Alfalfa is a valuable high-protein fodder crop suitable for the preparation of various types of feed (green mass, hay, haylage, silage). Due to the increasing aridity of the climate, there is a need to expand its crops in the northern regions of the country. Currently, it is necessary to create alfalfa varieties with a good adaptation to modern environmental conditions, to improve the development of seed production of this crop. Often alfalfa plants are highly susceptible to disease damage, damage by pests. Fungal diseases (fusarium, brown spotting) during the epiphytotic period can also reduce the productivity of alfalfa herbage and its quality by 30% or more. Methods of selection, polycross, and hybridization were used to create a fusarium-resistant, brown-spotted alfalfa source material. Long-term work has made it possible to identify and create sources of alfalfa resistance to these diseases. In breeding nurseries, the most promising samples for further breeding were P 67 (2), LG 2, SU 9032, No. 27, No. 28, SU 85. In the competitive test and the control nursery, the best according to the results of the previous years (2014–2020 and earlier), samples of SGP 387, SGP 12, C 63-11 can be considered superior to the standard in productivity by an average of 15%, resistance to fusarium, brown spotting by 15–25%.
alfalfa, plant breeding, fodder and seed productivity, the main fungal diseases
Введение. Создание прочной кормовой базы животноводства — неотложная задача, требующая усилий многих специалистов сельского хозяйства. Многолетние бобовые травы (в том числе люцерна) являются самыми низкозатратными компонентами растениеводства. Так, затраты совокупной энергии на выращивание бобовых трав составляют 12–15 ГДж, что в 1,5–2 раза ниже по сравнению с зерновыми и в 2–3 раза ниже пропашных. Агроэкосистемы с участием кормовых бобовых культур, в том числе и люцерны, дают разнообразные корма для животных, а также повышают плодородие почв, обогащая их гумусом и азотом, улучшают структуру, снижают кислотность, предотвращают эрозию почв, нормализуют водный обмен, препятствуют деградации почв, укрепляют агроландшафты, увеличивают их биоразнообразие, улучшают экологическую и фитосанитарную обстановку, повышают устойчивость и рентабельность сельского хозяйства [1–2].
Возделывание высокопродуктивных сортов кормовых культур необходимо для стабильного обеспечения животноводства высококачественными кормами. Люцерна является ценной высокобелковой культурой, пригодной для приготовления различных видов кормов (зеленой массы, сена, сенажа, силоса) [3–10].
Однако кормовая, семенная продуктивность люцерны и качество корма могут снижаться вследствие множества причин.
Существенную роль в снижении продуктивности в биоценозах, сложившихся за период многолетнего произрастания растений на одном месте, играют болезни этой культуры. Более интенсивное развитие болезней наблюдается в одновидовых посевах в период эпифитотий.
В условиях Нечерноземной зоны России и других регионов в последние годы такими болезнями являются фузариоз (возбудители — грибы рода Fusa-rium Link., более 10 видов: F. oxysporum Sch. Em. Snyd. et Hans., F. avenaceum Fr. Sacc., F. sambucinum Fuck. и др.), бурая пятнистость (Pseudopeziza medicaginis Sacc.) и другие. В период эпифитотии они могут значительно (на 30% и более) снижать продуктивность растений и качество корма. Фузариоз вызывает гибель всходов, взрослых растений, гнили корней и корневой шейки, хлорозы и увядание на листьях. Бурая пятнистость широко распространена, ее вредоносность заключается в преждевременном опадении листьев из-за массового появления темно-бурых пятен на листьях, стеблях, черешках и бобах, что приводит к снижению урожая сена, семян и пр. [7–15].
Условия и методика проведения исследований. Исследования проводились в ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» в условиях поля, лаборатории и теплицы в 2014–2020 гг.
Изучение устойчивости травостоя люцерны к основным болезням проводили по общепринятым методикам [16–18].
Исходный материал подбирался с учетом генетической разнокачественности, различий в географическом, экологическом происхождении. В работе использовали материал отечественной и зарубежной селекции [2–16].
Поражаемость люцерны грибными болезнями (фузариозом, бурой пятнистостью, аскохитозом, пероноспорозом) изучали как на естественном фоне, так и при искусственном заражении фузариозом. Стандартом являлись сорта Вега 87 и Луговая 67. За годы исследований (2014–2020) в течение вегетационного периода ежегодно оценку на устойчивость к болезням проходили 70–200 образцов люцерны. Погодные условия отличались разнообразием, количество осадков и тепла было достаточным для развития бурой пятнистости, увядания и хлорозов и других болезней.
В процессе исследований оценивали пораженность растений бурой пятнистостью, увяданием, корневой гнилью, проводили отбор наиболее устойчивых к ним биотипов, выделение из корней люцерны изолятов разных видов грибов рода Fusarium sp. – возбудителей фузариоза люцерны. Наиболее агрессивные из этих изолятов были использованы для создания искусственного инфекционного фона в полевых и лабораторных условиях.
Фузариоз – одно из самых вредоносных заболеваний в Нечерноземной зоне и других районах России. Естественный фон заражения вследствие его невыравненности и других причин (погодные условия и др.) часто не дает возможности достаточно быстро и полно выявить четкую картину степени устойчивости образцов к болезням. Поэтому возникла необходимость создания искусственного фузариозного фона. При его создании доза инокулюма (инфекционного материала, приготовленного на определенном питательном субстрате – предварительно проавтоклавированном зерне овса или ячменя) для люцерны составляет 100 г/м². Важно также наличие условий, благоприятных для заражения и интенсивного развития болезней: поздние сроки посева, большая норма высева семян, высокая влажность.
В течение трех–пяти лет во время вегетации растений систематически проводили наблюдения за развитием болезней на травостое люцерны, изучали хозяйственно ценные признаки растений. Пораженность фузариозным увяданием, бурой пятнистостью и другими болезнями оценивали по вегетирующим растениям перед укосами в фазе бутонизации – начала цветения по пятибалльной шкале, характеризующей степень развития болезней на надземных органах (листьях, стеблях). Окончательная оценка пораженности растений корневой гнилью и отбор устойчивых биотипов осуществлялись в соответствии с дифференцированной пятибалльной шкалой П.А. Лубенца [19].
Для создания относительно устойчивого к основным болезням (фузариозу и бурой пятнистости) материала использовали методы отбора, инбридинга, поликросса и др.
На травостое люцерны разных лет жизни (первого–пятого) выкапывали корни с целью выделения изолятов грибов рода Fusarium sp. — возбудителей корневой гнили — и определения их родового и видового состава.
Результаты исследований.
Изучение образцов в селекционных питомниках в 2014–2018 гг.
В 2014 г. заложены два селекционных питомника, в которых высеяно 24 образца люцерны изменчивой.
В 2015–2018 гг. в них изучали зимостойкость растений, мощность и высоту травостоя, качество полученного корма, пораженность болезнями, продуктивность.
В течение вегетационного периода проведены необходимые учеты.
Зимостойкость образцов была высокой (от 90,0 до 99,0%), мощность травостоя колебалась от 3,5 до 5,0 баллов. Высота растений у образцов С 110, СГП 878, СГП 65-79 и др. в отдельные годы (2017–2018) превосходила стандарт на 10,0–13,0% (рисунок). Содержание протеина в основном было на уровне стандарта, а в 2018 г. в растительной массе образцов С 110, СГП 62-11 и др. — более стандарта на 2,0–3,0%. Популяции СМС 1, С 110, Вела, МН 2 и др. имели развитие бурой пятнистости в среднем на 10,0–15,0 менее стандарта.
Рисунок. Размножение одного из перспективных образцов люцерны изменчивой (С 110): процесс формирования бобов
По результатам оценки образцы СГП 61-11, Вела, МН 2, СГП 63-11, П 297, С 110, СГП 62-71 были лучше стандарта Луговая 67 по устойчивости к бурой пятнистости: развитие болезни у них было на 8,0–19,0% менее стандарта.
Многие из образцов селекционного питомника № 1 (СМС 1, МН 340, П 379, П 297, СГП 62-71, Вела, СГП 63-11, СГП 61-11) превзошли стандарт Луговая 67 по продуктивности семян.
Продуктивность семян стандарта Луговая 67 в одном селекционном питомнике составила 11,9 г/м², а в другом — 5,6 г/м².
В питомнике № 2 образцы СП 03, СГП 033, СМС 200, Благодать, ПД 108, МН 1380, СГП 80-96, СГП 65-79 имели продуктивность семян на 23,2–89,3% больше стандарта.
Изучение образцов в селекционных питомниках в 2018–2020 гг.
В 2018 г. были заложены два селекционных питомника для изучения ранее полученного различными методами (отбор, поликросс, гаметная селекция) перспективного материала люцерны.
В 2018–2020 гг. по высоте наилучшими оказались образцы и сорта ЛГ 2, П 67(2), СУ 85, СУ 9032 (люцерна изменчивая), № 27, № 28, Павловская 7 (сорт) (люцерна желтая и пестрогибридная). Наибольшее превосходство по высоте имел образец люцерны изменчивой ЛГ 2, она составила 8,0–18,1 см (7,4–20,3% к стандарту).
Продуктивность зеленой и сухой массы образцов люцерны в селекционном питомнике имела значительные различия в сравнении со стандартом. Некоторые образцы в 2019 г. превысили стандарт на 35,8–96,3%, а в 2020 г. — на 20,3–128,8%. Наиболее продуктивными из них являлись СУ 76, СУ 82, СУ 9032, СУ 413, П 67(2). Продуктивность сухого вещества большинства изучаемых в этих питомниках образцов была выше стандарта на 16,7–90,0%.
Развитие бурой пятнистости в 2019–2020 гг. была менее стандарта в среднем на 10–15% у образцов СУ 9032, СУ 85, ЛГ 2, № 26, № 27, № 28 (табл. 1).
1. Пораженность болезнями образцов люцерны в селекционном питомнике (2019–2020 гг.)
|
Образец, сорт |
Развитие болезней (%) |
|
|||||
|
бурая пятнистость, 23.07.2019 г. |
± к стандарту |
бурая пятнистость, 30.06.2020 г. |
± к стандарту |
увядание, 30.06.2020 г. |
± к стан- дарту |
||
|
Вега 87, ст. |
38,0 |
32,0 |
26,0 |
||||
|
Павловская 7 |
20,0 |
–18,0 |
24,0 |
8,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
№ 26 |
27,8 |
–10,2 |
26,0 |
–6,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
№ 27 |
21,0 |
–17,0 |
28,0 |
–4,0 |
24,0 |
–2,0 |
|
|
№ 28 |
26,3 |
–11,7 |
28,0 |
–4,0 |
24,0 |
–2,0 |
|
|
СУ 413 |
24,0 |
–14,0 |
26,0 |
–6,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
П 67 (1) |
27,6 |
–10,4 |
22,0 |
–10,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
П 67 (2) |
26,0 |
–12,0 |
26,0 |
–6,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
СУ 90 |
25,0 |
–13,0 |
22,0 |
–10,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
СУ 9032 |
28,3 |
–9,7 |
18,0 |
–14,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
СУ 85 |
21,1 |
–17,9 |
20,0 |
–12,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
СУ 82 |
20,0 |
–18,0 |
26,0 |
–6,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
СУ 76 |
26,0 |
–12,0 |
20,0 |
–6,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
ЛГ 2 |
27,0 |
–11,0 |
20,0 |
–12,0 |
20,0 |
–6,0 |
|
|
НСР05 |
3,0 |
|
2,5 |
|
|||
По содержанию протеина и другим показателям качества корма в селекционном питомнике выделились образцы СУ 90, № 28, П 67(2) (табл. 2).
2. Питательная ценность люцерны в селекционном питомнике
в среднем в 2020 г. (посев 2018 г.), %
|
Образец, сорт |
Сухое вещество |
Сырая клетчатка |
Сырой жир |
Сырой протеин |
Сырая зола |
Р |
K |
|
Вега 87, ст. |
25,72 |
29,20 |
3,97 |
11,10 |
5,60 |
0,22 |
1,15 |
|
Павловская 7 |
24,20 |
34,58 |
5,14 |
13,00 |
5,90 |
0,25 |
1,41 |
|
№ 26 |
26,62 |
27,40 |
7,65 |
11,80 |
5,14 |
0,23 |
1,12 |
|
№ 27 |
26,99 |
31,91 |
4,40 |
11,20 |
4,92 |
0,23 |
1,00 |
|
№ 28 |
22,18 |
23,36 |
4,21 |
16,10 |
6,90 |
0,32 |
1,66 |
|
СУ 413 |
25,90 |
26,50 |
5,05 |
12,10 |
5,76 |
0,23 |
1,17 |
|
П 67(1) |
24,15 |
25,63 |
5,23 |
12,50 |
6,24 |
0,29 |
1,46 |
|
П 67(2) |
25,31 |
22,28 |
4,87 |
14,40 |
6,32 |
0,28 |
1,53 |
|
СУ 90 |
22,79 |
23,97 |
5,38 |
16,80 |
6,81 |
0,32 |
1,81 |
|
СУ 9032 |
24,38 |
30,08 |
5,09 |
11,80 |
5,76 |
0,29 |
1,37 |
|
СУ 85 |
24,46 |
24,95 |
4,81 |
13,30 |
7,57 |
0,32 |
1,72 |
|
СУ 82 |
24,74 |
27,00 |
4,81 |
13,00 |
6,39 |
0,33 |
1,37 |
|
СУ 76 |
28,70 |
21,47 |
4,70 |
9,80 |
5,30 |
0,24 |
1,01 |
|
ЛГ 2 |
26,72 |
27,61 |
4,35 |
11,80 |
5,02 |
0,26 |
1,24 |
В 2019 г. в полевых условиях заложены два селекционных питомника из 36 образцов люцерны пестрой и желтой, включая стандарты. Из них образцы люцерны желтогибридной (№ 29, № 30), желтой (Лазурная, Алфакора и др.) были поражены бурой пятнистостью на 20% менее стандарта (Луговая 67), а образцы люцерны изменчивой П 379, С 110, СГП 12, ЛГ 1, ЛГ 4 — на 14–18%.
В условиях селекционно-тепличного комплекса продолжена работа по изучению коллекционного и отобранного в полевых условиях материала люцерны (более 40 образцов). Получены семена. Из образцов, высеянных в теплице в 2014 г. (всего 64), в настоящее время сохранилось 11, в основном относящихся к люцерне желтой и желтогибридной (Монгольская желтая, Дединовская желтая, Оранжевая, Майкопская желтая, и др.). Лучшие из этих образцов будут использованы для дальнейшей селекции.
Изучение образцов в контрольном питомнике и конкурсном сортоиспытании в 2018–2020 гг.
В контрольном питомнике устойчивость к болезням была наибольшей у образцов СГП 387, С 63-11, СГП 12. Особенно большое превышение над стандартом отмечено в период эпифитотии в начале октября 2020 г. Развитие бурой пятнистости было менее стандарта на 19,3–26,9%, увядания — на 20,8–27,5%. Травостой стандарта (сорт Луговая 67) был поражен бурой пятнистостью на 49,5, а увяданием — на 53,5% (табл. 3).
3. Пораженность болезнями образцов люцерны в контрольном питомнике
|
Образец, сорт |
Развитие болезней, % |
|||||
|
29.07.2019 г. |
19.08.2020 г. |
02.10.2020 г. |
||||
|
бурая пятнистость |
увядание |
бурая пятнистость |
увядание |
бурая пятнистость |
увядание |
|
|
Луговая 67 (ст.) |
29,0 |
29,1 |
30,4 |
30,4 |
53,5 |
46,1 |
|
Китайский 2 |
29,9 |
28,7 |
42,5 |
54,2 |
33,8 |
24,4 |
|
СГП 12 |
22,5 |
22,5 |
27,7 |
27,3 |
34,2 |
24,8 |
|
С 63-11 |
25,5 |
24,9 |
17,8 |
26,8 |
26,6 |
25,3 |
|
СГП 387 |
23,0 |
21,5 |
21,6 |
20,0 |
27,2 |
18,6 |
|
НСР05 |
2,0 |
2,5 |
4,8 |
2,9 |
5,0 |
5,0 |
По продуктивности зеленой и сухой массы образец С 63-11 в 2019 г. превзошел стандарт сорт Луговая 67 соответственно на 10,0% (41,9 т/га) и 8,6% (8,7 т/га). В 2020 г. образцы СГП 12, С 63-11 и СГП 387 по продуктивности зеленой массы превысили стандарт на 21,1–25,5%.
Заключение. Многолетняя работа по изучению продуктивности, зимостойкости, устойчивости к наиболее распространенным и вредоносным грибным болезням (фузариозу, бурой пятнистости), различным стрессовым факторам окружающей среды (биотическим и абиотическим) исходного материала люцерны и использование различных методов селекции (отбор, самоопыление, поликросс, гаметная селекция, гибридизация) позволили выявить и создать перспективный селекционный материал.
В питомниках конкурсного испытания и контрольном наиболее перспективными образцами по результатам 2014–2020 гг. и предшествующих лет можно считать образцы СГП 387, СГП 12, С 63-11, превосходящие стандарт по продуктивности в среднем на 15%, устойчивости к фузариозу, бурой пятнистости на 15–25%.
В селекционных питомниках также имеется перспективный для дальнейшей селекции материал (образцы П 67(2), ЛГ 2, СУ 9032, № 27, № 28, СУ 85).
1. Kosolapov V.M., Trofimov I.A., Trofimova L.S. Kormoproizvodstvo - strategicheskoe napravlenie v obespechenii prodovol'stvennoy bezopasnosti Rossii. Teoriya i praktika. - M. : Rosinformagroteh, 2009. - 200 s.
2. Osnovnye vidy i sorta kormovyh kul'tur: Itogi nauchnoy deyatel'nosti Central'nogo selekcionnogo centra / V.M. Kosolapov, Z.Sh. Shamsutdinov, G.I. Ivshin, G.F. Kuleshov, M.Yu. Novoselov [i dr.]; FGBNU «VNII kormov im. V.R. Vil'yamsa». - M. : Nauka, 2015. - 545 s.
3. Novye napravleniya v selekcii lyucerny i sozdanie ekologicheski differencirovannyh, razlichayuschihsya po tipu ispol'zovaniya sortov / Yu.M. Piskovackiy, Yu.M. Nenarokov, G.V. Stepanova, L.F. Solozhenceva, M.A. Begunova // Adaptivnoe kormoproizvodstvo: problemy i resheniya : sb. nauch. tr. - M. : Rosinformagroteh, 2002. - S. 294-308.
4. Sozdanie perspektivnogo materiala lyucerny s vysokoy semennoy produktivnost'yu / Yu.M. Piskovackiy, M.G. Lomova, L.F. Solozhenceva, M.V. Lomov, A.V. P'yankov, V.E. Mihalev, N.V. Saprykina // Nauchnoe obespechenie kormoproizvodstva i ego rol' v sel'skom hozyaystve, ekonomike, ekologii i racional'nom prirodopol'zovanii Rossii : materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyasch. pamyati ak. A.A. Zhuchenko. - M., 2013. - S. 97-100.
5. Zolotarev V.N., Perepravo N.I. Sostoyanie i agroekologicheskie osnovy tovarnogo semenovodstva lyucerny v Rossii // Nauchnoe obespechenie agropromyshlennogo kompleksa na sovremennom etape : materialy Mezhdunar. konf. (p. Rassvet, 25 sentyabrya 2015 g.). - Rostov-na-Donu : Izd-vo Yuzhnogo federal'nogo universiteta, 2015. - S. 65-71.
6. Zolotarev V.N., Perepravo N.I., Stepanova G.V. Biologicheskie osnovy agroekologicheskogo semenovodstva lyucerny v Rossii // Vestnik rossiyskoy sel'skohozyaystvennoy nauki. - 2016. - № 4. - S. 44-47.
7. Nauchnye osnovy selekcii i semenovodstva mnogoletnih trav v Central'no-Chernozemnom regione Rossii / S.V. Saprykin, V.N. Zolotarev, I.S. Ivanov, G.V. Stepanova [i dr.]. - Voronezh : Voronezhskaya oblastnaya tipografiya, 2020. - 496 s.
8. Rezul'taty i sovremennye problemy formirovaniya genofonda dikorastuschey flory mnogoletnih trav / V.A. Truhan, N.N. Kozlov, V.L. Korovina, M.A. Makarenkov, T.N. Komkova // Introdukciya netradicionnyh i redkih rasteniy : materialy IX Mezhdunar. nauchno-metodicheskoy konf. T. 1. - Michurinsk-Naukograd, 2010. - S. 161-165.
9. Solozhenceva L.F. Selekciya lyucerny na ustoychivost' k fuzariozu i buroy pyatnistosti // Aktual'nye napravleniya selekcii i ispol'zovanie lyucerny v kormoproizvodstve : sb. nauch. tr. - M., 2014. - S. 137-141.
10. Piskovackiy Yu.M., Solozhenceva L.F. Povyshenie ustoychivosti lyucerny k osnovnym boleznyam // Aktual'nye napravleniya selekcii i ispol'zovanie lyucerny v kormoproizvodstve. - M., 2014. - S. 152-162.
11. Solozhenceva L.F. Selekciya lyucerny na ustoychivost' k osnovnym boleznyam pri ispol'zovanii iskusstvennogo infekcionnogo fona // Mnogofunkcional'noe adaptivnoe kormoproizvodstvo : sb. nauch. tr. Vypusk 13 (61). - M. : Ugreshskaya tipografiya, 2017. - S. 159-168.
12. Solozhenceva L.F. Selekciya lyucerny na ustoychivost' k osnovnym boleznyam // Sovremennoe ekologicheskoe sostoyanie prirodnoy sredy i nauchno-prakticheskie aspekty racional'nogo prirodopol'zovaniya : sb. tr. I Mezhdunar. nauch.-prakt. internet-konf., posvyasch. 25-letiyu FGBNU «Prikaspiyskiy NII aridnogo zemledeliya». - Solenoe Zaymische, 2016. - S. 2952-2954.
13. Rostovceva E.I., Tymchenko L.F. Vrediteli i bolezni bobovyh kul'tur i bor'ba s nimi. - M. : Izd. MSH RSFSR, 1962. - 54 s.
14. Karavyanskiy N.S., Mazur O.P. Vrediteli i bolezni kormovyh kul'tur. - M. : Rossel'hozizdat, 1975. - 247 s.
15. Sozdanie obrazcov klevera lugovogo i lyucerny s povyshennoy ustoychivost'yu k boleznyam metodami biotehnologii / M.N. Agafodorova, L.A. Solodkaya, P.D. Solozhencev, L.I. Lapotyshkina // Prodovol'stvennaya bezopasnost' sel'skogo hozyaystva Rossii v HHI veke. Zhuchenkovskie chteniya II : sb. nauch. tr., vyp. 11 (59). - M. : Ugreshskaya tipografiya, 2016. - S. 85-91.
16. Chumakov A.E., Minkevich I.I., Vlasov Yu.I. Osnovnye metody fitopatologicheskih issledovaniy. - M. : Kolos, 1974. - S. 3-106.
17. Metodicheskie ukazaniya po selekcii mnogoletnih trav. - M. : VNII kormov, 1993. - 112 s.
18. Metodicheskie ukazaniya po izucheniyu ustoychivosti kormovyh kul'tur k vozbuditelyam gribnyh bolezney na polevyh iskusstvennyh infekcionnyh fonah / N.M. Puca, N.V. Razgulyaeva, N.Yu. Kostenko, L.F. Solozhenceva. - M., 1999. - 40 s.
