doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.429rus

УДК 631/635:631.58:551.5:57.087

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта РФФИ
(проект № 16-04-00311-а).

 

УПРАВЛЕНИЕ АГРОБИОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ —
ФИЗИКО-АГРОНОМИЧЕСКИЕ И ГЕНЕТИКО-СЕЛЕКЦИОННЫЕ
АСПЕКТЫ

(к 85-летию Агрофизического научно-исследовательского института)

И.Б. УСКОВ, В.П. ЯКУШЕВ, Ю.В. ЧЕСНОКОВ

Агрофизика как самостоятельная научная дисциплина сформировалась благодаря достижениям физики, математики, биологии и почвоведения, обеспечивших переход к агрономии, основанной на измерениях и расчетах факторов роста, развития растений и продуктивности посевов, на вычислениях агроприемов и технологий управления продукционным процессом в агроэкосистеме. В Агрофизическом институте проводятся исследования по компьютерному проектированию агротехнологий и контролю их применения в полевых условиях. Современная концепция точного земледелия предполагает использование прецизионной сельскохозяйственной техники с системами позиционирования и датчиками, географических информационных систем. В то же время она не может быть реализована без развития современных генетико-селекционных подходов, расширяющих возможности точного земледелия (на уровне как популяций, так и индивидуального растения в зависимости от эколого-географических условий), а также ускорения селекционного процесса по выведению сортов для адресного применения в технологиях точного земледелия. Так, в двух экспериментах, различающихся только режимом освещенности и температуры, идентифицировали 99 QTL (quantitative trait loci), определяющих 30 различных агрономически значимых признаков у яровой мягкой пшеницы. По результатам QTL- и однофакторного дисперсионного анализа установлено, что при изменении температурного режима и режима освещенности из 30 оцененных признаков 21 сохранял стабильность и только девять варьировали, что отражало зависимость их проявления от температурного режима и освещенности. Понимание эффектов картированных QTL создает предпосылки для анализа их идентифицированных корреляций и установления взаимодействия QTL—окружающая среда в естественных условиях. Использование этих данных в конкретных эколого-географических условиях способствует реализации генетических детерминант, определяющих проявление и физиолого-генетический контроль хозяйственно ценных признаков.

Ключевые слова: агрофизика, физика почв, почвоведение, точное земледелие, факторы роста и развития растений, физиология и биохимия продуктивности, селекционно-генетический анализ..

 

Полный текст

 

 

ACTUAL PHYSICAL, AGRONOMIC, GENETICAL AND BREEDING ASPECTS IN AGROBIOLOGICAL MANAGEMENT (towards 85 Anniversary of Agrophysical Research Institute, Russia)

I.B. Uskov, V.P. Yakushev, Yu.V. Chesnokov

This overview dedicated to 85 anniversary of Agrophysical Research Institute gives a retrospective of agrophysics formation as a specific research field covering investigation of physical, agronomical and biological factors to control agroecological systems. The article describes achievement in physics, mathematics, biology and pedology that ensured transition from a descriptive agronomy to the agronomy based on evaluation of the factors essential for plant grow and development, on plant productivity calculation, and on managing productivity of crops by special agrotechnologies. The development of IT communication and precision agricultural technics equipped with detectors of global targeting system, specific sensors and software, as well as the use of geographic information systems led to a new conception of plant yield control, i.e. a precision agriculture. Our researches are focused on computer-aided design and realization of precise agrotechnologies in field conditions. Further progress in plant growing seems to be due to modern genetic and breeding allowing to improve precision agriculture both for populations and individual plants influenced by different ecogeographic conditions. Recent approaches in genetics can speed up breeding new varieties for specific use in precision agriculture. In two experiments which differed only in temperature and illumination regimes under invariability of other parameters, 99 QTL determining 30 agronomically important traits have been identified in spring soft wheat. According to QTL mapping and ANOVA, changes in the temperature and illumination regimes did not influence 21 of 30 studied traits, which remained stable in manifestation. Only nine traits varied under tested conditions, indicating their manifestation to depend on these environmental factors. Elucidation of the QTL effects allows further analysis of the identified correlations and interaction between QTL and environment under natural conditions. In turn, these data allow to provide expression of certain genetic determinants which control physiological basis for economically valuable traits in specific ecogeographic conditions.

Keywords:agrophysics, physics of soil, pedology, precision agriculture, factors of plant growth, physiology and biochemistry of productivity, breeding and genetic analysis.

 

ФГБНУ Агрофизический научно-исследовательский институт,
195220 Россия, г. Санкт-Петербург,
Гражданский просп., 14,
e-mail: yuv_chesnokov@agrophys.ru

Поступила в редакцию
28 марта 2017 года

 

назад в начало