Современные методы и формы селекционирования сои, перспективные сорта для Нечернозёмной зоны России

Важнейшим резервом увеличения уровня и стабильности производства сои в стране является использование новых продуктивных сортов с улучшенными биохимическими характеристиками, менее чувствительных к стрессовым ситуациям, обеспечивающих рентабельное выращивание культуры. В связи с этим, актуальной задачей является целенаправленная работа по созданию, районированию и внедрению в производство высокопродуктивных сортов сои с высоким качеством семян, приспособленных к природно-климатическим условиям региона.

 

Основные методы получения исходного материала у сои – внутривидовая гибридизация и индуцированный мутагенез. Сочетание методов классической селекции с радиационным и химическим мутагенезом расширяет возможности селекционеров создавать новые сорта, отвечающие современным требованиям (Казьмин, 2000).

 

Главным условием интродукции сои в Нечерноземной зоне является создание ультраскороспелых сортов, способных формировать семена в условиях пониженных температур воздуха. В 1984 году Г.С. Посыпановым была разработана модель сорта сои северного экотипа для условий Нечерноземной зоны. Она включает биологические, морфологические и биохимические показатели сорта. Из биологических особенностей наиболее важными являются слабая реакция сортов на длину дня, холодостойкость и способность вызревать за 90-100 дней в любые по метеорологическим условиям годы, т.е. при сумме активных температур 1600º-1800ºС; из морфологических – детерминантный тип роста и минимальное или нулевое ветвление; из биохимических – получение высокобелковых семян с содержанием белка не менее 38-40%, масла – 15-18%.

 

Так как соя для Рязанской области является нетрадиционной культурой, и необходимо было обоснование внедрения сои, поэтому первоначально было проведено изучение сравнительной продуктивности сои и традиционных для данного региона зернобобовых культур. Оно показало, что по сбору протеина с единицы площади, соя превосходит сбор протеина гороха в 1,3 раза, вики – в 1,7 раза, люпина в 1,8 раза.

Создание форм, превосходящих родительские по скороспелости возможно с использованием радиационного мутагенеза. Этот метод был применен в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и ГНУ Рязанский 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 оказалась 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 выше 40 Гр приводили к снижению лабораторной и полевой всхожести, увеличению стерильности растений, замедлению их роста и развития, снижению продуктивности, повышению изреживаемости посева. Дозы более 120 Гр оказывали угнетающее действие, при этом лишь единичные растения сохраняли жизнеспособность, продуктивность их была минимальной. Наибольший выход мутаций получен в диапазоне доз 40-100 Гр. В результате отборов, проведенных в М₂ и более поздних поколениях создана коллекция ультраскороспелых 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 ГНУ Рязанский НИИСХ, которая впоследствии получила название Магева.

 

Сорт Магева (патент № 0716) получен методом отбора из мутантной популяции, относится к маньчжурскому подвиду, апробационной группе флавида, разновидности proecox (скороспелая).

 

Сорт раннеспелый, период вегетации 83-99 суток. Форма растения кустовая, окраска гипокотиля антоциановая. Окраска цветка фиолетовая. Устойчивость к растрескиванию бобов при созревании высокая. 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. 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. Сорт включен в Государственный реестр селекционных достижений в 1991 году и допущен к использованию по пяти регионам: 3 – Центральному, 4 – Волго-Вятскому, 5 – Центрально-Черноземному, 7 – Средневолжскому и 9 – Уральскому.

 

На основе этой коллекции и с использованием метода внутривидовой гибридизации внутри форм маньчжурского подвида 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. ри оптимальных условиях возделывания они обеспечивают урожай семян до 3,2 т/га (Еникеева, 1998).

 

Сорт Окская (патент № 0715)получен методом индивидуального отбора из гибридной популяции, относится к маньчжурскому подвиду.

 

Сорт раннеспелый, период вегетации 84-107 суток. Окраска подсемядольного колена антоциановая, сильная. Форма растения кустовая. Семена удлиненные, масса 1000 семян 131-160г. Содержание белка – 39,1-40,8 % , жира – 19,8 %. Сорт Окская включен в Государственный реестр селекционных достижений в 1995 году и допущен к использованию по 3 – Центральному, 4 – Волго-Вятскому, 5 – Центрально-Черноземному и 7 – Средневолжскому регионам.

 

Сорт Светлая (патент № 0714) получен методом индивидуального отбора из гибридной популяции, относится к маньчжурскому подвиду, апробационной группе флавида, разновидности stabilis (неполегающая).

 

Сорт раннеспелый, вегетационный период 76-96 суток. Форма растения полусжатая, тип роста - детерминантный. Высота растений средняя. Антоциановая окраска подсемядольного колена в зависимости от условий выращивания отсутствует или очень слабая. Окраска цветка белая. Семена шаровидно-приплюснутые, число семян в бобе 1-3. Масса 1000 семян 135-148г. Содержание белка в семенах 40-42%. Содержание жира 16-18%. Созревание бобов дружное. 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. Семена данного сорта целесообразнее всего использовать в качестве продуктов переработки на пищевые цели (приготовление молока, сыра-тофу, йогурта). Сорт включен в Государственный реестр селекционных достижений в 2000 году и рекомендован к использованию по 2, 3, 4, 5, 7 регионам.

 

Касатка (патент № 3501)- ультраскороспелый сорт сои северного экотипа с периодом вегетации 76-85 суток, получен методом индивидуального отбора из гибридной популяции, относится к маньчжурскому подвиду.

Сорт детерминантного типа роста. Форма растения кустовая. Высота растений в зависимости от условий выращивания достигает 76см. Окраска подсемядольного колена антоциановая. Число семян в бобе 1-3. Семена округло-удлиненные, масса 1000 семян 145…168г. Содержание белка в семенах при благоприятных условиях симбиоза поднимается до 45%. Содержание жира опускается 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. В 2005 году сорт сои Касатка включен в Госреестр селекционных достижений и допущен к использованию по Центральному и Волго-Вятскому регионам.

 

Экологические условия Центрального Нечерноземья во многом отличаются от условий традиционных районов возделывания сои. Поэтому неизбежно встал вопрос разработки технологии возделывания сои в условиях Центрального Нечерноземья. Для наших условий были уточнены сроки, способы посева и нормы высева семян. Оптимальный срок посева – I декада мая, предельный - конец II декады мая, но в годы с ранней и теплой весной, когда почва быстро прогревается, сою следует высевать вслед за ранними яровыми культурами. При посеве сои позднее 20 мая, урожай семян снижается на 0,18-0,59 т/га. В результате испытаний установлено, что лучшим способом посева для сортов Окская, Светлая и Касатка является широкорядный, с междурядьями 45см. Сорт Магева менее других сортов реагирует на способ размещения растений на площади, что свидетельствует о возможности выращивания этого сорта, как в рядовом, так и в широкорядном посевах.

 

Изучены особенности азотного питания у сои, доказано преимущество симбиотрофного типа питания над автотрофным в условиях, благоприятных для симбиоза. Изучение доз минеральных удобрений показало, что различные уровни минерального питания не оказывают заметного влияния на продолжительность межфазных периодов сои. Определен состав сорной растительности в посевах сои, изучены различные виды, дозы и способы внесения гербицидов. Установлено, что в качестве почвенного гербицида наиболее эффективен дуал голд, а для обработки по вегетирующим растениям – фабиан. При сильном засорении марью белой применяем баковую смесь фабиан (100 г/га) + корсар (1,5 л/га). В баковую смесь добавляем гумат калия или гумат натрия, что позволяет избежать фитотоксичного воздействия гербицидов на растение, минимизируя стресс у растений сои при обработке.

 

На основе многолетнего изучения биологических особенностей роста и развития растений сои селекции Рязанского НИИСХ, требований к условиям окружающей среды, отзывчивости на те или иные агроприемы разработана сортовая технология выращивания данных сортов в Нечерноземной зоне России. Особое внимание уделено вопросам размещения сои в севооборотах, разработке системы удобрений, обоснованию сроков, способов и норм высева семян, защите посевов от сорняков и вредителей. Полученные результаты вошли в регистр ресурсо-энергосберегающих технологий производства продукции растениеводства для Рязанской области и явились основой инновационной технологии возделывания сои в хозяйствах Центрального района Нечерноземной зоны, изданной по грантам Министерства сельского хозяйства Рязанской области. Данная технология выращивания апробирована в производстве.

 

Результаты наших исследований экспонируются на ежегодной выставке «Золотая осень». Институт является членом «Российского Соевого Союза».

 

Нами разработана модель нового сорта сои для условий Центрального Нечерноземья. Модель сорта на перспективу предусматривает 23 параметра хозяйственно-ценных признаков. Среди них, это повышение урожайности до 2,5-3,0 т/га, содержания белка в семенах до 40-43%, жира до 18-22%, увеличение элементов продуктивности растения. Для усиления отдельных признаков мы провели однократное облучение семян собственной селекции и 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.

 

В питомнике гибридизации процент завязываемости бобов зависит от погодных условий и составляет в среднем 14,7%. Для гибридов первого поколения, как правило, характерен гетерозис. Его эффект находится в прямой зависимости от используемых в скрещивании исходных форм. Высокая степень гетерозиса отмечена по признакам: количество бобов и семян на растении, количество ветвей на растении, масса семян с 1 растения (41,5-62,0%). В наших исследованиях наследование по высоте прикрепления нижнего боба в 72% комбинаций проходит по типу депрессии. Таким образом, гетерозис в гибридных комбинациях F₁ отмечен по всем элементам структуры урожая, что свидетельствует о правильном подборе родительских пар и перспективности полученного материала для селекции на повышение продуктивности.

 

Таким образом, сочетание гибридизации с методом индуцированного мутагенеза и последующим отбором способствует получению новых форм сои с хозяйственно-ценными признаками. Создание скороспелых сортов Светлая и Касатка свидетельствует о возможности и необходимости расширения ареала возделывания сои до 56°, а также перспективности использования сортов селекции ГНУ Рязанский НИИСХ Россельхозакдемии на зерно с целью решения белковой проблемы.