The research was carried out in order to identify and select high-yielding, resistant to a complex of fungal and bacterial phytopathogens, promising potato hybrids adapted to abiotic stresses and conditions of the Far North. The work was carried out in the conditions of the Republic of Komi in 2018–2020 on five hybrids: 1992-14 (Udacha×Elmundo), 2000-60 (Kolette×FZ 1867), 2118-57 (2688-8×Gala), 2139-5 (Kurazh×Avrora), 2142-1 (Dina×Kholmogorskiy). The released varieties of two ripeness groups Udacha - early ripening, Nevskiy - medium early served as standards. The soil of the experimental plots is soddy-podzolic, medium loamy in terms of granulometric composition, with an average content of humus. The studies were carried out in breeding nurseries of the competitive test of the 1st-3rd years (hybrids of the sixth, seventh and eighth tuber generations), planting scheme 70×30 cm. The calculation and analysis of the parameters of ecological plasticity and adaptability made it possible to identify three hybrids that received first places most of the indicators under consideration (average yield, genetic flexibility, breeding value, indicator of the level of stability of the variety itself and in comparison with the standards, stress resistance, etc.). Hybrids 1992-14, 2000-60 and 2139-5 according to the results of ranking received 35...39 points, outstripping the standard varieties by 24...33 points. The selected hybrids have a fairly good resistance to phytopathogens on tops and tubers: to common scab and late blight - 7...9 points, to rhizoctoniosis - 9 points. For further breeding work in the conditions of Komi Republic, according to the sum of ranks and the assessment of field resistance to phytopathogens, hybrids 1992-14, 2000-60 and 2139-5 were selected with an average yield of 23.6 ... 31.2 t/ha.
potato (Solanum tuberosum), hybrid, variety, productivity, ranking, diseases, tubers, tops
Введение. Картофель – наиболее распространенная сельскохозяйственная пропашная культура не только в Республике Коми, но и в России в целом. По качественным показателям, питательности и пригодности к переработке он занимает одно из первых мест в пищевой промышленности [1].
В Институте агробиотехнологий Федерального исследовательского центра Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук (Республика Коми, г. Сыктывкар) непрерывно проводятся исследования, направленные на создание новых высокоурожайных сортов картофеля, характеризующихся высокой полевой устойчивостью к фитопатогенам [2, 3]. Новые сорта должны обладать адаптивностью к почвенно-климатическим условиям Севера, высокой урожайностью и стабильность проявления этого признака вне зависимости от изменений условий среды выращивания, а также быть устойчивыми к патогенам, распространенным в Республике Коми (фитофтороз, альтернариоз, ризоктониоз, различные виды парши и др.), не только по ботве, но и по клубням.
На первых этапах изучения и селекционного отбора гибридов целесообразно использовать такой метод анализа, как ранжирование по различным параметрам: средняя урожайность за годы исследований, экологическая стабильность и пластичность, селекционная ценность и др. Это позволит дать полную оценку потенциала геномов гибридов и сортов картофеля, адаптированных к определенным климатическим зонам.
Цель исследований – выявление и отбор высокоурожайных, сочетающих устойчивость к комплексу грибных и бактериальных фитопатогенов, а также к абиотическим стрессам, перспективных селекционных гибридов картофеля для создания новых сортов, адаптированных к условиям Крайнего Севера.
Условия, материалы и методы. Работу проводили на базе Института агробиотехнологий Федерального исследовательского центра Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук (Республика Коми, г. Сыктывкар) в 2018–2020 гг. Изучали перспективные гибриды, полученные из Федерального исследовательского центра картофеля имени А.Г. Лорха (Московская область, пгт Коренево): 1992-14 (Удача×Элмундо), 2000-60 (Колетте×FZ 1867), 2118-57 (2688-8×Гала), 2139-5 (Кураж×Аврора), 2142-1 (Дина×Холмогорский). В качестве стандартов использовали районированные и рекомендованные для Республики Коми (I Северный регион РФ) сорта двух групп спелости: Удача – ранний, Невский – среднеранний [4].
Почва опытных участков дерново-подзолистая, по гранулометрическому составу среднесуглинистая со средним содержанием гумуса – 4,0 % (по Тюрину, ГОСТ 26213-91), рНсол. – 6,2 (ГОСТ 26483-85), Нr – 1,5 ммоль/100 г (ГОСТ 26212-91), Р2О5 – 670,8 мг/кг и К2О – 249,6 мг/кг почвы (ГОСТ 26207-91), обменного кальция – 13,8 ммоль/100 г и обменного магния – 3,5 ммоль/100 г почвы (ГОСТ 26487-85). Работу выполняли в селекционных питомниках конкурсного испытания I–III годов (гибриды шестого, седьмого и восьмого клубневого поколения), площадь одной учетной делянки – 12,6 м2, повторность – четырехкратная, схема посадки 70х30 см. Посадку проводили в начале июня (1–2 июня) в предварительно нарезанные гребни, уборка – в конце августа (30–31 августа).
Поступление тепла и влаги в период исследования сильно варьировало не только по годам, но и в течение вегетационного сезона, что в целом типично для Республики Коми. Июнь во все годы наблюдения характеризовался температурами на 1,2...1,3 оС ниже среднего климатического значения (норма – 14,2 оС). Кроме того, в 2018 г. отмечали ночные заморозки. Вегетационный период 2019 г. (июнь–август) отличался большим количеством дождей, осадков выпало на 25 % выше нормы, а в 2020 г. наблюдали устойчивую засуху, выпало всего 50 % от среднего климатического значения (норма – 202,0 мм). В фазе бутонизации картофеля (июль) средние температуры в 2018 и 2020 гг. превышали климатическую норму соответственно на 2,0 и 2,5 оС, а в 2019 г. температура была на 2,1 оС ниже многолетнего значения (норма – 16,6 оС), одновременно в этом же году отмечали наибольшее количество осадков– 181 % от среднего климатического значения (норма – 76,0 мм). Вегетационный период 2020 г. (июнь–август) был засушливым, осадков выпало на 20 % меньше среднемноголетней суммы (норма – 202,0 мм). Наиболее благоприятные условия для активного образования товарных клубней (август) отмечены в 2018 и 2020 гг., когда температура и сумма осадков находились в пределах средних многолетних значений (соответственно 14,5 и 13,7 оС при норме – 13,9 оС; 51,5 и 69,2 мм при норме – 69,0 мм). В 2019 г. на фоне холодной и дождливой погоды наблюдали значительное распространение болезней и снижение урожайности клубней картофеля.
Учет урожайности проводили по методике селекционного процесса картофеля [5] путем сплошной уборки вариантов по делянкам на 90-й день после закладки опытов. Фитопатологические наблюдения и учет болезней (фитофтороз, альтернариоз, ризоктониоз) по ботве осуществляли каждые 8...10 дней после проявления первых признаков заболевания на растениях, определение резистентности клубней к основным фитопатогенам (фитофтороз, ризоктониоз, парша обыкновенная) – одновременно с уборкой урожая, согласно следующей шкале: 1 балл – очень низкая, 3 – низкая, 5 – средняя, 7 – высокая, 9 баллов – очень высокая [5].
Изучение экологической пластичности и адаптивности выполняли при оценке урожайности картофеля по четырнадцати параметрам с использованием следующих методик: уровень стрессоустойчивости и генетической гибкости (СУ, Гг) – по A. A. Rosielle и J. Hamblin в изложении Т. А. Асеевой и И. Б. Трифунтовой [6, 7], пластичность и стабильность (bi, σd2) – по S. A. Eberhart и W. A. Russell [8], коэффициент мультипликативности (КМ) – в изложении Н. И. Аниськова и И. В. Сафоновой [9], индекс стабильности и коэффициент вариации (ИС, CV) – в изложении О. Ю. Тимошкиной и О. А.Тимошкина [10], гомеостатичность и селекционная ценность (Hom, Sc) – в изложении Л. И. Лихачевой и А. В. Москалева [11], размах урожайности (d) – по В. А. Зыкину в изложении А. Д. Степина, М.Н. Рысева, Т. А. Рысевой и Т. Д. Лисицкой [12, 13], коэффициент адаптивност и (КА) – в изложении М. С. Хлопюк и В. И Макарова [14], показатель уровня стабильности сорта, в сравнении со стандартами Невский и Удача (ПУСС) – по Э. Д. Неттевичу в изложении А. Н. Носкова, О.Б. Батоковой и В.А. Корелиной [15, 16], среднюю урожайность (Хср) – по Б. А. Доспехову [17].
Для отбора наиболее перспективных гибридов и последующей передаче их на государственное сортоиспытание использовали метод ранжирования, который позволяет сравнивать имеющиеся гибриды со стандартами на основе выборки по таким 14 параметрам, как средняя урожайность, размах урожайности, стрессоустойчивость, генетическая гибкость, пластичность, стабильность, коэффициент мультипликативности, индекс стабильности, коэффициент адаптивности, гомеостатичность, селекционная ценность, коэффициент вариации и уровень стабильности гибрида относительно применяемых сортов стандартов. Предпочтение для дальнейшей селекции отдавали генотипам, набравшим меньшее количество баллов, чем сорта стандарты, то есть занявшим первое–третье места по большинству рассматриваемых параметров, а также продемонстрировавшим высокую полевую резистентность к фитопатогенам.
Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа [17] с использованием пакета анализа данных и надстройки к Microsoft Office Excel 2010 для статистической оценки и анализа результатов полевых и лабораторных опытов AgCSTAT на персональном компьютере.
Результаты и обсуждение. Погодные условия оказали значительное влияние на урожайность сортов и гибридов картофеля за время проведения исследований. Все гибриды за исключением 2118-57 достоверно превосходили по урожайности сорт стандарт Удача в 2018 г. на 5,7...17,1 т/га (НСР05 – 3,2 т/га) и в 2019 г. – на 9,2...13,2 т/га (НСР05 – 7,4 т/га), а гибрид 1992-14 еще и сорт стандарт Невский (на 6,9...8,5 т/га). В 2020 г. достоверно (НСР05 – 8,8 т/га) более высокую урожайность (на 8,6...10,3 т/га), по сравнению с сортом стандартом Удача отмечали только у двух гибридов – 1992-14 и 2139-5 (табл. 1).
Таблица 1 – Урожайность сортов и гибридов картофеля (
±SE), т/га
|
Гибрид, сорт |
2018 г. |
2019 г. |
2020 г. |
Средняя |
|
1992-14 |
35,0±1,6 |
28,5±1,4 |
30,0±1,8 |
31,2 |
|
2000-60 |
23,6±3,5 |
25,0±3,7 |
22,3±3,2 |
23,6 |
|
2118-57 |
17,6±0,6 |
27,0±0,2 |
22,4±0,9 |
22,3 |
|
2139-5 |
28,7±2,3 |
24,5±2,9 |
31,7±1,6 |
28,3 |
|
2142-1 |
22,1±2,6 |
26,0±1,7 |
28,6±3,5 |
25,6 |
|
Невский, st. |
28,1±2,5 |
20,0±2,3 |
26,4±2,6 |
24,8 |
|
Удача, st. |
17,9±3,0 |
15,3±1,4 |
21,4±4,6 |
18,2 |
|
НСР05 |
3,2 |
7,4 |
8,8 |
|
Анализ урожайности за три года исследований не дает достаточного представления о превосходстве генотипов одних гибридов над другими или стандартами [18]. Поэтому для их объективной оценки был проведен расчет параметров экологической адаптивности с последующим ранжированием (табл. 2). По его результатам наилучшую сумму рангов набрали три гибрида – 1992-14 (35 баллов), 2139-5 (36 баллов) и 2000-60 (39 баллов). Они обладают высокой средней урожайностью (23,6...31,2 т/га) и лучшими показателями генетической гибкости, селекционной ценности, стрессоустойчивости, гомеостатичности, размаху урожая, адаптивности, стабильности, пластичности сорта относительно стандартов и других рассматриваемых сортообразцов. Однако, следует отметить, что гибрид 1992-14 хотя и имеет высокую урожайность за годы исследований (28,5...35,0 т/га), но характеризуется низкими рангами по таким показателям, как пластичность (0,33), стабильность (22,87), коэффициент мультипликативности (1,26), поэтому можно предположить, что его урожайность сильнее зависит от погодных факторов, чем у остальных гибридов и сортов.
Таблица 2 – Ранжирование сортов и гибридов картофеля по параметрам экологической пластичности и адаптивности ( /ранг)
|
Признак |
1992-14 |
2000-60 |
2118-57 |
2139-5 |
2142-1 |
Невский, st. |
Удача, st. |
|
Хср, т/га |
31,2/1 |
23,6/5 |
22,3/6 |
28,3/2 |
25,6/3 |
24,8/4 |
18,2/7 |
|
СУ |
-6,5/3 |
-2,7/1 |
-9,4/6 |
-7,2/4 |
-6,5/3 |
-8,1/5 |
-6,1/2 |
|
Гг |
31,8/1 |
23,7/5 |
22,3/6 |
28,1/2 |
25,4/3 |
24,1/4 |
18,4/7 |
|
bi |
0,33/5 |
-1,13/6 |
-1,56/7 |
2,99/1 |
1,36/4 |
2,43/3 |
2,58/2 |
|
σd2 |
22,87/6 |
0,06/2 |
37,38/7 |
1,07/3 |
16,18/4 |
19,94/5 |
0,01/1 |
|
КМ |
1,26/5 |
-0,19/6 |
-0,74/7 |
3,63/2 |
2,32/4 |
3,44/3 |
4,53/1 |
|
ИС |
285,4/2 |
413,6/1 |
106,1/7 |
221,4/3 |
199,8/4 |
144,4/5 |
108,2/6 |
|
КА |
1,26/1 |
0,95/5 |
0,90/6 |
1,13/2 |
1,03/3 |
1,00/4 |
0,73/7 |
|
Hom |
44,0/2 |
147,3/1 |
11,3/7 |
30,9/3 |
30,6/4 |
17,7/5 |
17,5/6 |
|
Sc |
25,4/1 |
21,1/3 |
14,5/6 |
21,9/2 |
19,8/4 |
17,7/5 |
13,0/7 |
|
d, т/га (%) |
6,5 (18,6)/2 |
2,7 (10,8)/1 |
9,4 (34,8)/6 |
7,2 (22,7)/3 |
6,5 (22,7)/3 |
8,1 (28,8)/5 |
6,1 (28,5)/4 |
|
CV, % |
10,9/2 |
5,7/1 |
21,0/6 |
12,8/3 |
12,8/3 |
17,2/5 |
16,8/4 |
|
ПУССНевский, % |
249/2 |
273/1 |
66/6 |
175/3 |
143/4 |
100/5 |
55/7 |
|
ПУССУдача, % |
452/2 |
496/1 |
120/6 |
318/3 |
260/4 |
182/5 |
100/7 |
|
Сумма рангов |
35 |
39 |
89 |
36 |
50 |
63 |
68 |
Гибрид 2142-1 показал промежуточный средний результат, набрав сумму рангов 50 баллов, что на 13...18 пунктов меньше, чем у сортов стандартов.
Сумма рангов у гибрида 2118-57 составила 89 баллов, что на 39...54 пункта больше, чем у остальных изучаемых сортообразцов, и на 21...26 пунктов, по сравнению с сортами стандартами. Его исключили из дальнейшего селекционного процесса по выведению сортов картофеля, адаптированных к условиям Крайнего Севера, как неперспективный по параметрам экологической пластичности и стабильности, что, в конечном итоге, привело к снижению его урожайности как по годам исследований (17,6...27,0 т/га), так и в среднем за три года (22,3 т/га).
Оценка средней по годам исследований полевой резистентности к основным фитопатогенам картофеля выявила высокую устойчивость всех гибридов к ризоктониозу по ботве растений и клубням (9 баллов), альтернариозу (8...9 баллов), фитофторозу ботвы (8...9 баллов). Устойчивость клубней к парше обыкновенной у гибридов 1992-14, 2000-60 и 2139-5 была умеренной (7...9 баллов). У гибридов 2118-57 и 2142-1 отмечена низкая устойчивость клубней к фитофторозу и парше обыкновенной (от 3 баллов) (табл. 3). Это негативный фактор при проведении селекционного процесса в дальнейшем [5].
Таблица 3 – Полевая устойчивость сортов и гибридов картофеля к фитопатогенам (среднее за 2018–2020 гг.)
|
Гибрид, сорт |
Устойчивость по клубням, балл |
Устойчивость по ботве, балл |
||||
|
парша обыкно-венная |
ризокто-ниоз |
фито-фтороз |
фито-фтороз |
ризокто-ниоз |
альтерна-риоз |
|
|
1992-14 |
7...9 |
9 |
9 |
8...9 |
9 |
8...9 |
|
2000-60 |
7...9 |
9 |
7...9 |
8...9 |
9 |
9 |
|
2118-57 |
3...9 |
9 |
3...9 |
8...9 |
9 |
9 |
|
2139-5 |
7...9 |
9 |
9 |
9 |
9 |
9 |
|
2142-1 |
3...7 |
9 |
3...9 |
8...9 |
9 |
9 |
|
Невский, st. |
4...5 |
9 |
9 |
7...8 |
9 |
6...9 |
|
Удача, st. |
4...8 |
9 |
1...9 |
4...8 |
9 |
4...9 |
Выводы. По результатам исследований для дальнейшей селекции картофеля в условиях Республики Коми и выведения новых сортов для I зоны возделывания в Российской Федерации, рекомендованы гибриды 1992-14 (Удача×Элмундо), 2000-60 (Колетте×FZ 1867) и 2139-5 (Кураж×Аврора) со средней урожайностью 23,6...31,2 т/га, которые по суммарному ранжированию показателей экологической пластичности и адаптивности превзошли сорта стандарты Невский и Удача в 2 раза. Кроме того, они характеризуются высокой полевой резистентностью к фитофторозу по листьям (8...9 баллов) и клубням (7...9 баллов), ризоктониозу ботвы и клубней (9 баллов), альтернариозу (8...9 баллов), парше обыкновенной (7...9 баллов).
1. Mushinskii AA, Saudabaeva AZh, Aminova EV. [The results of the study of promising breeding hybrids of potatoes in irrigated conditions of Orenburg region]. Vestnik NGAU. 2021; 4 (61). 46-52 p. DOI:https://doi.org/10.31677/2072-6724-2021-61-4-45-52.
2. Tulinov AG, Lobanov AYu. Assessment of environmental plasticity of new potato varieties of Komi Republic, Russia. Research on Crops. 2021; 22 (Spl. Issue). 118-121 p. DOI:https://doi.org/10.31830/2348-7542.2021.028.
3. Tulinov AG, Lobanov AYu. [“Vychegodskiy”: a new potato cultivar for the Republic of Komi]. Trudy po prikladnoj botanike, genetike i selekcii. 2021; 182 (2). 100-106 p. DOI:https://doi.org/10.30901/2227-8834-2021-2-100-106.
4. Shabanov AE, Kiselev AI, Solomentsev PV. [Productivity and quality of new potato varieties of Russian breeding under different growing conditions]. Agrarnyi nauchnyi zhurnal. 2022; 7. 51-55 p. DOI:https://doi.org/10.28983/asj.y2022i7pp51-55.
5. Simakov EA, Sklyarova NP, Yashina IM. Metodicheskie ukazaniya po tekhnologii selekcionnogo processa kartofelya. [Methodical instructions on the technology of selection process of potato]. Moscow: OOO “Redaktsiya zhurnala “Dostizheniya nauki i tekhniki APK”. 2006; 70 p.
6. Rosielle AA, Hamblin J. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments. Crop Science. 1981; 21 (9). 943-946 p. DOI:https://doi.org/10.2135/cropsci1981.0011183X002100060033x.
7. Aseeva TA, Trifuntova IB. [Adaptive response of varieties and breeding lines of spring oats in the conditions of Middle Amur region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2022; 36 (4). 22-28 p. DOI: 10/53859/02352451_2022_36_4_22.
8. Eberhart SA, Russell WA. Stability parameters for comparing varieties. Crop Science. 1966; Vol.6. 1. 36-40 p. DOI:https://doi.org/10.2135/cropsci1966.0011183X000600010011x.
9. Anis'kov NI, Safonova IV. [Comparative evaluation of indicators of plasticity, stability and homeostasis of winter rye varieties of VIR breeding on the basis of “mass of 1000 grains”]. Trudy po prikladnoi botanike, genetike i selektsii. 2020; 181 (3). 56-63 p. DOI:https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-3-56-63.
10. Timoshkina OYu, Timoshkin OA. [Evaluation of productivity and adaptability of varieties of creeping clover in the conditions of the forest-steppe of Middle Volga region]. Kormoproizvodstvo. 2020; 10. 39-43 p. DOI:https://doi.org/10.25684/KRM.2020.77.43.001.
11. Likhacheva LI, Moskalev AV. [Ecological adaptability of seed pea varieties in the conditions of the Middle Urals]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2022; 36 (4). 47-51 p. DOI:https://doi.org/10.53859/02352451_2022_36_4_47.
12. Zykin VA, Belan IA, Yusov VS, Nedorezkov VD, Ismagilov RR, Kadikov RK, Islamgulov DR. Metodika rascheta i otsenki parametrov ekologicheskoi plastichnosti sel'skokhozyaistvennykh rastenii. [Methodology for calculating and evaluating the parameters of ecological plasticity of agricultural plants]. Ufa: Izd-vo Bashkirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2005; 99 p.
13. Stepin AD, Rysev MN, Ryseva TA, Lisitskaya TD. [Evaluation of collection samples of fiber flax in terms of flax fiber yield and adaptability parameters in the conditions of the North-West of the Russian Federation]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2022; 23 (1). 54-68 p. DOI:https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.1.54-68.
14. Khlopyuk MS, Makarov VI. [Evaluation of the yield of nematode-resistant potato varieties]. Izvestiya Timiryazevskoi sel'skokhozyaistvennoi akademii. 2019;6. 120-129 p. DOI:https://doi.org/10.34677/0021-342kh-2019-6-120-129.
15. Nettevich ED. [The potential yield recommended for cultivation in the Central region of the Russian Federation varieties of spring wheat and barley and its implementation in the conditions of production]. Doklady Rossiiskoi akademii sel'skokhozyaistvennykh nauk. 2001; 3. 50-55 p.
16. Noskov AN, Batakova OB, Korelina VA. [Comparative evaluation of hybrid forms of spring barley in terms of yield and adaptive properties in the conditions of the Northern region of the Russian Federation]. Zemledelie. 2022; 1. 35-39 p. DOI:https://doi.org/10.24412/0044-3913-2022-1-35-39.
17. Dospekhov BA. Metodika polevogo opyta s osnovami statisticheskoi obrabotki rezul'tatov issledovanii. [Methods of field experience with the basics of statistical processing of research results]. Moscow: Kolos. 1979. 416 p.
18. Tulinov AG, Lobanov AYu. [Results of testing potato hybrids in breeding nurseries in the Komi Republic]. Agrarnaya nauka. 2021; 7-8. 85-88 p. DOI:https://doi.org/10.32634/0869-8155-2021-351-7-8-52-60.
