Радиационный мутагенез как метод селекции, перспективные сорта для Нечерноземной зоны России

В современных условиях проблема растительного белка в питании человека и кормлении сельскохозяйственных животных приобретает первостепенное значение. Дефицит растительного белка в Нечерноземной зоне России составляет 20-25%, 55% кормов скармливается в несбалансированном виде [3].

 

Важным источником белка являются зернобобовые культуры, особенно соя. В мировом земледелии соя является одной из наиболее распространенных и востребованных зернобобовых и масличных культур. Площади, занятые под соей в России, постоянно возрастают. К 2017 году планируется увеличить производство семян сои до 3,0 млн. т, а посевные площади до 2,7 млн. га, в том числе за счет освоения европейского региона [4]. В связи с этим, актуальной задачей является целенаправленная работа по созданию, районированию и внедрению в производство высокопродуктивных сортов сои с высоким качеством семян, адаптированных к природно-климатическим условиям   региона.

 

Основные методы получения исходного материала у сои – гибридизация и индуцированный мутагенез. Сочетание методов классической селекции с радиационным и химическим мутагенезом расширяет возможности селекционеров создавать новые сорта, отвечающие современным требованиям [2].

 

Главным условием интродукции сои в Нечерноземной зоне является создание скороспелых сортов, способных формировать семена в условиях пониженных температур воздуха. Создание форм, превосходящих родительские по скороспелости, возможно с использованием радиационного мутагенеза [5]. Этот метод был применен в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и Рязанском НИИСХ группой ученых, в составе Посыпанова Г.С., Гуреевой М.П., Мухина В.П. и Кобозевой Т.П.

 

Первым этапом исследования явилось проведение агроэкологических испытаний коллекции сои ВИР и выявление сортов, способных в условиях Рязанской и Московской областей достигать полной спелости. Прежде всего, это сорта шведской селекции Fiskebi, Шведская 856. Однако их существенным недостатком в наших условиях является низкорослость, растрескиваемость бобов при созревании. При этом основная масса бобов расположена ниже 15 см, что приводит к существенным потерям при уборке. Среди сортов селекции ВНИИ сои наиболее перспективными оказались Северная 5, Северная 2, Восток, Аврора, а также сорт селекции Приморской ГСС Приморская 494, однако они вызревали не во все годы.

 

Именно семена данных сортов были облучены в институте микробиологии и эпидемиологии имени Н.Ф. Гамалеи гамма-лучами в диапазоне доз от 5 до 400 Гр. Было установлено, что малые дозы до 40 Гр не вызывают видимых изменений в растениях, выращенных из облученных семян. Дозы более 120 Гр оказывали угнетающее действие, при этом лишь единичные растения сохраняли жизнеспособность, продуктивность их была минимальной. В результате отборов, проведенных в М₂ и более поздних поколениях создана коллекция скороспелых форм, превосходящих исходные сорта по скороспелости и с потенциалом продуктивности до 3,0 т/га. Три линии оказались наиболее перспективные, две из которых отселектированы в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и одна в Рязанском НИИСХ, которая впоследствии получила название Магева.

 

Сорт Магева (патент № 0716) раннеспелый, период вегетации 83-99 суток. Масса 1000 семян – 141-153г. Содержание белка в семенах – 39,8-42,4%, жира – 17,2-19,2%. За годы испытаний средний урожай семян составил 1,57 т/га, максимальный 2,94 т/га. Сорт хорошо приспособлен к механизированному возделыванию, растения устойчивы к полеганию (полегание 3 балла), созревание бобов дружное. Устойчивость к растрескиванию бобов при созревании высокая. Высота прикрепления нижних бобов 12-15 см. Среднеустойчив к распространенным болезням сои – семядольному бактериозу, септориозу.  Преимуществом сорта Магева является стабильность урожаев. Сорт многоцелевого направления: зернового, кормового и пищевого.

 

На основе этой рабочей коллекции и с использованием метода межсортовой гибридизации в Рязанском НИИСХ созданы сорта Окская, Светлая, и Касатка.

 

Все они приспособлены к почвенно-климатическим условиям зоны, т.е. являются холодостойкими, имеют слабую реакцию на длину дня и способны формировать урожай на слабокислых почвах. Все эти сорта пригодны к механизированному возделыванию: имеют компактную форму куста, практически одновременное созревание семян на растении, устойчивы к полеганию. Уборка проводится прямым комбайнированием без десикации посевов. При оптимальных условиях возделывания они обеспечивают урожай семян до 3,2 т/га [1].

 

Сорт Светлая (патент № 0714) раннеспелый, вегетационный период 76-96 суток. Содержание белка в семенах 40-42%. Содержание жира 16-18%. За годы конкурсного сортоиспытания на темно - серых лесных тяжелосуглинистых почвах средняя урожайность семян составила 2,2 т/га, что на 6% выше, чем у стандарта сорта Магева. Максимальный урожай – 2,8 т/га. Сорт устойчив к распространенным болезням сои: септориозу, семядольному бактериозу. Особенности биохимического состава свидетельствуют о том, что сорт обладает ценными пищевыми качествами. Из семян сорта Светлая получается нежное молоко, в холодном состоянии желеобразно. Молоко имеет высокое содержание лецитина, сильно пенится, при употреблении ощущение взбитого коктейля. Семена данного сорта целесообразнее всего использовать в качестве продуктов переработки на пищевые цели (приготовление молока, сыра-тофу, йогурта).

 

Касатка (патент № 3501)– очень скороспелый сорт сои северного экотипа с периодом вегетации 76-85 суток. Содержание белка в семенах при благоприятных условиях симбиоза достигает 45%. Содержание жира снижается до 16%. За годы конкурсного сортоиспытания на темно - серых лесных тяжелосуглинистых почвах средняя урожайность семян составила 2,4 т/га, максимальный урожай получен в 2000 году – 3,2 т/га. Сорт более устойчив к поражению семядольным бактериозом и септориозом в сравнении со стандартом.При переработке на пищевые цели - высокий процент выхода сыра, который отличается высоким содержанием полноценного растительного белка. Легко усваивается организмом, отлично впитывает вкусовые свойства различных продуктов, прекрасно с ними сочетаясь.

 

В 2009 году мы провели однократное облучении семян собственной селекции, ряда районированных сортов и перспективных линий гамма-лучами в диапазоне доз от 80 до 180 Гр. Семена высевали в соответствии с вариантами опыта. При этом фиксировали все отклонения от нормы. В полевых условиях появление всходов было растянуто во времени тем сильнее, чем выше доза облучения. По мере увеличения дозы возрастала доля «ложных всходов», которые пропадали из посева уже к 20-му дню. У 21% делянок выпадение составило 85,2-95,7%. Среди растений, сохранившихся к уборке, 2-3% было стерильных. На таких растениях бобы отсутствовали, или не имели семян. Облучение семян замедляло развитие растений, особенно в первые фазы. Установлена сортовая специфичность в реакции на гамма-излучение. У 11,8% облученного материала процент выживаемости растений составил 65-83%; в 17,6% делянок выпадение растений не наблюдалось. Отрицательное действие радиации на ростовые процессы усугублялось неблагоприятными погодными условиями.  

 

По результатам трех лет изучения и последовательного отбора для посева в селекционном питомнике по элементам продуктивности были отобраны лучшие из полученных мутантов (табл. 1).

 

 

В результате исследований установлено, что наиболее тесные и стабильные по годам и группам спелости корреляции с урожайностью имеют три индекса: масса семян с растения, масса 1000 семян  и число бобов, приходящихся на один узел растения. Данные показатели мы используем  в качестве маркеров урожайности при оценке селекционного материала в бесповторных посевах.

 

Таким образом, сочетание метода индуцированного мутагенеза с последующим отбором способствует получению новых форм сои и решению проблемы растительного белка в питании человека и кормлении сельскохозяйственных животных.

 

 

1. Еникеева, Л.Н. Соя [Текст] / Л.Н. Еникеева, Л.Н. Каразанова, В.Г. Поздняков, Г.С. Посыпанов   // Научно-производственный справочник. – М.: РАСХН, 1998. – 204 с.

2. Казьмин, Г.Т. Химический и радиационный мутагенезы в селекции сои на Дальнем Востоке [Текст] / Г.Т. Казьмин, О.М. Комолых // Вестник РАСХН, 2000. - № 3. - С. 27-29.

3. Лищенко, В.Ф. Мировая продовольственная проблема: белковые ресурсы (1960-2005 гг.) [Текст] / В.Ф. Лищенко // М.: ДеЛи принт, 2006. – С. 142, 190-191.

4. Медведев, А.М. Доклад председателя Совета селекционеров в области растениеводства [Текст] / А.М. Медведев // Информационный бюллетень. – № 9–10. – 2006. – С. 24–36.

5. Посыпанов, Г.С. Радиационный мутагенез в создании скороспелых форм сои [Текст] / Г.С. Посыпанов, Т.П. Кобозева, М.П. Гуреева, В.П. Мухин // Селекция и семеноводство, 1988. - № 4. - С. 31-32.