Изучение сортовых ресурсов рапса для выработки интегральных показателей идеотипа культуры в Республике Казахстан 06. 01. 05- селекция и семеноводство

УДК:633.853:631.527:665.3 На правах рукописи

06.01.05- селекция и семеноводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена в ТОО «Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Абугалиева А. И.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, академик НАН РК

Мейрман Г.Т.

кандидат сельскохозяйственных наук

Сарсембаева А.Ш.

Ведущая организация: Казахский Национальный

Аграрный Университет

Защита состоится « 10 » декабря 2010 г. в « 14 » часов на заседании диссертационного совета ОД 55.05.01 при ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства» по адресу: 040909, Алматинская область, Карасайский район, п. Алмалыбак, ул. Ерлепесова 1, ТОО «Казахский НИИ земледелия и растениеводства».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТОО «КазНИИ ЗиР»

Автореферат разослан « 09 » ноября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук ___________________ Булатова К.М.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Агропромышленный комплекс (АПК) - ведущая отрасль экономики Казахстана. Главная его цель - обеспечение продовольственной безопасности страны на основе производства конкурентоспособной продукции и повышения эффективности производства, для удовлетворения потребностей в продуктах питания и промышленности сырьем.

В условиях диверсификации производства поиск продукции, обеспечивающей рентабельность растениеводства, наиболее актуален для сельскохозяйственных производителей республики. Важное место в решении этой проблемы принадлежит рапсу, занимающему третье место в мире после сои и хлопчатника (Олаф Гауе, 2009 г).

Решение важных народнохозяйственных проблем в обеспечение населения растительным маслом и животноводство кормовым белком - увеличение производства маслосемян рапса. В связи с этим исследования, нацеленные на повышение продуктивности рапса, увеличение урожайности, энергетической и экономической эффективности производства на основе определения морфо-биологических и хозяйственно-ценных признаков наиболее конкуренто-способных для условий Республики Казахстан - актуальны (Шинтимиров М., 2010 г., Савенков В.П., 2007 г).

В Казахстане начата работа по выявлению морфологических и хозяйственно-полезных параметров рапса и научному обоснованию характера изменения биохимического состава семян и вегетативной массы под влиянием агроклиматических условий зоны выращивания, что сдерживает его использование в земледелии. До настоящего времени не решена проблема выявления идентифицирующих параметров культуры, имеющая важное народнохозяйственное значение при планировании севооборота и набора культур, что определяет актуальность и необходимость проведения данной работы.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

• 
  Изучить разнообразие сортов и гибридов рапса, используемых в мире, определить его морфологические и биологические особенности. Оценить возможность использования мирового разнообразия ярового рапса в качестве стратегической культуры в процессе диверсификации производства зерна.
  
• 
  Определить характер изменчивости, динамику биохимических показателей качества семян ярового рапса в зависимости от климатических факторов условий и установить взаимосвязь морфологических и биологических признаков с основными показателями, определяющими продуктивность.
  
• 
  Определить идеотип рапса, максимально пригодный для использования его в условиях Республики Казахстан. Дать качественную оценку возделывания ярового рапса в условиях Казахстана.
  
• 
  Изучить возможности идентификации генотипов рапса в условиях Казахстана по методикам международных классификаторов, принятых Международной Конвенцией защиты селекционных достижений.
  

Впервые в Казахстане проанализирован потенциал рапса по морфологическим и хозяйственно - биологическим параметрам. Обосновано использование идеотипа рапса для отбора высокопродуктивных генотипов с высоким потенциалом урожайности на основе его сравнительного многомерного анализа, ранжирования сортов по количеству и качеству масла, тестированию по международным классификаторам (дескрипторам) морфологическим показателям с учетом их стабильности, средовой изменчивости и коэффициента регрессии.

Обоснована интегральная оценка качества хозяйственной ценности рапса по содержанию жира и составу жирных кислот с учетом требований стандартов на растительное масло пищевого и технического назначения как основа идеотипа ярового рапса.

Осуществлена классификация (ранжирование) сортов рапса по количеству и качеству жира, согласно параметрам модели.

Выделены генотипы рапса по основным фенологическим, морфологическим и качественным показателям и комплексу этих признаков, рекомендованные для использования в качестве исходных форм в селекции и как высокопродуктивные в производстве.

• 
  обоснование модели генотипа ярового рапса, максимально адаптированного к почвенно-климатическим условиям Республики Казахстан и соответствующий современным требованиям мирового рынка по морфологическим признакам, потенциалу продуктивности, качества и стабильности их формирования;
  
• 
  выделение генотипов рапса, оригинальных по отдельным признакам ООС, продуктивности, содержанию жира и составу жирных кислот.
  

Материалом исследования послужили 60 образцов ярового рапса казахстанской, российской, швейцарской, немецкой и американской селекции, проходившие государственное и производственное сортоиспытание в четырех почвенно-климатических зонах обслуживающих основные рапсосеющие зоны (в Северо-Казахстанской области на Казанском и Есильском ГСУ, в Костанайской на Костанайском комплексном ГСУ, в Акмолинской на Шортандинском и в Алматинской на Саркандском и Енбекшиказахском ГСУ) с 1998 по 2009 гг.

Производственное испытание 16 сортообразцов рапса германской, швейцарской и российской селекции проводили на базе и в сотрудничестве с ТОО «Бирлик-Астык» (Шал Акынский район Северо-Казахстанской области). В ТОО «Агрофирме Казэкспортастык» в Акмолинской области, провели производственное испытание перспективных сортов германской селекции в сравнении с допущенными к использованию российскими сортами, в ТОО «Тәуелсіздік» (Талдыкорганский регион Алматинской области) исследовали производственные посевы рапса германской селекции.

Использованы Государственные реестры сортов растений, допущенных к использованию в Казахстане, Кыргызстане, Узбекистане, Таджикистане, Беларуси, Украине, Российской Федерации, Литве, Польше, Германии, Нидерландах, Франции и Канаде за период с 2005 по 2010 годы.

Проанализированы Методики проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность «Рапс - Brassica napus L. Olifera», используемые в Европейском Союзе, Российской Федерации, Беларуси, Украине, Литве, Польше, Германии, Канаде, КНР и Индии. По морфологическим признакам проанализировано 84 сорта, принятых в качестве эталонов в ЕС, Индии, КНР и странах СНГ.
2.2 Методы исследований:

Конкурсное испытание проводилось согласно принятой Методике Государственного сортоиспытания МСХ РК (ГСИ), учет и наблюдения в производственных испытаниях так же, осуществлялись согласно требованиям Методики ГСИ по принятой в хозяйстве технологии.

Охраноспособность - по Методикам проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность «Рапс - Brassica napus L. Olifera»

Лабораторные исследования проведены согласно соответствующим ГОСТам: ГОСТ 10842-89 «Зерно зерновых и бобовых культур и семена масличных культур. Метод определения массы 1000 зерен или 1000 семян», содержание белка по Къельдалю - ГОСТ 10846-91 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка», содержание жира (масличности) - по ГОСТу 10857-64 «Семена масличные. Метод определения масличности» в аппарате Сокслета, жирно-кислотный анализ состава масла из семян сортов рапса - по ГОСТу 30418-96 «Масла растительные. Метод определения жирно-кислотного состава». ГОСТ 30089-93 «Масла растительные. Метод определения эруковой кислоты».

Статистическая обработка данных осуществлялась по алгоритмам и программным средствам, разработанным в лаборатории биометрии и информатики ТОО «Казахского НИИ ЗиР» (Савин и др. 1993 г.) Кластерный анализ осуществлен по мнимому произведению между Евклидовым числом и коэффициентом корреляции (D (1-R)²).

При установлении критериев отличимости между сортообразцами по количественным признакам использован комбинированный многолетний метод (КММ), рекомендованный актом Конвенции UPOV в 1991 г (Документ TG 36/4, 1995 г).

Для классификации сортов по нескольким показателям применена интегральная оценка и методика для вычисления вероятности ошибочного определения индексов признака на подсолнечнике, разработанная Всероссийским НИИ биологической защиты растений Республики Беларусь, как основа и для изучения вариабельности признаков ООС на рапсе (Гронин В.В., 2007 г.)
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3 Хозяйственная полезность, сортоизучение и распространение рапса

Урожайность и валовые сборы рапса значительно варьируют в зависимости от почвенно-климатических условий и уровня материально-технического обеспечения и технологий выращивания. Для их увеличения необходимо определить, какие сорта, с какими хозяйственно - ценными показателями способны обеспечить рынок высококачественным маслосырьем.

Для определения идеальной модели генотипа рапса, максимально приспособленного к местным условиям, проведено сравнение существующих в настоящее время на рынке Казахстана сортов и гибридов рапса основных производителей семян этой культуры.
3.1 Выявление фенологических параметров модели рапса

Фенологические наблюдения за фазами развития растений ярового рапса показали, что их наступление и продолжительность изменяются по годам и зависят от влагообеспеченности, тепла и особенностей сорта.

Для анализа показателей использовали баллы, позволяющие усреднить данные для математической обработки. В результате анализа получена максимальная продолжительность вегетационного периода - 120 дней и минимальная - 84. При обработке информации определен средний показатель - 3 балла, что соответствует 98 - 105 дням. Этот показатель варьирует при изменении погодных условий. По данным многомерного анализа показателей определены параметры идиотипа рапса по продолжительности вегетационного периода, составляющие 90 - 120 дней. Таким образом, из всех проанализированных сортов по признаку продолжительность вегетационного периода из набора выбывают сорта НПЦ 0607, 601 C, НПЦ 0507, СВ 5001, ДК 71-20 кл, не превысив нижнюю границу оптимального периода вегетации как более раннеспелые, а следовательно – менее урожайные.

В результате кластерного анализа весь набор испытываемых сортов классифицирован на 4 неравноценных группы: от сорта НПЦ 0607 до НПЦ ЗР 11109 - 1 группа, от Абилити до Юбилейного - 2 группа, 3 группа включает подгруппы от Сиесты до Лизоры и от Адины до Сафии и 4 от сорта Майбулак до НПЦ ЗР 10909. На дендрограмме (рисунок 1) показана схема уровней сходства-различий сортов рапса по признаку продолжительность вегетационного периода.

D (1-R)²

Зная параметры идеотипа рапса, сопоставляем показатели. Параметрам идеотипа соответствуют следующие сорта: Абилити, Адина, Белинда, Герос, Гладиатор, Джерри, Джером, Калибр, Лариса, Русич, Ликолли, Липецкий, Майбулак, Сенсор, НПЦ ЗР 10909, НПЦ ЗР 11109, НПЦ ЗР 11209, ПР 45 Н72, ПР 45 Н73, Сиеста, Сафия, Хайлайт, Хантер, Хидалго, Юбилейный. При этом сорт Майлы превысил ограничивающий порог по среднему показателю (максимальная высота за годы испытаний 144 см, минимальная – 105 см) сорта Сафия и Майбулак – соответствуют условному идеиотипу по нижнему пределу.

Кластерный анализ, как и по предыдущему показателю, разделил сорта на 3 группы. При этом сорта казахстанской селекции оказались в разных группах. Самая компактная, хотя и многочисленная группа включает три подгруппы (от сорта Гладиатор до Сиесты, от Русич – до НПЦ ЗР 11209 и от Траппер – до сорта Калибр). Вторая группа объединила группу сортов от Абилити до Героса. Третья группа объединила сорта от Лизоры до Белинды.


D (1-R)²

Рисунок 2 - Дендрограмма сходства - различий показателя «высота растений»
Высота прикрепления нижних продуктивных ветвей - важный хозяйственный признак, определяющий высоту среза стебля для сокращения потерь при уборке. Минимальная высота прикрепления нижних ветвей –15 см, максимальная – колеблется в пределах до 72 см, средний показатель равен 2 баллам, соответственно от 26 до 37 см. Учитывая особенности уборки рапса – высота прикрепления нижних продуктивных ветвей на уровне – 40 см будет оптимальной. Сорта Юбилейный, Герос, Хайола 432, Сиеста, НПЦ 0507, НПЦ 0607, Абилити, 601 С, Хидалго превышают отборочный порог.

По всем исследованным фенологическим показателям, выделились сорта: Хидалго, Герос, НПЦ ЗР 11009, Абилити, Майлы, Юбилейный и Сиеста, среднемноголетние показатели которых соответствуют заданным параметрам.

Важнейшая проблема в растениеводстве - обеспечение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Средняя урожайность рапса в Акмолинской области составила 23,7 ц/га, в Костанайской, благодаря высокой урожайности сортов в 2009 году, составила 24,8 ц/га, в Северо-Казахстанской – 23,4 ц/га, в Алматинской - максимальную урожайность продемонстрировали сорта казахстанской селекции Майлы и Сафия. Сорт Сафия показал средний урожай 26,1 ц/га, Майлы -24,6 ц/га, при средней урожайности рапса по области 24,2 ц/га. Наилучший результат соответствует максимальному баллу (5) в числовом выражении составляет от 21,5 до 25,5 ц/га. Этим показателям соответствуют сорта: Калибр, Хидалго, Хантер, Гладиатор, Ликолли, Герос, НПЦ ЗР 11209, НПЦ ЗР 11009, 601 C, НПЦ ЗР 0507.

Дендрограмма урожайности сортов (рисунок 3) классифицировала их на 3 группы: 1 группа объединила сорта от НПЦ 0407 до Хантер, 2 - от Абилити до сорта Кавиар, 3 группа объединила 2 подгруппы - от Липецкого до Золотонивского и от Белинды до Лизоры.


D (1-R)²

Рисунок 3 - Дендрограмма сходства - различий сортов рапса по урожайности
Урожай семян рапса в значительной степени определялся массой семян и числом стручков на растении и количеством семян в стручке. За годы испытаний показатель «масса 1000 семян» варьировал от 1,8 до 5,0 г, средний показатель - 2,9 г. В Акмолинской области средний показатель за весь период испытаний составил 3,9 г, в Алматинской – 4,3 г, в Костанайской от 3,5 до 4,5 г по годам. Максимальный вес семян отмечен у сортов: Калибр, Хидалго, Хантер, Гладиатор, Ликолли, Герос, Абилити, Адина, Юбилейный, Сиеста, ПР 45 H 72, 601 с, НПЦ ЗР 11009, НПЦ ЗР 10909, НПЦ ЗР 11109, НПЦ ЗР 11209, Сенсор, НПЦ 0607 и НПЦ 0507.

Один из основных показателей качества рапса – его масличность. Содержание масла в семенах сортов рапса в среднем по Казахстану составило от 38,0 до 50,7%. Средняя масличность по сортовому генофонду - 46,8% (при стандартном требовании не ниже 40%). Максимальное содержание масла в семенах, по данным испытаний, у сорта НПЦ 0607 составило 47,7 % в 2008 году, у сортов Кавиар, допущенного к использованию в 2003 году и Золотонивский до 50,7%. С учетом потребностей современного рынка и использования интенсивной технологии выращивания рапса содержание жира в семенах для идеотипа рапса устанавливаем не ниже 47,0 %. По содержанию масла в семенах не ниже установленного параметра отличились сорта Гладиатор, Юбилейный, НПЦ 0607, Золотонивский и Кавиар.

Наряду с математической обработки отдельных основных показателей, проведен кластерный анализ по комплексу хозяйственно-полезных признаков и фенологических наблюдений, позволивший определить и подтвердить их взаимосвязь, что отражается на урожае и его качестве. Классификация генотипов рапса по комплексу фенологических, качественных показателей и продуктивности отмечена на рисунке 4.

В государственной агропродовольственной программе Республики Казахстан главная цель - обеспечение продовольственной безопасности страны. Разнообразие агроклиматических условий в Казахстане позволяет возделывать широкий набор сельскохозяйственных культур, в том числе масличных.

Для выращивания рапса в Казахстане наиболее благоприятные по типу и структуре почв, продолжительности светового дня, влагообеспеченности и сумме активных температур - Северо-Казахстанская, северная часть Акмолинской и Костанайской областей.

Пригодность земель для выращивания рапса отмечена на рисунке 5.

Рисунок 5- Распространение рапса на территории бывшего СССР(www:аgroаtlas)

Таблица 2- Пластичность сортов/гибридов рапса в разрезе Государств

SE, Svalöf Weibull AB

SE, Svalöf Weibull AB

SE, Svalöf Weibull AB

* - отмечены Государства, в которых данный сорт допущен к использованию;

Х - отмечены сорта, по которым проводится государственное испытание.