employee
employee
The cultivation of grain legumes is an important reserve for increase of high protein feeds production. The narrow-leafed lupin (Lupinus angustifolius L.) is one of the most cultivated species in agriculture. The modern forage varieties are early ripening, tolerate to anthracnose and have high seed protein content and low alkaloid content. The trends in breeding of universal and forage narrow-leafed lupin varieties are drought resistance increase and reduction of seed coat proportion. In early stages of growth and development the estimation of seed ability to grow in sucrose solution under high osmotic pressure is one of the oblique methods for drought resistance determination. These solutions simulate the conditions of physiological soil dryness. Under laboratory conditions 23 narrow-leafed lupin varieties and breeding lines developed in the All-Russian Lupin Research Institute were tested. The variety Vityaz was used as reference; it is listed in the State List of the Russian Federation. The var. Belorozovy 144 and some breeding lines made the first group for high drought resistance level (81–94%). The BL 39-20 has high grain and green mass yield. Eleven varieties and breeding lines included the reference made the second group with the moderate drought resistance level. Lupin has the thick seed coat compared to other legumes; it increases the fiber content and results in digestibility reduction. If the proportion of coat weight and seed weight will be lower, it is possible to hope for the highest nutritive value of grain forage. Among tested varieties and breeding lines the zoned var. Belorozovy 144 has the lowest seed coat content (18.9%). The seed coat content of the breeding lines Uzkolistny 37-12, CmW 62-17 etc. is about 20.5-20.8% among new breeding lines. The breeding line CmW 62-17 stood put for large seeds, this index made 157 g. It overcame the reference by 27 g or by 20.7%.
narrow-leafed lupin, variety, breeding line, breeding, drought resistance, fine seed coat, large seed size
Люпин узколистный (Lupinus angustifolius L.) по сравнению с другими культивируемыми однолетними видами люпинов имеет ряд присущих только ему преимуществ. Он относительно устойчив к антракнозу, грибному заболеванию, отличается скороспелостью и быстрым темпом роста. Фаза прикорневой листовой розетки у него практически отсутствует, после всходов и выноса семядолей на поверхность начинается активный рост стебля и развитие корневой системы. В настоящее время имеются сорта, вегетационный период которых составляет 80–90 дней, что свидетельствует о возможности возделывания узколистного люпина в центральных, северных и северо-западных областях Нечерноземной зоны, где выращивание других видов люпина затруднено из-за позднеспелости [1]. В пользу этой однолетней культуры следует отметить то, что люпин узколистный очень хорошо использует биоклиматический потенциал зоны, благодаря короткому вегетационному периоду и устойчивости к весенним заморозкам. Содержание белка в семенах составляет 32–37 %, в сухом веществе зеленой массы — 17–20 % с благоприятным для кормления животных соотношением аминокислот и практически полным отсутствием ингибиторов трипсина. Укосная спелость наступает на 50–60-й день вегетации. Люпин является хорошим предшественником для ряда сельскохозяйственных культур, особенно озимых. Благодаря интенсивному начальному росту узколистный люпин можно выращивать не только в паровом поле, но и в поукосных и пожнивных посевах. Люпин оказывает многостороннее влияние на плодородие почвы как через удобрительное действие биомассы, так и через улучшение ее биологических и физико-химических свойств. Возделывание его в хозяйствах с разным уровнем технического обеспечения не представляет трудностей, так как применяются те же технические средства, что и для зерновых культур.
Дефицит растительных белков для откорма животных, сохранение почвенного плодородия постоянно поднимает проблему по созданию и внедрению новых более ценных, адаптированных к конкретным условиям выращивания сортов люпина. В условиях изменения климата все большее значение приобретает способность полевых культур выживать и сохранять продуктивность. Климатический мониторинг Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды показывает, что на территории России потепление протекает весьма интенсивно [2]. В Брянской области также отмечается изменение гидрометеорологического режима, что заставляет задуматься о корректировке направлений селекционной работы по созданию новых сортов. Анализ динамики температурного режима и его влияние на вегетационный период узколистного люпина свидетельствует о потенциальном потеплении в мае – июле, то есть в период активного роста люпина. При этом количество осадков имеет тенденцию к снижению. Известно, что чрезмерно высокие дневные температуры и недостаток влаги негативно влияют на завязываемость бобов и снижают зерновую продуктивность сортов, поскольку люпин узколистный — влаголюбивая культура, особенно в первую половину вегетации [3]. Высокая урожайность сельскохозяйственных растений определяется значительной интенсивностью ростовых процессов, а устойчивость к неблагоприятным условиям среды, напротив, отрицательно связана с активностью этих процессов. Вопрос засухоустойчивости растений приобретает все более актуальное значение в связи с наметившейся тенденцией глобального потепления климата [4]. Это вызывает необходимость определения засухоустойчивости растений. Засухоустойчивость — это способность растений переносить значительное обезвоживание, а также перегрев клеток, тканей и органов.
Окраска, структура и другие признаки кожуры семян узколистного люпина являются апробационными признаками, характерными для определенных разновидностей и сортов. Уменьшение массы кожуры семян — одно из перспективных направлений селекции зернофуражных сортов узколистного люпина. По сравнению с другими зернобобовыми, люпин имеет толстую кожуру семян, что увеличивает содержание клетчатки, способствуя снижению усвояемости. При более низком отношении массы кожуры к массе семени можно будет ожидать более высокую питательную ценность. Из литературных данных известно, что доля кожуры семян по некоторым сортам узколистного люпина достигает 28 % [5]. В дикой природе толстая, грубая оболочка способствует сохранности семян и выживаемости вида. В то же время перспективы по ее уменьшению селекционным путем имеют место, судя по результатам селекции других зернобобовых культур. Например, у диких форм гороха оболочка семян достигала 25–27 %, у культурных она снижена до 8–10 %. В оболочке семян люпина сконцентрирована клетчатка, относящаяся к группе углеводов. Она является трудно переваримой частью корма, но в небольшом количестве необходима всем сельскохозяйственным животным и птице для улучшения перистальтики кишечника. Ее оптимальное количество составляет 15–25 % от сухого вещества. Особенно важна клетчатка в рационах крупного рогатого скота для улучшения пищеварения в рубце. Содержание клетчатки в семенах узколистного люпина по результатам зоотехнического анализа равно 13–16 %. Вызывает интерес такой прием, как снятие оболочки с зерна люпина, которая также является ценным сырьем. По данным Калининградского центра агрохимической службы, в ядре зерна узколистного люпина сорта Витязь, выращенного в ООО «Люпинус Агро» Полесского района, содержание сырого протеина при снятии оболочки составило 40,5 %, что на 6,5 % больше, чем в сухом веществе целого зерна. Содержание жира и экстрактивных веществ в ядре люпина также повысилось на 1,8 %, одновременно снизилось количество клетчатки в восемь раз и составило 1,6 %.
Цель исследований — изучение селекционного материала узколистного люпина и выделение источников засухоустойчивости, тонкокожурности и крупносемянности для использования их в селекционной работе при создании нового исходного материала.
Методы, материалы. Объект изучения — семена сортов и сортообразцов узколистного люпина селекции Всероссийского НИИ люпина, выращенные в 2020–2021 гг. При определении засухоустойчивости сортов и сортообразцов узколистного люпина использовались методические рекомендации ВИР «Определение относительной жаростойкости образцов зернобобовых культур способом проращивания в растворе сахарозы и после прогревания» [6]. В методике по степени засухоустойчивости определены следующие группы: Первая группа — высокая степень засухоустойчивости (81–100 % проросших семян на сахарозе по отношению к контролю — вода); вторая — устойчивость выше среднего уровня (61–80 %); третья — средняя степень устойчивости (41–60 %); четвертая – слабая степень устойчивости (21–40 %); пятая — неустойчивые к засухе образцы (0–20 %).
Определение содержания оболочки в семенах производили весовым методом в двух повторениях. Определение засухоустойчивости и содержания оболочки проведено в лабораторных условиях.
Полевые опыты закладывались в селекционном севообороте согласно общепринятым в селекционной работе методикам [7]. Почва опытных участков дерново-подзолистая среднесуглинистая, содержание гумуса в пахотном слое — 2,1–2,4 %, подвижного фосфора — 16,0–17,0 мг/100 г почвы, обменного калия — 14,0–15,3 мг/100 г почвы, рНсол. — 5,2–5,6. Технология возделывания — общепринятая для люпина [8].
Результаты исследований. Методов оценки засухоустойчивости растений довольно много. Одним из главных (косвенных) методов определения на раннем этапе развития является оценка семян по способности прорастать на растворах сахарозы с высоким осмотическим давлением. Такие растворы имитируют условия физиологической сухости почвы. Высокая сосущая сила семян обуславливает не только лучшее прорастание при недостатке влаги, но и способствует формированию более мощной корневой системы, что имеет большое значение для дальнейшей жизнедеятельности растений, особенно при засухе. Свойства проростка влияют на формирование засухоустойчивости взрослого растения. Массовая оценка засухоустойчивости селекционных образцов узколистного люпина проводилась в лабораторных условиях в соответствии с методическими указаниями. Проанализированы семена 23 номеров узколистного люпина, изучавшиеся в конкурсном сортоиспытании и контрольном питомнике в 2020–2021 гг. (табл. 1).
1. Результаты оценки сортов и сортообразцов узколистного люпина
по засухоустойчивости (2020–2021 гг.)
|
№ 2021 г. |
Сорт, сортообразец |
Всхожесть семян, % |
% от контроля |
Группа засухоустойчивости |
|
|
вода (контроль) |
сахароза |
||||
|
1 |
Витязь, стандарт |
98 |
66 |
67 |
2 |
|
2 |
Брянский кормовой |
96 |
65 |
68 |
2 |
|
3 |
Белорозовый 144 |
100 |
81 |
81 |
1 |
|
4 |
Гибрид 1246 |
96 |
58 |
61 |
2 |
|
5 |
СН 78-07 |
97 |
70 |
76 |
2 |
|
6 |
СН 37-20 |
92 |
74 |
81 |
1 |
|
7 |
СН 39-20 |
98 |
82 |
86 |
1 |
|
8 |
Узколистный 37-12 |
99 |
92 |
94 |
1 |
|
9 |
СБС 56-15 |
95 |
79 |
86 |
1 |
|
10 |
Гибрид 314 |
92 |
68 |
79 |
2 |
|
11 |
УСН 53-236 |
97 |
68 |
70 |
2 |
|
12 |
Узколистный 53 |
97 |
74 |
76 |
2 |
|
13 |
Белозерный 110 |
97 |
52 |
54 |
3 |
|
14 |
Смена |
94 |
65 |
69 |
2 |
|
15 |
БСв 51-19 |
98 |
58 |
59 |
3 |
|
22 |
ВНИИЛ 13-13 |
97 |
78 |
80 |
2 |
|
23 |
СН 39-18 |
97 |
57 |
58 |
3 |
|
24 |
СмW 62-17 |
99 |
38 |
38 |
4 |
|
29 |
Узколистный 53 Í Липень |
97 |
68 |
70 |
2 |
|
39 |
СНС-1см-75-04 Í Б-110 |
98 |
70 |
74 |
2 |
|
43 |
Гибрид 315 |
93 |
51 |
55 |
3 |
|
49 |
СН 59-05 Í Г-10-30 |
96 |
49 |
52 |
3 |
|
59 |
Г 613 Í Г-1030 |
99 |
68 |
69 |
2 |
Всхожесть семян в воде составила 92–100 %, а в сахарозе — 38–92 %. Соотношение показателей всхожести варьирует в диапазоне 38–94 %. По степени устойчивости к засухе сорта и сортообразцы распределились по четырем (1–4) группам. В первую группу с высокой степенью устойчивости вошли сорт Белорозовый 144 и новые селекционные номера СН 39-20, Узколистный 37-12, СБС 56-15 и СН 37-20. Среди них по зерновой и зеленоукосной продуктивности выделился СН 39-20. Среднюю степень устойчивости имеет стандарт (сорт Витязь), а также сорта Брянский кормовой, Узколистный 53 и Смена. Кроме того, в эту, самую многочисленную группу, вошли семь сортообразцов. Среди них по комплексу полезных хозяйственно-биологических признаков выделяются СН 78-07, Гибрид 1314 и ВНИИЛ 13-13. Проведено изучение районированных сортов и новых сортообразцов узколистного люпина по содержанию доли оболочки в семенах для выявления номеров с минимальным ее количеством. По стандарту, сорту Витязь, содержание оболочки в семенах составило 23,0 %, масса 1000 шт. семян — 130 г (табл. 2). Минимальным ее количеством (18,9 %) выделился новый сорт узколистного люпина Белорозовый 144, который в 2019 г. включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, по всем регионам страны [9]. Белорозовый 144 отличается интенсивным начальным ростом, высокорослыми растениями, масса 1000 шт. его семян превышает стандарт на 11 г, или на 7,6 %.
2. Определение доли оболочки в семенах узколистного люпина (2020–2021 гг.)
|
№ 2021 г. |
Сорт, сортообразец |
Масса 100 шт. семян, г |
% оболочки |
Масса 1000 шт. семян, г |
|
|
семена |
оболочка |
||||
|
1 |
Витязь, стандарт |
12,95 |
2,98 |
23,0 |
130 |
|
2 |
Брянский кормовой |
13,88 |
3,03 |
21,8 |
139 |
|
3 |
Белорозовый 144 |
14,35 |
2,72 |
18,9 |
144 |
|
4 |
Гибрид 1246 |
12,38 |
2,78 |
22,4 |
124 |
|
5 |
СН 78-07 |
12,34 |
2,80 |
22,7 |
123 |
|
6 |
СН 37-20 |
11,75 |
2,60 |
22,1 |
117 |
|
7 |
СН 39-20 |
12,70 |
2,70 |
21,2 |
127 |
|
8 |
Узколистный 37-12 |
12,20 |
2,50 |
20,5 |
122 |
|
9 |
СБС 56-15 |
12,13 |
2,82 |
23,2 |
121 |
|
10 |
Гибрид 1314 |
12,25 |
2,65 |
21,6 |
123 |
|
11 |
УСН 53-236 |
12,35 |
2,78 |
22,5 |
124 |
|
12 |
Узколистный 53 |
12,13 |
2,70 |
22,2 |
121 |
|
13 |
Белозерный 110 |
12,55 |
2,73 |
21,7 |
126 |
|
14 |
Смена |
11,70 |
2,70 |
23,1 |
117 |
|
15 |
БСв 51-19 |
11,54 |
2,60 |
22,5 |
115 |
|
22 |
ВНИИЛ 13-13 |
12,43 |
3,07 |
24,7 |
124 |
|
23 |
СН 39-18 |
12,50 |
2,63 |
21,0 |
125 |
|
24 |
СмW 62-17 |
15,65 |
3,25 |
20,7 |
157 |
|
29 |
Узколистный 53 Í Липень |
13,08 |
2,78 |
21,2 |
131 |
|
39 |
СНС-1см-75-04 Í Б-110 |
11,62 |
2,52 |
21,7 |
116 |
|
43 |
Гибрид 1315 |
11,38 |
2,67 |
23,5 |
114 |
|
49 |
СН 59-05 Í Г-10-30 |
13,90 |
2,85 |
20,5 |
139 |
|
59 |
Г 613 Í Г-1030 |
14,00 |
2,92 |
20,8 |
140 |
Среди новых сортообразцов содержание оболочки семян на уровне 20,5–20,8 % имеют Узколистный 37-12, СмW 62-17 и номера 49 (СН 59-05 Í Г-1030) и 59 (Г-613 Í Г-1030). Перечисленные сортообразцы можно использовать в дальнейшей селекционной работе как источники тонкокожурности.
Масса 1000 семян в данном опыте изменяется от 114 до 157 г. В среднем за два года изучения самым низким значением показателя выделился Гибрид 1315. Максимальное значение массы 1000 семян имеет сортообразец СмW 62-17. По данному показателю превышение к стандарту имеют сорта Белорозовый 144 и Брянский кормовой.
Выводы. Создание новых сортов и, следовательно, эффективность селекционного процесса во многом зависят от разнообразия исходного материала и практически невозможны без использования сортов и сортообразцов, обладающих хозяйственно ценными признаками.
В качестве источников засухоустойчивости могут быть использованы Белорозовый 144, СБС 56-15, СН 39-20. Их всхожесть в растворе сахарозы составила 81–86 %.
В качестве источников тонкокожурности — Белорозовый 144, Узколистный 37-12, номер 49 (СН 59-05 Í Г-10-30); содержание оболочки семян составило 18,9–20,5 %.
По крупносемянности с массой 1000 шт. семян 157 г в качестве источника выделился сортообразец СмW 62-17.
Подбор источников, носителей ценных хозяйственно-биологических признаков, для создания нового исходного материала лежит в основе селекции всех сельскохозяйственных культур, в том числе люпина.
1. Lyupin: selekciya, vozdelyvanie, ispol'zovanie / V. M. Kosolapov, G. L. Yagovenko, M. I. Lukashevich [i dr.]. - M. : Bryansk, 2020. - 304 s.
2. Ivanov A. L. Global'noe izmenenie klimata i ego vliyanie na sel'skoe hozyaystvo Rossii // Zemledelie. - № 1. - 2009. - S. 3-5.
3. Misnikova N. V., Ageeva P. A. Tendencii izmeneniya klimata i sortovoy sostav lyupina // Zemledelie. - № 8. - 2010. - S. 39-40.
4. Udovenko G. V. Ustoychivost' rasteniy k abioticheskim stressam // Fiziologicheskie osnovy selekcii. - SPb, 1995. - T. 5. - Ch. 2. - S. 293-352.
5. Matyuhina M. V., Ageeva P. A., Pochutina N. A. Ocenka selekcionnogo materiala lyupina uzkolistnogo po priznakam tonkokozhurnosti i biohimicheskim pokazatelyam / Selekciya i sortorazvedenie sadovyh kul'tur. - 2021. - T. 8 - № 1-2. - S. 60-63. DOI:https://doi.org/10.24411/2500-0454-2021-10119.
6. Volkova A. M., Kozhushko N. N., Makarov B. I. Opredelenie otnositel'noy zharostoykosti i zasuhoustoychivosti obrazcov zernobobovyh kul'tur sposobom proraschivaniya semyan v rastvore saharozy i posle progrevaniya : metodicheskie ukazaniya. - L., 1984. - 20 s.
7. Dospehov B. A. Metodika polevogo opyta. - M. : Agropromizdat, 1985. - 351 s.
8. Perspektivnaya resursosberegayuschaya tehnologiya vozdelyvaniya lyupina. Nauchno-prakticheskie rekomendacii / I. P. Takunov, T. N. Slesareva, M. I. Lukashevich, P. A. Ageeva. - Bryansk : VNII lyupina, 2017. - 74 s.
9. Ageeva P. A. Novyy sort uzkolistnogo lyupina Belorozovyy 144 // Mnogofunkcional'noe adaptivnoe kormoproizvodstvo. - 2021. - Vyp. 25(73) - S. 45-49. DOI:https://doi.org/10.33814/MAK-2021-25-73-45-498.
