doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.552rus
УДК 633.111.5:631.52
О РЕЗУЛЬТАТАХ СЕЛЕКЦИИ ПШЕНИЦЫ СПЕЛЬТА (Triticum spelta L.) НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА
И.П. ДИОРДИЕВА1, Я.С. РЯБОВОЛ1, В.С. КОЧМАРСКИЙ2,
Л.О. РЯБОВОЛ1
Спельта (Triticum spelta L.) — древний вид пшеницы, спрос на который в настоящее время растет. Несмотря на ряд ценных признаков (высокое содержание белка, клейковины и аминокислот в зерне, высокий адаптивный потенциал, наличие мощного стебля и высокая устойчивость к полеганию), она существенно уступает пшенице мягкой T. aestivum L. по урожайности. Однако от скрещиваний пшеницы спельта с пшеницей мягкой можно получать новые перспективные генотипы с улучшенными количественными показателями за счет интрогрессии в геном T. spelta генетического материала T. aestivum. В настоящей работе в результате гибридизации пшеницы мягкой со спельтой мы получили ряд новых форм, которые различаются между собой по морфобиологическим и хозяйственно ценным признакам. Целью наших исследований было получение исходных форм пшеницы спельта с высоким качеством зерна на основе гибридизации Triticum aestivum и T. spelta и их введение в селекционную схему создания высокопродуктивных сортов культуры. Образцы пшеницы спельта получали методом отдаленной гибридизации с помощью многократных индивидуальных отборов. В качестве исходного материала привлекали образцы спельта местной селекции с предгорных районов Карпат и районированные сорта озимой мягкой пшеницыаворитка, Харус, Панна, Ермак, Подолянка, Крыжинка, Фарандоль, Копиловчанка, Краснодарская 99 и др. Полученные от скрещивания гибриды F1 самоопыляли или повторно скрещивали с родительскими формами. Гибридное потомство F2-5 анализировали по морфобиологическим и хозяйственно ценным показателям (высота растений, форма куста, наличие воскового налета на растениях и опушения на стебле и колосе, длина, цвет и остистость колоса, число колосков в колосе, плотность колоса, обмолачиваемость зерна, форма и цвет зерновки, масса зерна с главного колоса, число продуктивных стеблей на растении, масса 1000 зерен, содержание в зерне белка и клейковины, стекловидность, урожайность). В пятом поколении (F5), когда расщепление уже не наблюдалось, с учетом продуктивности и качества зерна предыдущих лет отобрали 18 лучших образцов пшеницы спельта. Их тестирование проводили в 2012-2018 годах (F5-11) на опытном поле Уманского национального университета садоводства (правобережная лесостепь Украины, Черкасская обл.).Содержание клейковины и белка в зерне оценивали методом инфракрасной спектроскопии с использованием прибора Infratecтм Nova («FOSS Analytical», Швеция). Биометрические показатели определяли на 50 растениях, отобранных с каждого участка в 2 несмежных повторениях. Проводили обмолот и определяли урожайность образцов. В результате скрещиваний была создана коллекция исходных форм спельты, включающая более 200 образцов. Полученные формы разделили на четыре группы по высоте растений: полукарлики, низкорослые, среднерослые и высокорослые. В каждой группе отбирали лучшие образцы, которые проанализировали по качеству зерна, урожайности и ее структуре. Была доказана возможность селекционного улучшения спельты на основе межвидовой гибридизации с пшеницей мягкой. По урожайности восемь образцов существенно превосходили стандарт. При этом селекционные образцы 76, 155, 1695 и 1725 характеризировались улучшенной обмолачиваемостью зерна (80-90 %), а образцы 76 и 1817 обладали также высокими показателями качества зерна, в частности содержание белка в них составляло соответственно 25,2 и 22,0 %, клейковины — 52,1 и 44,7 %. По количеству белка и клейковины в зерне лучшими были образцы 40 и 13 (содержание белка соответственно 30,1 и 27,2 %, клейковины — 63,2 и 56,5 %). Образец 124 выделялся низкорослостью (высота растений 92 см), высокими показателями качества зерна (масса 1000 зерен — 53,8 г, содержание белка в зерне — 17,9 %, клейковины I группы качества — 37,4 %), образец 155 — высокой продуктивностью (5,36 т/га) и улучшенной обмолачиваемостью (92 %). При гибридизации спельты и пшеницы мягкой был создан сорт пшеницы спельта озимой Европа, который занесен в Державний реєстр сортів рослин, придатних для поширення в Україні (с 2015 года).
Ключевые слова: пшеница спельта, пшеница мягкая, гибридизация, урожайность, обмолачиваемость, содержание белка, содержание клейковины.
BREEDING OF SPELT WHEAT (Triticum spelta L.) ON PRODUCTIVITY AND GRAIN QUALITY
I.P. Diordiieva1, Ia.S. Riabovol1, V.S. Kochmarskyi2, L.O. Riabovol1
Spelt (Triticum spelta L.) is an ancient specie of wheat demand for which is currently increasing. Along with positive characteristics of spelt (high protein, gluten and amino acids content, high adaptive potential, presence of a powerful stem and high resistance to lodging) it is significantly inferior to soft wheat T. aestivum L. in terms of yield capacity. However, new perspective genotypes with improved quantitative traits can be obtained from crosses of spelt and soft wheat due to introgression of genetic material of T. aestivum into T. spelta genome. In present research in result of hybridization of spelt wheat and soft wheat we obtained new forms which differ from each other in terms of morphobiological and economically valuable traits. The research aimed to create new initial material of spelt with high quality of grain based on hybridization of Triticum aestivum and T. spelta and its introduction to the breeding scheme for creating high productive varieties of the crop. Samples of spelt wheat obtained by the method of remote hybridization followed by multiple individual selection. Spelt samples of local breeding from foothill regions of the Carpathians and regionalized varieties of winter wheat Favoritka, Kharus, Panna, Ermak, Podolianka, Kryzhynka, Farandol, Kopilovchanka, Krasnodarskaia 99 were used as initial breeding material. Derived F1 hybrids were self-pollinated or back-crosses with parental forms. Hybrid progenies F2-5 were analyzed in terms of morphobiological and economically valuable traits (plant height, shape of the bush, wax coating on plants, pubescence on the stem and spike, length, color and awnedness of the spike, number of spikelets in the spike, density of the spike, threshing of grain, grain shape and color, weight of the grain from the main spike, number of productive stems per plant, 1000-grain weight, gluten and protein content, grain hardness, productivity). In fifth generation (F5) when segregation was no longer observed, considering productivity and quality of previous years, 18 best samples of spelt wheat were selected. Their field testing was conducted during 2012-2018 (F5-11) (a research field of Uman National University of Horticulture, right-bank Forrest-steppe of Ukraine, Cherkassy region). Gluten and protein contents were determined by infrared spectroscopy (Laboratory of genetics, breeding and seed production, a device InfratecTM Nova, FOSS Analytical, Sweden). Biometric traits (plant height, ear length, number of grains per ear, grain weight from head ear) were determined on 50 plants selected from each plot in two non-adjoin repetitions. Grain threshing was performed, and yield capacity was determined. From crossing, the collection of spelt initial material which include more than 200 samples was created. Obtained forms were divided into four groups according to plant height: semi-dwarf, low-growing, medium-growing and high-growing. In each group the best samples were selected which were analyzed for grain quality, yield and productivity structure. A possibility was proved of breeding improvement of spelt based on interspecific hybridization with soft wheat. It was established that eight samples significantly exceeded standard for yields. In the same time samples Nos. 76, 155, 1695 и 1725 had improved grain threshing (80-90 %), samples Nos. 76 and 1817 were characterized by high quality, in particular, 25.2 and 22.0 % protein content, respectively, and 52.1 and 44.7 % gluten level. Samples Nos. 40 and 13 were the best in terms of gluten and protein content with 30.1 and 27.2 % for protein, and 63.2 and 56.5 % for gluten, respectively. As a result of the study, spelt wheat forms were selected which possess several valuable traits, i.e. the sample No. 124 is distinguished due to low plant height (92 cm) and high quality traits (1000-grain weigh of 53.8 g, protein content of 17.9 %, I group gluten level of 37.4 %), while the sample No. 155 shows high productivity (5.36 t/ha) and an improved grain threshing out from the ear (92 %). A winter spelt variety Europe derived from spelt and soft wheat hybridization has been listed to State register of plants suitable for growing in Ukraine from 2015.
Keywords: spelt wheat, soft wheat, hybridization, yield capacity, grain threshing, protein content, gluten content.
1Уманський національний університет садівництва, |
Поступила в редакцию |
