БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2024.3.492rus

УДК 633.111.1:631.52(571.1)

Статистическая обработка экспериментальных данных проведена в Омском ГАУ при поддержке Российского научного фонда (соглашение № 22-16-20008 от 23.03.2022 г.); полевые исследования – при поддержке Министерства сельского хозяйства РФ.

 

СЕЛЕКЦИЯ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (Triticum aestivum L.) ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ЗЕРНА С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

В.П. ШАМАНИН1, И.В. ПОТОЦКАЯ1 , А.С. ЧУРСИН1,
С.С. ШЕПЕЛЕВ1, Д.С. НАРДИН1, В.Е. ПОЖЕРУКОВА1, H. KÖKSEL2,
А.И. МОРГУНОВ3

В связи с изменением климата и экологическими проблемами возникает необходимость создания сортов пшеницы с комплексной и пролонгированной устойчивостью к засухе и болезням. Селекционные программы, направленные на выведение сортов, пригодных для экологического и органического земледелия, позволят снизить производственные затраты и пестицидную нагрузку на агроценозы на ближайшие десятилетия. В настоящей работе впервые в условиях Западной Сибири показана значимость сортов яровой мягкой пшеницы с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине при беспестицидной агротехнологии на интенсивном естественном инфекционном фоне для получения экологически чистого зерна, в том числе с функциональными свойствами фиолетовозерной пшеницы. Урожайность созданных сортов в годы исследований составила 3,4-4,4 т/га, определена их экономическая эффективность. Цель работы — оценить сорта пшеницы селекции Омского ГАУ с комплексной устойчивостью к болезням, а также с фиолетовой окраской зерна по урожайности, качеству и эффективности их возделывания при беспестицидной агротехнологии и условиях высокой инфекционной нагрузки в Западной Сибири. Исследования были проведены на опытном поле Омского ГАУ (55°02′′ с.ш., 73°31′′ в.д.) в южной лесостепи Западной Сибири в 2016-2021 годах. Материалом служили лучшие сорта и линии яровой мягкой пшеницы (Triticumaestivum L.) селекции Омского ГАУ, полученные по программе челночной селекции и изученные в конкурсном сортоиспытании: среднеранние — Столыпинская 2, Нива 55, Агрономическая 5, Лютесценс 128-15; среднеспелые — Силантий, Лютесценс 27-12; среднепоздние — ЭФ 22. В качестве стандартов использовали среднеранний сорт Памяти Азиева, среднеспелый сорт Дуэт и среднепоздний сорт Элемент 22. Предшественник — черный пар. Оценку продолжительности вегетационного периода и анализ урожайности проводили по методике Госсортсети. Содержание белка и клейковины в зерне определяли с помощью прибора Инфралюм ФТ 10М («Люмэкс», Россия) по ГОСТ ISO 12099-2017. Уборку урожая осуществляли однофазным комбайном Sampo-130 («Sampo-Rosenlew», Финляндия). Восприимчивость сортов к бурой и стеблевой ржавчине (возбудители Puccinia  triticinaErikss. и P. graminis f. sp. tritici Erikss. et Henn.) оценивали по шкалам, рекомендованным CIMMYT: R — высокая устойчивость, интенсивность поражения 0-5 %; M — гетерогенный тип, пустулы различного размера, окруженные хлоротическими и некротическими пятнами или без них; MR — умеренная устойчивость, 10-25 %; MS — умеренная восприимчивость, 30-50 %; S — восприимчивость, > 50 %. В Кении (г. Njoro) дополнительно оценили сорта Нива 55, Силантий и линию Лютесценс 128-15 на естественном инфекционном фоне P. graminis Ug99пошкалеCIMMYT. Идентификацию генов устойчивости к бурой и стеблевой ржавчине проводили в соответствии с установленным протоколом (http://maswheat.ucdavis.edu). Провели анализ содержания фенольных соединений в зерне фиолетовозерного сорта ЭФ 22 и оценили их антиоксидантные свойства в сравнении с краснозерными стандартами Памяти Азиева и Элемент 22. Экономическая эффективность производства зерна изученных сортов и линий рассчитывалась с учетом применения интенсивных зональных технологий возделывания. Показано, что в годы эпифитотий (2016-2020 годы) сорта с комплексной устойчивостью в условиях Западной Сибири в среднем имели достоверную прибавку урожайности: в зависимости от генотипа сорта от 0,3 до 1,1 т/га. Содержание белка и клейковины в зерне этих сортов соответствовало требованиям, предъявляемым к сильной пшенице (16 % и > 28 %). PCA (principal component analysis) анализ данных за 2017-2019 годы с интенсивным инфекционным фоном выявил отрицательную связь между поражением бурой, стеблевой ржавчиной и урожайностью, признаками качества зерна. Сравнительные испытания рекуррентного сорта Элемент 22 с комплексной устойчивостью к бурой и стеблевой ржавчине (Lr10, Lr26/Sr31, Sr35) и его аналога ЭФ 22 с фиолетовой окраской зерна показали статистически значимое преимущество аналога по урожайности, общему содержанию фенолов в зерне, в том числе по количеству связанных фенолов и их антиоксидантной активности (соответственно 565,6 мг-экв. GAE/100 г и 62,7 %). Превышение валовой прибыли при возделывании сортов с комплексной устойчивостью к болезням варьировалось в пределах 25-40 % без учета рыночной премии для сорта ЭФ 22 за функциональные свойства продукта. Снижение фунгицидной нагрузки на посевы пшеницы имеет важное значение для производства экологически чистого зерна и сохранения окружающей среды в условиях Западной Сибири.

Ключевые словa: пшеница, сорт, гены, устойчивость к болезням, урожайность, фенолы, антиоксиданты, органическое земледелие.

 

 

BREEDING SPRING BREAD WHEAT (Triticum aestivum L.) VARIETIES WITH FUNCTIONAL PROPERTIES OF GRAIN FOR ENVIRONMENTALLY FRIENDLY GROWING IN WESTERN SIBERIA

V.P. Shamanin1, I.V. Pototskaya1 , A.S. Chursin1, S.S. Shepelev1,
D.S. Nardin1, V.E. Pozherukova1, H. Köksel2, A.I. Morgounov3

Climate change and environmental problems dictate the need for the development of wheat varieties with complex and prolonged resistance to diseases and drought tolerance. Breeding programs oriented for development of varieties suitable for ecological and organic farming will reduce production costs and pesticide load on agrocenoses for the coming decades. In this work, for the first time, the value of spring bread wheat varieties with complex resistance to leaf and stem rust under conditions of Western Siberia, for non-pesticide agricultural technology and intensive natural infectious background for obtaining environmentally friendly grain, including with the functional properties of purple-grained wheat, was revealed. During research, the yield of developed varieties was 3.4-4.4 t/ha, their economic efficiency was determined. The work purpose to evaluate the wheat varieties with complex resistance to diseases developed in Omsk SAU in the frame of shuttle breeding, as well as purple-grained variety on yield, the grain quality, and efficiency of their cultivation for non-pesticide agricultural technology and intensive infectious background under conditions of Western Siberia. The researches were conducted on experimental field of Omsk SAU (55°02′′N, 73°31′′E) under conditions of the southern forest-steppe of Western Siberia in 2016-2021. The research material were varieties and lines of spring bread wheat (Triticum aestivum L.) developed in Omsk SAU from the competitive variety trial: early maturing Stolypinskaya 2, Niva 55, Agronomicheskaya 5, Lutescens 128-15; medium maturing Silantiy, Lutescens 27-12; late maturing EF 22. The checks were used early maturing variety Pamyati Azieva, medium maturing Duet, and late maturing Element 22. The evaluation of growing season duration and analysis of yield were recorded following methodical instructions of State variety Trial. The protein and gluten content was determined using device Infralum FT 10M («Lumeks», Russia) corresponds to State Standard ISO 12099-2017. The harvest was carried out with a single-phase combine Sampo-130 (Sampo-Rosenlew, Finland). Infection response of the varieties to leaf and stem rust (Puccinia triticina Erikss. and Puccinia graminis f. sp. tritici Erikss. et Henn.) was recorded as recommended by CIMMYT scales: R resistant, damage degree 0-5 %; M heterogeneous type, pustules of various sizes, surrounded by or without chlorotic and necrotic spots; MR moderately resistant, 10-25 %; MS moderately susceptible, 30-50 %; S susceptible, > 50 %. In Kenya (Njoro), the varieties Niva 55, Silantius, and Lutescens 128-15 lines were evaluated under natural infectious of P. graminis Ug99 by CIMMYT scale. Identification of resistance genes to leaf and stem rust was carried out in accordance with the established protocols (http://maswheat.ucdavis.edu). Analysis of the phenolic compounds content and antioxidant properties of the purple-grained variety EF 22 compared to red-grained checks Pamyati Azieva and Element 22 was performed. The economic efficiency of the grain production of the studied varieties and lines was calculated. It is shown that in the years of epiphytoties (2016-2020), varieties with complex resistance under conditions of Western Siberia, on average in terms of yield had a significant increase in yield, depending on the genotype of the variety from 0.3 to 1.1 t/ha. The protein and gluten content in the grain of these varieties corresponded to the requirements for strong wheat (16 % and > 28 %, respectively). Based on PCA analysis of data for 2017-2019, upon high infectious load, a negative relationship was found between the damage from leaf and stem rust, yield and grain quality. Comparative evaluation of the recurrent variety Element 22 with complex resistance to leaf and stem rust (Lr10, Lr26/Sr31, Sr35) and its analogue E 22 with purple grain, revealed a statistically significant advantage of the yield, the content of total phenolic compounds in grain, including the bound phenolic compounds and their antioxidant activity (565.6 mg of gallic acid equivalents (GAE)/100 g and 62.7 %, respectively). An exceed in  the gross profit due to the cultivation of varieties with a complex resistance to diseases was 25-40 %, without the market premium for EF 22 as a functional product. The decrease of the fungicidal load on wheat crops is important for the environmentally friendly production of grain and the preservation of the environment in Western Siberia.

Keywords: wheat, variety, genes, disease resistance, yield, phenolic compounds, antioxidants, organic farming.

 

1ФГБОУ ВО Омский государственный
аграрный университет им. П.A. Столыпинa,

644008 Россия, г. Омск, Институтская пл., 1,
e-mail: vp.shamanin@оmgau.оrg, iv.pоtоtskaya@оmgau.оrg ✉,
as.chursin@оmgau.оrg, sergeysсhepelew@mail.ru,
ds.nardin@omgau.org, ve.pozherukova@omgau.org;
2İstinye University,
Maltepe Mah., Edirne Çırpıcı Yolu, No.9 Zeytinburnu,
İstanbul, 34010 Turkey,
e-mail: hamitkoksel@gmail.com;
3Food and Agriculture Organization,
King Abdulaziz Road, P.O. Box: 558, Riyadh,
11421 Kingdom of Saudi Arabia,
e-mail: alexey.morgounov@gmail.com

Поступила в редакцию
11 июля 2022 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ