Важнейшие результаты фундаментальных и прикладных исследований ТатНИИСХ, полученные в 2018 году. Селекция гороха. Теоретические основы нового направления селекции гороха посевного на устойчивость к раскрыванию бобов

Аннотация. Створки бобов диких форм гороха имеют жесткую структуру, обусловленную наличием лигнинового слоя. При созревании и высыхании они спонтанно раскрываются по верхнему шву и стремительно спирально закручиваются вдоль своей оси, зрелые семена выстреливают на значительное расстояние. Описанный признак спонтанного раскрывания бобов, характерный для форм гороха с лигнифицированными створками, контролируется доминантным аллелем гена Dpo (dehiscing pod) (Костерин, 2015). Бобы культурных форм либо не раскрываются вовсе, либо раскрываются спустя значительное время при высоких температурах, при этом их створки слабо или почти не сворачиваются и семена не выстреливаются. В производственных условиях угроза раскрывания бобов зерновых сортов гороха усиливается при жаркой погоде, чередующейся осадками, и механическом воздействии уборочными агрегатами. Потери урожая в таком случае достигается значительных величин.

Данные исследований показывают, что раскрываемость бобов в сильной степени зависит от строения перикарпа, точнее наличия лигнина, образующего жесткий пергаментный слой. Отсутствие пергаментного слоя обуславливает плотное облегание семян тонкими створками, что затрудняет самопроизвольное раскрывание бобов. Наши анатомические исследования по изучению динамики формирования плода гороха, проведенные совместно с кафедрой ботаники КФУ, показали, что перикарпий боба начинает формироваться из стенки завязи после оплодотворения. Дифференцировка клеток пергаментного слоя начинается на самых ранних этапах онтогенеза. В отличие от сортов с лущильными бобами, у которых эндокарпий состоит из нескольких рядов лигнифицированных клеток, расположенных под углом к длинной оси плода и выстланных внутри тонкостенным эпидермисом, у форм с отсутствием лигниновых слоев эндокарпий состоит только из клеток эпидермиса. Одревеснений в области эндокарпия обнаружено не было. В конце цветения отмечено отложение лигнина лишь в утолщенных стенках клеток тяжей только в области брюшного шва и срединной жилки (Фадеев и др., 2016).

Характер формирования лигнифицированных клеток и нарушение образования лигнинового слоя эндокарпа контролируется двумя генами. Доминантные аллели генов (PV) обуславливают образование нескольких слоев лигнина. Редуцирование пергаментного слоя и присутствие полосок в виде волокнистых пучков вдоль верхнего или нижнего шва боба (pV), присутствие лоскутков, пятен или тонкого пергаментного слоя (Pv) или полное отсутствие одревесневшего склеренхимного слоя перикарпа (pv) обеспечивает более высокую устойчивость бобов к раскрыванию, предотвращая осыпание семян (Фадеева и др., 2015).

Рецессивные аллели обоих генов pv используются в селекции овощного гороха с морщинистыми семенами при создании сахарных и салатных сортов гороха чаще в сочетании с геном N, ответственным за образование утолщений стенок боба. Попытки исследователей внедрить в генотипы Pisum sativum L. зернового использования рецессивные аллели p и v не привели к практическому решению. Полученные рекомбинанты были низкоконкурентными, не обладали устойчивостью к биотическим и абиотическим факторам среды в связи с отсутствием источников и доноров.

В наших исследованиях был проведен мониторинг генетических ресурсов Pisum sativum L. по поиску доноров ценных для селекции признаков. Из изученного генофонда ВИР имени Н.И. Вавилова в качестве доноров беспергаментного боба были использованы 3 образца: МС-1Д (к-8853), СУЗ-1Д (к-8712) и Порта неосыпающийся (к- 8735). В селекционную программу в качестве родительских компонентов были вовлечены высокопродуктивные адаптивные образцы собственной селекции (Фадеева и др., 2015). Исходный материал для последующего этапа селекции представлял большое разнообразие гетерозигот по морфобиологическим признакам, послуживших основой для отбора.

В результате проведенной селекционной работы нами создан новый разнообразный генетический материал с беспергаментными бобами, устойчивый к раскрыванию (Luiza R. Kadyrova at all, 2018). Получены патенты на два сорта гороха посевного для различного использования. Сорт Кабан (патент № 7609 от 05.12.2014 г.) с диким типом листа (обычный) показал высокие кормовые достоинства (Фадеева и др., 2018). С 2018 года для возделывания допущен сорт Фрегат (патент № 8551 от 12.07.2016 г.), сочетающий устойчивость к полеганию и раскрыванию бобов. Государственное испытание проходит сорт Велес (дата приоритета 30.11.2017 г.) с аналогичными свойствами, пригодный для возделывания на зерно и корм (табл.). С 2018 года он изучался по хозяйственной годности по Волго-Вятскому и Уральскому регионам, с 2019 года изучение будет расширено на Центральный и Средневолжский регионы.

Характеристика сорта Велес (КТ-6502)

 

Показатели

 

Новый сорт

Велес (КТ-6502)

Стандарт

Ватан (зерновой)

Тан (кормовой)

Урожай семян, т/га

3,40

2,99

2,77

Урожай зеленой массы, ц/га

380

-

351

Урожай сухого вещества, ц/га

73,4

-

71,0

Вегетационный период, суток

74

68

67

Длина растений, см

68,7

51,5

72,4

Число семян в бобе

4,1

3,2

3,4

Масса 1000 семян, г

186,6

263,0

270,2

Устойчивость к полеганию, балл

4,5

5,0

3,4

Устойчивость к раскрыванию бобов, балл

5,0

4,3

4,3

Содержание белка, %

22,66

22,94

23,45

Сбор белка, ц/га

7,70

6,86

6,49

Решение о патентоспособности сорта будет принято по результатам исследований госсорткомиссиии по отличимости, однородности и стабильности в 2018-2019 гг.

Таким образом, нашими исследованиями доказана возможность внедрения в генотипы Pisum sativum зернового использования рецессивных аллелей pv.

Перечисленные генотипы представляют первые практические результаты селекции гороха по устойчивости к раскрыванию бобов и не имеют аналогов в государственном реестре селекционных достижений РФ. Аналогов таких зерновых коммерческих сортов гороха в мире нет.

 

Авторский коллектив: Фадеева А.Н., Шурхаева К.Д., Фадеева Е.А., Абросимова Т.Н.

Публикации:

  1. Фадеева А.Н., Шурхаева К.Д., Фадеев Е.А., Абросимова Т.Н. Результаты и перспективы селекции гороха на устойчивость к раскрыванию бобов // Достижения науки и техники АПК.  2015.  №  .5  С. 20-22.
  2. Фадеев Е.А., Фадеева А.Н., Капран Д.А., Шурхаева К.Д., Абросимова Т.Н. Новый сорт гороха Кабан: морфологическая характеристика, особенности строения перикарпия // Зернобобовые и крупяные культуры.  Орел: ВНИИЗБК, 2016.  № 4 (20).  С. 22-26.
  3. Luiza R. Kadyrova, Kim O. Potapov, Еvgeniy А. Fadeev, Аlexandra N. Fadeeva Interrelations of quantitative signs with the yield in genotypes Pisum sativum L. with non-distributed pods // Drug Invention Today.  2018.  Vol. 10. Special Issue, 2.  P. 2954-2958. F_final_file_5bcec4cb3d3257.53006341.pdf.
  4. Фадеева А.Н., Шурхаева К.Д., Фадеев Е.А., Абросимова Т.Н., Аскарова А.А. Ценность сорта гороха Кабан в одновидовых и смешанных посевах с овсом // Адаптивное кормопроизводство.  2018.  № 2 .  С. 36-46
  5. Патент на селекционное достижение № 7609. Горох посевной Pisum sativum L. Кабан, дата приоритета 31.10.2012 г. Зарегистрировано в государственном реестре охраняемых селекционных достижений 05.12.2014 г.
  6. Патент на селекционное достижение № 8551. Горох посевной Pisum sativum L. Фрегат, дата приоритета 14.11.2013 г. Зарегистрировано в государственном реестре охраняемых селекционных достижений 12.07.2016 г.
  7. Приоритетная справка на горох посевной сорт Велес № 74416/8262420. Дата приоритета 30.11.2017 г.

 

 

08.04.2019, 67 просмотров.