АгроСборник.Ру

Селекция на стрессоустойчивость как фактор адаптивной интенсификации земледелия

Баталова Г.А., доктор с.-х. наук

Зональный НИИ сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого, г. Киров, Россия

 

Центральное место в решении задач современного сельского хозяйства, связанных с адаптивной интенсификацией земледелия, занимает создание и широкое использование сортов и гибридов нового поколения. Возрастающие требования к новым сортам в отношении их устойчивости к стрессовым факторам определяют все большую адаптивную и экологическую направленность селекции, включая выделение таких специфических направлений, как эдафическая.

К числу наиболее важных экономических и экологических эдафических стрессов относится ионная токсичность алюминия и марганца, связанная с низкой величиной рН, кислотностью почвы. Решение этой проблемы за счет известкования ведет к значительному росту затрат на единицу продукции и негативно сказывается на экологическом состоянии окружающей среды. Повышение устойчивости видов и сортов растений к почвенной кислотности позволяет не только повысить экономическую эффективность сельхозпроизводства, но и сохранить сложившееся на конкретной территории растительное и животное сообщество.

В мире кислые почвы занимают 40% пашни. В Российской Федерации их площадь превышает 50 млн. гектаров, или 38% общей площади сельскохозяйственных угодий. На этих землях ежегодно недобирается около 20 млн. тонн зерна. Повышенная кислотность свойственна широко распространенным на Евро-Северо-Востоке России подзолистым и дерново-подзолистым почвам. В структуре почвенного покрова Кировской области они составляют 80%, Пермской – 75%, Нижегородской – 50%, Республике Марий Эл – 79.6%, Удмуртской республике – 82% и т.д.

В условиях кислой реакции среды растения не эффективно используют минеральные удобрения. В почве возрастает содержание подвижных форм алюминия, который препятствует активному поглощению фосфора, конкурирует с кальцием, ингибирует деление и удлинение клеток, поглощающих органов, препятствует поступлению почвенной влаги в растение. Отрицательное действие эдафического стресса сказывается в первую очередь на корнях, особенно на ранних стадиях онтогенеза, нарушая их рост и развитие. Уменьшается их размер, снижается способность поглощать влагу и питательные вещества. Как следствие – слабое кущение растений, уменьшение ростовых показателей, нарушение в закладке генеративных органов, слабый налив зерна, снижение продуктивности.

Наиболее трудной задачей комбинационной селекции является подбор родительских форм – исходного материала для создания, на основе скрещивания, генетически разнокачественных гибридных популяций.

Для выделения источников, имеющих высокую агрономическую устойчивость (способность меньше снижать продуктивность в условиях стресса), изучение исходного и последующая оценка селекционного материала осуществляется параллельно в условиях окультуренного и кислого почвенного фона и в лабораторном эксперименте. Это позволяет идентифицировать не только наиболее стрессоустойчивые формы, но и выделить экологически пластичные генотипы, способные в меняющихся условиях среды сохранять экономически эффективный уровень урожайности и качество продукции.

В связи с этим возникает вопрос срока для оценки и отбора. Известно, что от направления, интенсивности, условий отбора зависит конечный результат – новый генотип с комплексом определенных свойств, как положительных, так и отрицательных. Как отмечает А.А. Жученко [2001], возникает вопрос: может ли быть достигнуто улучшение толерантности селектируемого материала к стрессовым воздействиям в процессе отбора на высокую урожайность в условиях стрессовых воздействий? [1]. Существуют различные мнения по этому вопросу. Ряд исследователей указывают на несостоятельность такого подхода [Rosielle, Hamblin, 1981]. Отбор в стрессовых условиях, как отмечают другие ученые, хотя и обеспечивает большую урожайность в аналогичной ситуации, однако формирует сорта со сравнительно низкой средней урожайностью в разных средах. Отбор по показателям величины урожая и его составляющих в благоприятных условиях более эффективен благодаря большей генетической вариабельности и наследуемости указанных признаков [Thoday et al., 1982].

По данным Blum at al.[1981], отбор генотипов с высокой потенциальной урожайностью в благоприятных условиях среды при сопутствующей оценке физиологических реакций растений, обеспечивающих их толерантность к данному стрессовому воздействию, оказался достаточно успешным [2].

В наших исследованиях селекционные линии выделенные по урожайности в условиях кислотного стресса, в большинстве своем уступали или были на уровне стандартов по урожайности в условиях отсутствия стресса (табл.).

В то же время линии, как и предыдущие, полученные с использованием стрессустойчивых форм, но отобранные в благоприятных условиях среды, разделились на две группы – стрессустойчивые и не устойчивые. При этом более продуктивные генотипы сильнее реагировали на стресс депрессией как урожайности, так и других показателей.

Оценка линий предварительного сортоиспытания овса по урожайности на устойчивость к эдафическому (кислотному) стрессу (Фаленки. 2002 г.)

Каталог отбора

Урожайность, т/га

Депрессия на кислом фоне, %

окультуренный фон

кислый фон

линия

отклонения

от стандарта

линия

отклонения

от стандарта

Улов

Аргамак

Улов

Аргамак

Отборы на естественном кислом фоне (рН 3.8-4.0 ;Al3+ 20.13 мг/100 г  почвы )

И-3137

5.76

+ 0.37

+0.18

2.90

+0.86

+0.33

49.6

И-3095

5.40

+0.01

-0.18

2.86

+0.82

+0.29

47.0

И-3149

5.27

-0.12

-0.31

3.69

+1.65

+1.12

30.0

И-3101

5.13

-0.26

-0.45

2.88

+0.84

+0.31

43.8

И-3136

4.77

-0.62

-0.81

2.51

+0.17

-0.06

47.4

НСР05

0.62

0.82

Отборы на окультуренном фоне (рН 6.4 ;Al3+0.13 мг/100 г почвы)

И-3157

7.17

+0.79

+0.50

3.09

+0.05

-0.27

56.9

И-3120

6.86

+0.48

+0.19

2.50

-0.54

-0.86

63.6

И-3144

6.77

+0.39

+0.10

2.97

-0.07

-0.39

56.1

И-3125

6.48

+0.10

-0.19

3.32

+2.28

-0.04

48.8

НСР05

0.82

0.75

И-3105

5.82

+0.49

+0.24

2.42

+0.38

-0.15

58.4

И-3113

5.71

+0.39

+0.13

2.66

+0.62

+0.09

53.4

И-2962

5.61

+0.22

+0.03

2.60

+0.54

+0.03

53.6

И-3093

5.44

+0.05

-0.14

3.04

+1.00

+0.47

44.1

И-3134

4.80

-0.59

-0.78

2.71

+0.67

+0.67

43.5

НСР05

0.62

0.82

 

Полученные нами результаты согласуются с мнением Frey (1971), что в нормальной среде по сравнению со стрессовой удается надежнее идентифицировать и отобрать генотипы, в частности, овса, с большей потенциальной урожайностью в нормальных условиях среды. Между тем генотипы, устойчивые к действию стрессовых факторов, в аналогичных стрессовых условиях более высокоурожайны [3].

В то же время в подборе исходного материала предпочтение отдается результатам полевой оценки, поскольку в этом случае стресс воздействует на генотип не в чистом виде, а в связи с другими факторами среды. Однако применение в селекционной практике лабораторных методов диагностики позволяет значительно увеличить объемы изучаемого материала, снизить финансовые затраты.

В заключение следует отметить, что для повышения результативности селекции необходим комплексный подход к отбору генотипов и их оценке, проверка выделенных генотипов в различных условиях среды с применением ступенчатых отборов.

Тестирование селекционного материала на различных фонах позволяет, наряду с выделением ценных генотипов, оценить их средообразующую способность по показателям изменения содержания алюминия в прикорневой зоне.

В целом, фоновая оценка и отбор являются одним из инструментов создания конкурентоспособных сортов сельскохозяйственных культур, которые должны стать экономической основой адаптивной интенсификации земледелия, базирующегося, в свою очередь, на принципах экологии, стремления к биологическому равновесию в природе.

 

Литература

1. Жученко А.А. Адаптивная система селекции растений (эколого-генетические основы): Монография. В двух томах. - М.: Изд-во РУДН, 2001. - Том II. – 708 с.

2. Blum A., Gozlan G., Mayer J. // Crop Sci. - 1981. - Vol. 21. - P. 495-499.

3. Frey K.J. Improving crop yield throungh plant breeding. Moving off the yield // Plant. Amer. Sos. Agron. Spec. Publ. – 1971. - Vol. 20. - Р. 15-58.

Добавить комментарий

Вы можете оставить свой комментарий авторизовавшись при помощи любой из представленный социальных сетей:

       


Защитный код
Обновить

Поделиться!

Понравилась статья? Расскажите о ней знакомым или оставьте комментарий!

Написать в Facebook Поделиться ВКонтакте В Google Buzz Записать себе в LiveJournal Показать В Моем Мире В дневник на LI.RU Поделиться ссылкой в Моем Круге

Авторизация

Сотрудничество|Обмен ссылками|Связаться с нами

АгроСборник.Ру © 2011-2017. Все Права Защищены.


Яндекс.Метрика