Саха Якутия, в Казахстане. Значительный блок исследований в этом направлении посвящен изучению экологической пластичности и стабильности урожайности сортов и гибридов различного эколого-географического происхождения. В 2005-2007 гг. исследования проводились в двух экологических точках – южная лесостепь и степь Западной Сибири при посеве по различным предшественникам (пар, зерновые) [21]. Последующиеисследования (с 2011 г. по настоящее время) были выполнены на основе творческого договора с ТОО «НПЦЗХ им. А.И. Бараева» (Республика Казахстан) в условиях г. Омска (южная лесостепь Западной Сибири) и г. Шортанды, (засушливая степь Республики Казахстан)[22,23].

Вопросы адаптивного семеноводства изучаются на примере яровой мягкой [28] и твердой пшеницы [29]. В результате проведенных исследований выявлены оптимальные агротехнические приемы (сроки посева, нормы высева, предшественники) для получения высокой урожайности зерна лучших сортов этих культур, обеспечивающие получение семян с хорошими посевными и урожайными свойствами в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Исследования по второму направлению были начаты в 2011 г. Впервые было показано действие биопрепарата ассоциативных диазотрофов (ризоагрин) на численность и соотношение отдельных групп микроорганизмов в ризосфере мягкой яровой пшеницы, влияние на эти показатели абиотических факторов и различных генотипов [30, 31].Изучены интегральные показатели фотосинтеза, особенности формирования продуктивности и качества зерна мягкой яровой пшеницы в зависимости от агроэкологических факторов, инокуляции биопрепаратом, генотипа. Выявлена реакция сортообразцов яровой мягкой пшеницы на инокуляцию ассоциативными диазотрофами, выделены наиболее отзывчивые, с естественной способностью к ассоциативной азотфиксации, высокими показателями фотосинтеза, продуктивности, адаптивные к условиям возделывания. Проведённые исследования дополнили представление об использовании ассоциативной азотфиксации зерновых культур в обеспечении биологическим азотом почвы и агроценозов, восстановлении экологического равновесия и повышении адаптивных свойств агроэкосистем. Экспериментальным путем была показана эффективность действия биопрепарата ризоагрин на микробиологическую активность лугово-черноземной почвы, посевные качества семян, интегральные показатели фотосинтеза, продуктивность и качество зерна мягкой яровой пшеницы. Выявлены отзывчивые на инокуляцию генотипы (сорта Мелодия, Дуэт, Омская золотая (Г 540/04), линия Г 2755/04), адаптивные к агроэкологическим условиям южной лесостепи Западной Сибири. С 2013 г. продолжаются исследования по использованию биопрепаратов ризоагрин и азоризин на сорта ярового ячменя различного направления использования. Предварительными исследованиями показано влияние их на микробиологическую активность лугово-черноземной почвы в ризосфере этой культуры. Выявлено их влияние на адаптивность ячменя (показатели полевой всхожести семян и выживаемости растений к уборке), интегральные показатели фотосинтеза, урожайность зерна. Установлено, что определяющее влияние на урожайность зерна оказывают агроэкологические условия, влияние отдельных генотипов и биопрепарата менее существенно. Выделены наиболее отзывчивые на обработку сорта ярового ячменя – Омский 91 и Омский 95. В 2015 г. начаты исследования по изучению влияния ассоциативных диазотрофов на овес посевной, с 2016 г. планируется закладка опытов по изучению влияния ризоторфина и гуминатрина на рост, развитие и урожайность зерна сортов гороха посевного, микробиологическую активность почвы в ризосфере различных генотипов в контрастных агроэкологических условиях.

Весьма актуальны в последние годы исследования в области симбиотической селекции. В 2006 г. нами была начата работа по выявлению симбиотической эффективности отдельных генотипов и влиянию ее на урожайность и качество зерна гороха посевного и сои [32]. Была изучена динамика образования клубеньков в различные фазы развития растений и выявлены ее особенности, как для гороха, так и для сои. Установлено влияние гидротермических условий, уровня обеспеченности почвы нитратным азотом, подвижным фосфором, обменным калием и запасами продуктивной влаги на процесс клубенькообразования. Показано, что наибольшим симбиотическим потенциалом обладают формы с усатым типом листа. Установлена тесная корреляционная зависимость урожайности и качества зерна с количественными признаками симбиотической азотфиксации у макросимбионта. Выделены уникальные образцы: гороха – Линия 37/03 и сои – сорт Алтом с высоким естественным потенциалом симбиотической эффективности, формирующие повышенные урожайность зерна, количество азота в зеленой массе растений, обеспечивающие высокий выход белка и жира с гектара. Перспективные линии гороха были включены в дальнейшие скрещивания. В результате этих исследований был получен новый исходный материал для селекции, изучена комбинационная способность перспективых линий по признакам нодуляции и продуктивности, проведена их селекционно-генетическая оценка [33].

Позднее эти исследования были продолжены и дополнены опытами по изучению вклада как показателей клубенькообразования, так и интегральных показателей фотосинтеза в формирование урожайности и качества зерна гороха посевного в контрастных агроэкологических условиях южной лесостепи Западной Сибири. Была дана оценка симбиотической эффективности и фотосинтетической активности генотипов, изучена динамика образования клубеньков и ассимиляционного аппарата в различные фазы развития растений, выявлена взаимосвязь процессов клубенькообразования, фотосинтеза, формирования продуктивности и качества зерна у гороха, а также влияние на эти процессы генотипических особенностей и агроэкологических условий. Выделены генотипы с высокими значениями изучаемых показателей. Проведённые исследования углубили представление об использовании бобово-ризобиального симбиоза в восстановлении экологического равновесия агроэкосистем. В процессе изучения была выделена перспективная линия гороха, характеризующаяся высокой эффектив-ностью симбиотической азотфиксации, фотосинтетической активностью, ста-бильно высокой продуктивностью, обеспечивающая высокий выход белка с гектара, адаптивная к агроэкологическим условиям южной лесостепи Западной Сибири. В 2013 году Линия 37/03 под названием Сорт гороха Омский 18 передана на Государственное сортоиспытание [32].

Определенный интерес в симбиотической селекции сои имеет исполь-зование методов генной инженерии, в том числе сомаклональной изменчивости. В 2012 г. совместно с лабораторией селекции зернобобовых культур ФГБНУ «СибНИИСХ» нами были начаты комплексные исследования по изучению сомаклональных линий сои, созданных в ФГБНУ «ВНИИ кормов» с целью использования их в селекции для условий южной лесостепи Западной Сибири [34].

Научной школой на сегодняшний день опубликовано более 160 научных работ, в том числе 6 монографий, получено 25 патентов и авторских свидетельств на сорта яровой мягкой пшеницы и озимой ржи как в Российской Федерации, так и в Республике Казахстан. В 2016 г. получен грант Министерства сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации по теме: «Использование мутационной и аллоцитоплазматической изменчивости в селекции яровой мягкой пшеницы на адаптивность».

Библиографический список

1. Индуцированный мутагенез и гибридизация в селекции яровой мягкой пшеницы (Монография). – Омск, 2003. –155 с.

2. Калашник Н. А. Цитоплазматическая изменчивость пшеницы в селек-ции на адаптивность: монография / Н. А. Калашник, Н. А. Поползухина, М. Е. Михальцова. – Омск: ИПЦ «Сфера», 2005. – 92 с.

3. Кротова Л. А. Использование генетического потенциала мутантов озимых форм в селекции мягкой пшеницы Западной Сибири: монография / Л. А. Кротова, Е. Я. Белецкая, Н. А. Поползухина. – Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2012. – 200 с.

4. Леушкина В. В. Физиолого-генетическая оценка устойчивых к бурой ржавчине образцов яровой мягкой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири: монография / В. В. Леушкина, Н. А. Поползухина, Л. А. Кротова. – Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2012. –108 с.

5. Поползухина Н. А. Сорт яровой мягкой пшеницы Росинка. Дата регистрации в Государственном реестре селекционных достижений РФ: 04.04.2000 / П. Г. Борисенко, В. С. Веревкин, Л. И. Деменщикова, Г. Долгу-шин, В. Г. Лыткин, Н. А. Поползухина, Р. И. Рутц, С. С. Синицын, Р. Д. Шме-лев // Патент на селекционное достижение – №0591. – 2000.

6. Поползухина Н. А. Сорт яровой мягкой пшеницы Росинка 2. Дата регистрации в Государственном реестре селекционных достижений РФ: 22.04.1999. / В. С. Веревкин, Ю. В. Колмаков, П. В. Поползухин, Н. А. Попол-зухина, Р. И. Рутц, Л. Я. Чмут // Патент на селекционное достижение – №0325. – 1999.

7. Поползухина Н. А. Сорт яровой мягкой пшеницы Славянка Сибири. Дата регистрации в Государственном реестре селекционных достижений РФ: 14.01.2003. / В. С. Веревкин, Е. В. Веревкин, Л. А. Зелова, Ю. В. Колмаков, Л. А. Кротова, Г. И. Лисенкин, И. Д. Нейман, П. В. Поползухин, Н. А. Попол-зухина, Р. И. Рутц // Патент на селекционное достижение – №1713. – 2003.

8. Поползухина Н. А. Сорт яровой мягкой пшеницы Светланка. Дата регистрации в Государственном реестре селекционных достижений РФ: 26.12.2003 г. / Е. В. Веревкин, Л. А. Зелова, А. Н. Ковтуненко, Л. А. Кротова, Н. П. Кулишкин, Л. В. Мешкова., П. В. Поползухин, Н. А. Поползухина, Р. И. Рутц // Патент на селекционное достижение – №2053. – 2003.

9. Поползухина Н. А. Сорт яровой мягкой пшеницы Катюша. Дата регистрации в Государственном реестре селекционных достижений РФ: 29.05.2008. / А. А. Гайдар, Т. С. Зверовская, Н. А. Калашник, А. Н. Ковтуненко, Н.Г. Мазепа, М.Г. Мухордова, П.В. Поползухин, Н.А. Поползухина, Р.И. Рутц, О. А. Шмакова // Патент на селекционное достижение – №6766. – 2008.

10. Поползухина Н. А. Сорт яровой мягкой пшеницы Лавруша. Дата регистрации в Государственном реестре селекционных достижений РФ: 20.01.2009 / А. Н. Ковтуненко, Н. Г. Мазепа, Л. Я. Мешкова, Н. А. Попол-зухина, Р. И. Рутц, Л. Я. Чмут, О. А. Шмакова // Патент на селекционное достижение – № 4501. – 2009.

11. Поползухина Н. А. Сорт яровой мягкой пшеницы Серебристая Дата регистрации в Государственном реестре селекционных достижений РФ: 24.08.2011 / Б. Р. Борадулин, Т. С. Зверовская, Ю. Н. Кашуба, А. Н. Ковтуненко, Л. А. Кротова, Н. Г. Мазепа, П. В. Поползухин, Н. А. Поползухина, Р. И. Рутц, О. А. Шмакова // Патент на селекционное достижение – № 6053. – 2011.