Подбор исходного материала для создания гибридов кукурузы, адаптированных к условиям Среднего Поволжья

Кукуруза — одна из основных культур современного мирового земледелия. Это растение характеризуется разносторонним использованием и высокой урожайностью. На продовольствие используют около 20% зерна кукурузы, на технические цели — около 15% и примерно две трети — на корм.

В зерне содержатся углеводы (65.70%), белок (9. 12%), жир (4.8%), 80% БЭВ, 1,3% золы, 2,1% клетчатки, минеральные соли и витамины. Среднее содержание энергии в 1 ц зерна 18,8 * 103 МДж. Показатели колеблются в зависимости от почвенно-климатических и погодных условий, отдельных элементов выращивания (Васин и др., 2003).

Из зерна кукурузы получают муку, крупу, хлопья, консервы (сахарная кукуруза), крахмал, этиловый спирт, декстрин, пиво, глюкозу, сахар, патоку, сироп, масло, витамин Е, аскорбиновую и глутаминовую кислоты. Из надземной незерновой части урожая в химической и строительной промышленности вырабатывают разнообразную продукцию — клей, краски, бумагу, линолеум, вискозу, активированный уголь, искусственную пробку, пластмассу, анестезирующие средства и др. (Грушка, 1965; Володарский, 1975, и др.).

Зерно кукурузы — прекрасный корм для скота и птицы. В северных районах актуально выращивание кукурузы на зерно-стержневую массу и силос. Наиболее калорийным кормом для всех видов сельскохозяйственных животных является зерновая часть урожая. В 1 кг сухого зерна содержится 1,34 корм. ед. и 78 г переваримого белка. Это ценный компонент комбикормов.

Растения кукурузы, убранные в фазе мол очно-восковой спелости зерна, хорошо силосуются, что определяется достаточно высоким содержанием сахара. Именно в этот период зрелости можно получать наибольшую урожайность сухого вещества и его высокое качество, при оптимальном соотношении питательных веществ в силосе (Ткаченко, Сидоров, 1963).

Развитие животноводства в Самарской области требует резкого увеличения валового сбора главной кормовой культуры — кукурузы. В 2006 году, для того чтобы прокормить скот и птицу в хозяйствах всех категорий в соответствии с нормами кормления, необходимо было заготовить 357,7 тыс. т. зерна и 1117 тыс. т. силоса, тогда как реально было заготовлено 60 тыс. т. зерна и 311 тыс. т. силоса.

Кукуруза в Среднем Поволжье традиционно является одной из ведущих кормовых культур. В настоящее время в Самарской области ею засевается ежегодно не менее 60−70 тыс. га. В связи с увеличением поголовья КРС и свиней в ближайшее время планируется расширение посевных площадей, занятых кукурузой, до 200 тыс. га.

В то же время в Среднем Поволжье, относящемся к крайней северной зоне выращивания кукурузы на зерно, лимитирующим фактором является сумма эффективных температур и, соответственно, ограниченный период вегетации. По данным Г. А. Ерохина (2003) вероятность вызревания гибридов группы ФАО 100−200 составляет в степной зоне Среднего Поволжья 100%, ФАО 210−250 — 93%, и ФАО 300 — 73%.

Для получения высокого урожая зерна кукурузы на уровне 6.7 т/га в благоприятные и не менее 4 т/га в засушливые годы гибриды должны характеризоваться устойчивостью к холоду, засухе, полеганию, поражению пузырчатой и пыльной головней (Мелихов, 2004). Также, в условиях ограниченного числа безморозных дней, необходимым условием считается раннеспелость и интенсивный рост в начальный период вегетации.

Получение гибридов с пониженной уборочной влажностью зерна — одно из главных направлений в современной селекции кукурузы. Это позволяет иметь более длительный период налива зерна, соответственно, увеличивать урожай, не переходя в более позднюю группу спелости, дает возможность более ранней уборки прямым комбайнированием и экономии энергетических затрат на сушку.

В этой связи чрезвычайно актуальной является задача методологического обеспечения создания раннеспелых, высокопродуктивных гетерозисных: гибридов кукурузы, включая подбор родительских компонентов в скрещивания.

Цель исследований — разработать методологические основы для: создания раннеспелых, холодостойких, продуктивных гибридов кукурузы., максимально адаптированных к условиям степи Среднего Поволжья.

Задачи исследований:

— определить оптимальную продолжительность вегетационного периода, гибридов кукурузы для условий степи Среднего Поволжья;

— выявить особенности формирования структуры фенотипической изменчивости количественных признаков у гетерозисных гибридов кукурузы 13 сравнении с гомозиготным инбредным объектом (яровая мягкая пшеница);

— разработать методику прогнозирования комбинационной способности инбредных линий без проведения скрещиваний;

— изучить набор инбредных линий кукурузы на пригодность-использования в качестве родительских форм в создании раннеспелых, холодостойких, продуктивных гибридов;

— создать на основе выделенных по комплексу признаков инбредных линий новые перспективные раннеспелые гибриды кукурузы.

Научная новизна работы. Впервые в условиях Среднего Поволжья методами математической статистики определены оптимальные параметры вегетационного периода гибридов кукурузы, выявлены особенности структуры фенотипической изменчивости количественных признаков гетерозисных гибридов кукурузы в сравнении с инбредным биологическим объектом^ разработана методика феногенетического прогноза комбинационной способности родительских формпроведены исследования* по реакции инбредных линий на ранние сроки сева.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

На основе сформированной коллекции родительских форм кукурузы и парных гибридов, предоставленных на паритетных началах ВНИИ кукурузы и агрофирмой «Отбор» созданы перспективные двухи трёхлинейные гибриды, сочетающие высокую продуктивность зерна и силосной массы со скороспелостью. Лучшие инбредные линии кукурузы и созданные на их основе гибриды переданы для селекционного использования во ВНИИ кукурузы и агрофирму «Отбор».

Основные положения, выносимые на защиту:

— оптимальная продолжительность вегетационного периода гибридов кукурузы для условий степи Среднего Поволжья;

— доля генотипической и генотип-средовой составляющей в изменчивости количественных признаков гибридов кукурузы в сравнении с инбредным объектом;

— методика феногенетического прогнозирования комбинационной способности инбредных линий кукурузы;

— исходный материал для создания гетерозисных гибридов кукурузы;

— новые перспективные раннеспелые гибриды кукурузы.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались на Вавиловских чтениях (Саратов, 2005) и на заседаниях Учёного совета ГНУ Самарский НИИСХ им. Н. М. Тулайкова (Безенчук, 20 062 009). Основные элементы диссертации опубликованы в четырёх научных статьях, в том числе две в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Объём и, структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 106 страницах печатного текста, «содержит введение, 5 глав, выводы, предложения для селекционной практикивключает 37 таблиц, 5 рисунков. Библиографический список включает 190 наименований, в том числе 90 на иностранных языках.

выводы.

1. Максимальный урожай зерна в почвенно-климатических условиях степного Заволжья можно получить при выращивании гибридов раннеспелой и среднеранней групп спелости с числом дней от всходов до выхода нитей 52 — 55 и периодом вегетации 101 — 112 дней. Данной продолжительности фенофаз соответствуют гибриды с числом ФАО 180−220.

2. Подтверждается отмечаемая ранее на животных объектах тенденция о неизменно более низком уровне вклада генотип-средовых эффектов в формирование количественных признаков у гибридов по сравнению с гомозиготными формами. По признакам «урожай зерна» и «количество дней до выноса нитей» межсортовые различия вносили значительно больший вклад в формирование фенотипа, нежели все изучавшиеся количественные признаки у инбредного объекта (яровая пшеница). Генотип-средовая составляющая у кукурузы по этим признакам была менее значима, чем межсортовая. По признаку «уборочная влажность зерна» соотношение генотипической и генотип-средовой составляющей было аналогичным таковому у большинства количественных признаков, наблюдаемых у инбредной культуры. Однако вклад взаимодействия «генотип-среда» всё же вдвое ниже, чем у пшеницы.

3. Выявлена группа признаков (количество листьев на стебле и количество узлов), по которым мы можем ожидать равнонаправленные эпигенетические сдвиги в ответ, как на изменение экологического градиента, так и на гибридизацию. В сформированной нами экспериментальной схеме формирования экологического градиента мы можем прогнозировать комбинационную способность инбредных линий по двум признакам — диаметру початка и количеству рядов зёрен в початке, корреляции ОКС которых с индексами реакции на среду сигнальных признаков близки к достоверным. Этот феномен предлагается нами как метод феногенетического прогноза комбинационной способности у инбредных линий.

4. Из всего набора изучавшихся инбредных линий лишь Б 250 можно рассматривать в качестве донора комплекса генов, детерминирующих как раннеспелость, так и продуктивность. По признакам, оценивающим продолжительность вегетационного периода, в качестве генетических источников раннеспелости рекомендуются линии Б 223, Б 225, Б 403. Генетическими источниками продуктивности рекомендуются линии Б 204, Б 206, Б 269, Б 296, Б 332, Б 338.

5. По степени устойчивости к пониженным температурам самоопыленные линии разделены на группы с высокой, средней и низкой холодостойкостью. В группу с высокой холодостойкостью отнесены 11 линий, со средней — 25, с низкой — 4. Лучшими линиями являются Б 206, Б 223, Б 225, Б 260, Б 296, Б 385, Б 309, Б 391, Б 394, Б 403, Б 419.

6. Использование коллекции инбредных линий, сочетающих генетически детерминированную потенциальную продуктивность, раннеспелость и холодостойкость, а так же современных парных гибридов селекции ВНИИК и агрофирмы «Отбор» позволили получить перспективные раннеспелые двухи трёхлинейные гибриды кукурузы, максимально адаптированные к условиям Среднего Поволжья. По результатам конкурсного и экологического испытания наиболее перспективными можно считать гибриды: Са 179 (Мадонна х Б 245), Са 180 (Крона х Б 269), Са 122 (Б 403 х Самара), Са 123 (Б 416 х Самара), Мадонна М х Б 250, Мадонна М х Б 249, Сирень М х Б 249, (Б317 х Б244) х Б250, Малках Б 193.

РЕКОМЕНДАЦИИ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ.

1 .Рекомендуется использование феногенетической методики прогноза комбинационной способности инбредных линий кукурузы.

2.Для создания раннеспелых, с высокой продуктивностью зерна и силосной массы, холодостойких гибридов кукурузы рекомендуется использовать набор генетических источников комплекса генов Б 250, Б 223, Б 225, Б 403, Б 204, Б 206, Б 269, Б 296, Б 332, Б 338.