doi: 10.15389/agrobiology.2019.5.905rus
УДК 633.11:631.527.8
Работа выполнена по Государственному заданию (приоритетное направление Х.10.4, программа Х.10.4.150, проект Х.10.4.150).
СОЗДАНИЕ СОРТА МЯГКОЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ГРЕНАДА
С ПОМОЩЬЮ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СЕЛЕКЦИИ
НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ
В.В. НОВОХАТИН1, В.А. ДРАГАВЦЕВ2, Т.А. ЛЕОНОВА1,
Т.В. ШЕЛОМЕНЦЕВА1
Существующая в настоящее время вера в перспективность молекулярных подходов к решению проблемы повышения урожаев, по нашему мнению, избыточна, так как пока нет ни одного сорта, созданного исключительно молекулярными методами. Кроме того, представители эпигенетики справедливо утверждают, что в природе не существует специфических генов продуктивности и урожая, следовательно, невозможно их молекулярное маркирование или геномное редактирование. В этом сообщении мы представляем итоги применения инновационных селекционных технологий, вытекающих из приоритетной российской теории эколого-генетической организации количественных признаков (ТЭГОКП), которая была разработана в процессе выполнения Межведомственной программы ДИАС (изучение генетики признаков продуктивности яровых пшениц в Западной Сибири, 1973-1984 годы). Суть инноваций заключается в следующем: подбор родительских пар осуществляется особым способом на основе глубокого анализа максимально протяженных родословных древ сортов-родителей, взятых в скрещивания; для группы самых урожайных сортов коллекционного питомника выполняется фенотипирование (phenotyping) по семи генетико-физиологическим системам (ГФС), открытым и описанным в процессе развития ТЭГОКП и дающим плюсовые или минусовые вклады в урожай; отбираются генотипы, имеющие хотя бы одну ГФС с максимальным плюсовым вкладом в урожай, и выполняются их скрещивания для совмещения в будущем сорте плюсовых вкладов всех семи ГФС; производятся стабилизирующие пересевы расщепляющихся поколений для устранения эффектов доминирования, сверхдоминирования и гетерозиготного эпистаза (с несколькими насыщениями геномом одного из родителей, имеющего наиболее ценные свойства); после ряда стабилизирующих пересевов гибридной популяции в условиях типичной динамики лим-факторов среды (в годы, типичные по погодным условиям для зоны селекции) отбираются элитные растения. Применив эти новые технологии (2001-2014 годы), мы получили гибридную комбинацию F1 (сорта Казахстанская раннеспелая × Тулунская 12) с 1-кратным последующим насыщением сортом Тулунская 12, из которой выделился сорт Гренада. При этом родители материнской формы гибрида — сорта Казахстанская раннеспелая (Новосибирская 67 × Омская 9), имеющие широкую амплитуду общей адаптивности, показали при смене лим-факторов среды гораздо меньшую степень переопределения вкладов разных ГФС в продуктивность и хорошую комбинационную способность. Созданный на их основе сорт Казахстанская раннеспелая сочетает в себе лучшие проявления признаков родительских сортов. У отцовской и насыщающей формы Тулунская 12 улучшение количественных признаков носит дискретно-накопительный характер за счет генетического многообразия восточно-сибирских генотипов. Отбор элитных растений в типичных агроклиматических условиях дал генотипы более урожайные и имеющие хорошо выраженную пластичность урожаев. Комплексная оценка биотипов, отобранных из этой популяции в F5 по каждой из семи ГФС, вносящих положительный вклад в повышение продуктивности, показала эффективность выполненного нами фенотипирования, что хорошо проявилось у раннеспелой линии Лютесценс 506-11, ставшей впоследствии сортом Гренада. У сорта высокая продуктивность (превышение стандарта на 26-39 %) удачно сочетается с устойчивостью к полеганию, засухоустойчивостью, устойчивостью к предуборочному прорастанию зерна в колосе и качеством зерна (соответствует таковому ценных и сильных сортов). Отличительная особенность созданного сорта — горизонтальная устойчивость к септориозу, пыльной головне, мучнистой росе, красногрудой пьявице, внутристеблевым вредителям. Сорт Гренада много меньше стандарта поражается ржавчинными грибами. Сбор белка у сорта Гренада составляет 628 кг/га, что на 119 кг больше, чем у стандартного сорта. С 21 февраля 2019 года сорт Гренада районирован в России по 9-му (Уральскому) растениеводческому региону, включая Башкирию (около 1 млн га), Челябинскую (1 млн га), Оренбургскую (4 млн га), Курганскую (1 млн га) и Тюменскую (500 тыс. га) области. При выращивании сорта Гренада на этих площадях прибавки урожая должны давать ежегодный экономический эффект около 30 млрд руб.
Ключевые слова: Triticum aestivum L., мягкая пшеница, селекция, сорт, популяция, отбор, биотип, генетико-физиологическая система, зерно, иммунитет.
V.V. Novokhatin1, V.A. Dragavtsev2, Т.А. Leonova1, Т.В. Shelomentseva1
Today, there is an excessive belief in the promise of molecular approaches to the problem of increasing yields, although so far there is not a single variety created by purely molecular methods. In addition, representatives of the new science, the epigenetics, rightly argue that in nature there are no specific genes for productivity and yield that could be molecularly marked or subjected to genomic editing. This article is the first to describe creation of a wheat variety Grenada using innovative breeding technologies emerged from the priority Russian Theory of Eco-Genetic Organization of Quantitative Traits (TEGOQT) which derived from the results of the Interdisciplinary DIAS Program (genetics of spring wheat productivity in Western Siberia) (1973-1984). The essence of these technologies are 1) a special selection of parental pairs on the basis of a deep analysis of the longest pedigrees of the old breeds of parents taken in crosses, 2) priority phenotyping of the group of the most productive varieties of the collection nursery for seven genetic-physiological systems (GPS) which positively or negatively contribute to the harvest, 3) selection of genotypes that have at least one GPS with the maximum plus contribution to the crop, 4) crossing of these genotypes to combine the plus contributions of all seven GPS in the future variety (with several saturations with the genome of one of the parents with the most valuable properties), 6) selection of elite plants after a number of stabilizing reproduction of the hybrid population under the conditions of typical dynamics of the environment lim-factors (in typical years for the breeding zone). Applying these technologies, we obtained a hybrid combination [F1 (Kazakhstanskaya rannespelaya × Tulunskaya 12) with five subsequent saturations with Tulunskaya 12 genome], from which the variety Grenada derived. Both parents of the maternal form Kazakhstanskaya rannespelaya, the Novosibirskaya 67 × Omskaya 9, having wide general adaptability, showed a much lower changes in GPS contribution to productivity as a response to changing environment and good combining ability. The Kazakhstanskaya rannespelaya variety created on their basis combines the best traits of the parents. As to the paternal and saturating form Tulunskaya 12, the improvement in quantitative traits is discrete-accumulative due to the genetic diversity of the East Siberian genotypes. The selection of elite plants under typical agro-climatic conditions resulted in higher yielding genotypes with a pronounced plasticity. A comprehensive assessment of the biotypes from this population in F5 according to seven GPS, positively contributing to productivity, showed their synergetic effect. This was well manifested in the early ripening line Lutescens 506-11 from which the Grenada variety derived. This variety successfully combines high productivity (26-39 % higher compared to the standard) with the resistance to lodging, drought, pre-harvest germination and the grain quality of valuable and strong varieties. A distinctive feature of the variety is the horizontal resistance to Septoria diseases, a dusty smut, powdery mildew, a red-breasted leech, and intra-stem pests. Grenada variety is much lower affected by rust fungi compared to the standard. From one hectare of arable land the Grenada variety gives 628 kg of protein (+119 kg to the standard variety). In 2019, the variety Grenada is zoned by State Commission on Variety Testing of the Ministry of Agriculture of the Russian Federation for the 9th (Ural) crop region including Bashkiria (about 1 million hectares), Chelyabinsk (1 million hectares), Orenburg (4 million hectares), Kurgan (1 million hectares), and Tyumen (500 thousand hectares) regions. When Grenada occupies these areas (about 7 million hectares), an increase in grain yield will provide an annual economic effect of about 30 million rubles.
Keywords: Triticum aestivum L., soft wheat, breeding, variety, population, selection, biotype, geno-physiological system, grain, immunity.
1НИИ сельского хозяйства Северного Зауралья — филиал |
Поступила в редакцию |
