Адаптивність потенціалу зернового амаранту в умовах Лівобережного Лісостепу України

Представляємо вашій увазі ще одну цінну і цікаву роботу, в якій аспірантка Харківського національного аграрного університету ім. В. В. Докучаєва Несміян А. В. розглядає проблеми адаптивної селекції і потенціалу зразків амаранту в умовах Лівобережного Лісостепу України.

У матеріалі наведено результати практичних досліджень щодо зв’язку елементів продуктивності, агрономічної стабільності, гомеостатичності безпосередньо з адаптивним потенціалом рослин амаранту.

Як вказується, головною метою проведених досліджень є доскональне вивчення колекції амаранту в межах 4-х найпоширеніших видів рослини, як по продуктивності, так і по адаптивному потенціалу вирощування амаранту в умовах Лівобережної України.

Аспірантка вказує, що всього було вивчено 32 зразка 4-х видів рослини. Зокрема, під дослідження потрапили:

• Аmaranthus caudatus;
• Аmaranthus cruentus;
• Аmaranthus hybridus;
• Аmaranthus hypochondriacus.

Як зазначається на початку роботи, отримані результати можуть бути використані, як цінний теоретичний і практичний матеріал для селекції амаранту на продуктивність і адаптивність.

Постановка проблеми досліджень

На сучасному етапі розвитку сільськогосподарського виробництва головним і найбільш економічно вигідним методом збільшення врожаю сільськогосподарських рослин і поліпшення якості продукції є вирощування високоврожайних і високоякісних сортів і гібридів.

Як відомо, з практичної точки зору дуже велику цінність мають ті сорти та гібриди, які в певних грунтово-кліматичних умовах істотно можуть перевищувати по врожайності і життєздатністю кращі сорти і гібриди, районовані на відповідних територіях, при самих мінімізованих витратах на виробництво необхідного насіння.

Фенологічні дослідження темпів розвитку і росту рослин амаранту надають конкретизовану інформацію про характерні особливості груп стиглості, потенційно можливу продуктивність і адаптивні властивості рослин амаранту в певних грунтово-кліматичних умовах.

Кліматичні умови Лівобережної частини Лісостепу України вимагають створення сортів, стійких до непередбачених умов весняно-літньої вегетації.

Як зазначав П. Н. Солонечний, дуже ефективним шляхом запобігання втрат від багатьох негативних факторів навколишнього середовища є саме створення і використання у виробництві нових високоадаптивних сортів, які здатні давати стабільні і високі врожаї. Тому в селекційній роботі слід приділяти значну увагу саме оцінці адаптивних властивостей і стабільності селекційного матеріалу.

Амарант — один з високоадаптивних видів

Селекція високоадаптивних сортів універсального використання з високим генетичним потенціалом врожайності, з позитивним відгуком на кращі технології вирощування і здатних одночасно в жорстких несприятливих умовах утримувати високий поріг врожайності, є надзвичайно актуальною проблемою сьогодення і вимагає ретельного аналізу.

Амарант відноситься до тих рослин, у яких селекційна робота почалася недавно. Тому для того, щоб визначитися з вихідним матеріалом, який був би придатним для використання при створенні сортів амаранту зернового напрямку, адаптованого до умов Лівобережного Лісостепу України, необхідне детальне вивчення колекційних зразків за ознаками, які обумовлювали високий рівень продуктивності цієї культури.

У ХНАУ імені В. В. Докучаєва протягом багатьох років вивчали колекцію зразків амаранту різних напрямків використання, представлену з багатьох країн світу. Дослідження проводилися протягом 2012-2014 років.

Пошук кращого сорту

Завданням досліджень було вивчення впливу агроекологічних умов вирощування на адаптивний потенціал рослин зернового амаранту і їх показники продуктивності.

Досліди проводили протягом 2012-2014 рр. на дослідному полі ХНАУ ім. В. В. Докучаєва. Аналізували 32 колекційних зразка.

Як відомо з досвіду селекції інших культур, найкращим сортом як для поширеного виробництва, так і для селекції в цілому може бути зразок із загальною максимальною адаптивною здатністю та високою стабільною врожайністю.

Багато сучасних сортозразків мають високу врожайність в умовах виробництва тільки при дотриманні технологічних рекомендацій і сприятливих умовах середовища, тому не можуть гарантувати високу постійну продуктивності в екстремальних умовах.

Які результати досліджень були отримані

Для визначення адаптивного потенціалу зразків амаранту були досліджені наступні ознаки:

• довжина волоті;
• продуктивність волоті;
• маса 1000 насінин;
• врожайність насіння.

За роки досліджень спостерігалася значна диференціація між зразками за ознаками продуктивності.

Відомо, що рослина амарант — двосім’ядольні псевдозлаки з С-4 типом фотосинтезу, що, в свою чергу, на відміну від справжніх злаків С-3 типу, дозволяє амаранту накопичувати значно більшу біомасу і давати більший вихід зерна, що в свою чергу збільшує показник врожайності .

Хоча насіння амаранту відрізняються від інших культур малими розмірами (1,0-1,5 мм), їх кількість в волоті дуже велика (в дикорослих формах — від 200 000 шт. На 1 кисть, в культурних формах — від 500 000 шт.) , тому одна середня кисть в своїй масі може досягати 1 кг (такі дані проводяться в роботі «Білково-ліпідно-крохмальні комплекси насіння амаранту», авторами якої є А. Н. Макєєв, Х. А. Джувелікян, Л. А. Мірошниченко. Робота опублікована в Віснику ВДУ, Воронезький державний університет, у 2001 році.).

«Амінокислотна» назва свідчить про білкову цілеспрямованість вуглецевого метаболізму амаранту. Хоча причинного спрямованого зв’язку немає, відомо, що підвищення частоти аспарат серед С4-кислот пов’язано зі значним підвищенням фотодихального метаболізму і збільшенням білкового синтезу.

Саме таке поєднання високоефективного фотосинтезу з досить значними системами, які синтезують головним чином білок, робить амарант досить перспективною культурою.

Аналіз врожайності насіння амаранту показав, що вона в значній мірі пов’язана з довжиною волоті, продуктивністю однієї рослини (табл. 1).

В результаті досліджень було встановлено, що зразки з більш високими показниками цих ознак мали велику врожайність з одного метра квадратного посівної площі, а зразки з низькими показниками, навпаки, були менш врожайними.

Урожайність насіння з одиниці площі варіювала в межах від 50,7 г (Вр-721 виду A. сruentus) до 280,6 г (вид A. сaudatus, К-219). В середньому за три роки досліджень ознака маси 1000 насінин варіювалася в межах від 470 мг (зразок Вр-645 виду A. hybridus) до 740 мг (зразок К-266 виду A. сaudatus). Дослідниками було встановлено, що показник маси 1000 насінин майже не змінювався в межах одного виду.

Продуктивність однієї рослини є одним з важливих показників для отримання загальної характеристики зразка. За три роки вивчення продуктивність однієї рослини була в межах від 3,5 г (зразок К-257 виду A. сruentus) і до 11,3 г (зразок К-219 виду A. сaudatus).

Важливе значення в діапазоні адаптивності рослин амаранту приділяється термостійкості. При отриманні насіннєвого матеріалу в більш спекотних і посушливих агрокліматичних умовах відзначається значно вищий показник термостійкості (до 95%), ніж у насіння, отриманого при вирощуванні в сприятливих умовах.

Посилаєва А.А. зазначає, що стресові фактори навколишнього середовища в моменти критичних періодів певним чином впливають на остаточну реалізацію генетичного потенціалу термостійкості досліджуваних сортів.

Це може вказувати на те, що ростові процеси у більш термостійких сортів не завжди інтенсивні поруч з менш термостійкими зразками. Більш того, у зразків з меншою термостійкістю після значної обробки насіння високими температурами виділені проростки, які по своїй довжині і масі перевершували в 1,5-2,5 рази контрольні зразки, що вивчаються в ході досліджень. Це дозволяє проводити селекційні відбори окремих рослин з вираженою термостійкістю саме у всіх групах стійкості рослин.

Слід зазначити, що за роки досліджень, незважаючи на несприятливі погодні умови в більшості зразків амаранту не спостерігалося значного пригнічення під впливом посухи, що може свідчити про високі можливості цієї рослини, його стійкість до посушливих умов.

У дослідах рослини не отримували додаткових агротехнічних заходів, таких як:

• обробка насіннєвого матеріалу;
• штучне зрошення;
• додаткове внесення добрив, гербіцидів і інсектицидів.

Такий підхід до досліджень дозволив проаналізувати зразки в умовах максимально наближених до грунтово-кліматичних умов зони і більш грунтовно проаналізувати показник їх адаптивного потенціалу. Результати оцінки адаптивного потенціалу зразків амаранту по врожайності насіння представлений в таблиці 2.

Оцінка специфічної значущості зразків амаранту, яку обумовлюють як Ei- генетичний потенціал і Ri-стабільність його реалізації, дозволяють визначити значення кожного з них і дати комплексну оцінку за рівнем урожайності насіння представленим зразкам.

На основі аналізу рангів практичної цінності, як рангів для Ei і Ri за результатами оцінки зразків амаранту були виділені зразки з високим і низьким адаптивним потенціалом (табл. 3).

Як відомо, колекційний зразок, який має найменшу суму рангів, матиме найбільшу практичну цінність в порівнянні з іншими колекційними зразками.

У даних дослідженнях за 3 роки найбільшу практичну цінність мали зразки з найменшою сумою рангів, рівною 3:

• К-254;
• ВР-625;
• ВР-779;
• ВР-645.

Також середня практична цінність і сума рангів 4 була у зразків:

• К-218;
• К-219;
• К-221;
• К-232;
• К-222;
• ВР-644;
• ВР-645.

Інші колекційні зразки з більшою сумою рангів менш ефективні в плані практичної цінності, тому їх не розглядали.

Певна гомеостатичність і агрономічна стабільність зразків амаранту також підтвердили різницю між зразками по адаптивному потенціалу.

Гомеостатичність (Hom) характеризує головним чином селекційну цінність генотипу сорту, тобто чим цей показник вищий, тим вища оцінка сорту за придатністю залучення до селекційної роботи.

Коефіцієнт агрономічної стабільності (As) характеризує господарську цінність сорту; відповідно до нього найбільш цінними для виробництва є сорти, у яких коефіцієнт стабільності більше 70%.

Високий рівень гомеостатичності мали зразки:

• Вр-779 (Hom = 18,49);
• К-219 (Hom = 13,02);
• Вр-644 (Hom = 11,52).

За коефіцієнтом агрономічної стабільності були виділені наступні зразки амаранту:

• К-266 (As = 82.39);
• К-219 (As = 73,62);
• К-248 (As = 86,91);
• Вр-663 (As = 89,08);
• Вр-644 (As = 89,39);
• і інші зразки, в яких коефіцієнт стабільності перевищував 70%.

До кращих зразків за цими показниками можна віднести зразки К-219 і ВР-644, які мали високий рівень гомеостатичності, і одночасно високий рівень агрономічної стабільності.

У той же час зразок До -219 мав найменший ранг по генетичниму потенціалу і був середнім по стабільності його реалізації, а Вр-644 навпаки виділився за стабільністю реалізації генетичного потенціалу при середньому показнику генетичного потенціалу.

Підводячи підсумок: висновки досліджень

Таким чином, в результаті проведених трирічних досліджень, було встановлено, що більшість колекційних зразків амаранту мають високий адаптивний потенціал, виділено зразки К-219, ВР-644, які за ознаками продуктивності та високим рівнем адаптивності заслуговують на подальше використання в селекційному процесі.