вступ
В Україні вирощують щорічно 3,0-4,0 млн. га ячменю ярого. У роки масового пересіву загиблої озимини площі під ярим ячменем можуть подвоюватись, а в південних регіонах - зростати навіть у 5-7 разів [1]. Ячмінь озимий традиційно вирощувався на площі 300-450 тис. га. Однак, в останні роки намітилась тенденція до розширення площ під цією культурою. Так, у 2006 р. зібрана площа ячменю озимого в Україні становила 418,7 тис. га, у 2008 р. - 853,0 тис. га, під урожай 2009 р. було засіяно - 1254,4 тис. га.
Селекція робить значний внесок у підвищення продуктивності і якості сільськогосподарських культур. Прогресу у підвищенні врожайності зернових культур у Європі за останні 50 років досягнуто за рахунок взаємодії процесів удосконалення технології і впровадження нових сортів, при цьому внесок селекції становив 20,1-33,0%.
Спеціальними дослідженнями встановлено, що внесок селекції у досягнуте, в останні роки зростання урожайності ячменю ярого становить більше 55 % [2]. Проте характерною рисою виробництва зерна ячменю в Україні завжди були несталість врожаїв і валових зборів зерна через нестабільність умов вирощування. За даними академіка А.А. Лінчевського їх щорічне варіювання досягає 193 % [3].
В останні роки в умовах Лісостепу України почастішали випадки прояву екстремальних погодних умов - аномально жарких (посуха) чи аномально холодних (зливи, шквали) на протязі вегетації рослин ячменю ярого (на різних етапах органогенезу). Збільшилась також і частота епіфітотій листостеблових хвороб, внаслідок чого значно зросла роль стійких сортів в інтегрованому захисті ячменю від патогенів [4].
Створення сортів, адаптованих до умов сьогодення, вимагає поєднання в генотипі стабільного прояву елементів структури врожаю за роками та стійкості до біотичних і абіотичних факторів.
Світове різноманіття ячменю ярого має достатній генетичний запас необхідних ознак та властивостей для виконання цього завдання.
Серед зразків, що вивчались в умовах Миронівського інституту селекції пшениці ім.. В.М. Ремесло НААН, уперше в контрастних за гідротермічним режимом роках виділено нові джерела селекційних ознак: із стабільним проявом продуктивного кущіння, озерненості, маси зерна з колоса і маси 1000 зерен; стійкості до вилягання, імунності проти борошнистої роси (донори mlo-стійкості), стійкості проти карликової іржі, смугастої, сітчастої, темно-бурої плямистостей та їх поєднання.
Виділені джерела рекомендовано залучати в селекційний процес для створення сортів, адаптованих до умов правобережного Лісостепу України.
Селекційний матеріал для кожної зони потрібно створювати на основі місцевого асортименту з постійним поліпшенням за рахунок інших генотипів [4]. Світові генетичні ресурси рослин розглядаються в цьому контексті як основне джерело поліпшення сільськогосподарських культур у найближчі десятиліття [5-6]. Генетичне різноманіття рослин є одним з основних заходів забезпечення продовольчої, енергетичної, екологічної безпеки України [7] Повне розкриття потенціалу генетичних ресурсів за основними біологічними і селекційними ознаками дасть змогу забезпечити генетичну базу для реалізації селекційних програм різних напрямків [5].
Таким чином, вивчення світового генофонду ячменю ярого є невід'ємною складовою при створенні нових високопродуктивних кормових та пивоварних сортів.
Метою дипломної роботи є вивчення господарсько цінних ознак і властивостей нових сортів ячменю ярого селекції МІП з метою залучення їх в селекційний процес. Під час перебування на виробничій практиці у відділі селекції (лабораторія селекції ячменю) я приймала участь у проведенні наукових досліджень і мені надано право використовувати матеріали для написання дипломної роботи.
Я вдячна завідувачу лабораторії Гудзенку Володимиру Михайловичу за надану мені допомогу у зборі та оформленні наукової літератури.
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1 Продуктивність ячменю ярого
Продуктивність рослин з одиниці площі є основним показником, що характеризує господарську цінність створюваних сортів. Поєднання в одному генотипі продуктивності і стійкості до стресових чинників навколишнього середовища є найбільш нагальним завданням у сучасній селекційній роботі, зокрема з ячменем.
У селекції на врожайність береться до уваги складний комплекс фізіологічних, морфологічних, біологічних та інших ознак і властивостей, що визначають її рівень у конкретних умовах вирощування. Основою є структура врожаю, що складається з числа рослин на одиницю площі і кількісних ознак окремої рослини (продуктивна кущистість, число зерен у колосі, маса 1000 зерен). Аналізуючи структуру врожаю за її складовими, селекціонер виявляє недоліки сорту і відповідно до цього визначає потребу у вихідному матеріалі для гібридизації [18].
Ряд дослідників відзначають провідну роль продуктивної кущистості у формуванні високопродуктивних агроценозів ячменю [19-26]. Водночас встановлено, що важливим є не лише високий коефіцієнт продуктивного кущіння, а й вирівняність стеблостою [27]. Продуктивна кущистість визначається генотипом сорту, але має високу варіабельність за різних умов вирощування [21, 23]. Відмічено, що зниження елементів габітусу рослини за несприятливих умов відбувається, як правило, в такій послідовності: продуктивна кущистість, загальна кількість листків, висота стебла, листкова поверхня. Тобто, в першу чергу під дією екстремальних факторів нестійкі рослини "скидають" бічні стебла [28]. Тому стабільність продуктивного кущіння ячменю за дії різних умов певним чином можна розглядати як один з показників адаптивності та біологічної стійкості сорту [21, 29].
1.2 Стан досліджень і результати в світі
Ячмінь в Україні та інших державах СНД та Європи завжди був провідною зернофуражною культурою [2]. Собівартість його виробництва нижча, ніж усіх інших зернових культур, а зерно є найзбалансованішим за амінокислотним складом. В Україні щороку вирощується 3-4 млн. га ярого ячменю, при масовій загибелі озимини його площі можуть значно зростати за рахунок масового пересіву.
З XVIII ст. по 80-ті роки минулого століття в Європі було створено більше ніж 800 комерційним сортів ярого ячменю різновидності нутанс [3], а видатним досягненням в селекції ячменю став сорт Diamant, що вирізнявся короткостебельністю, інтенсивністю кущення і підвищеним числом продуктивних стебел на їм2. При цьому потенціал урожайності сортів подвоївся, висота стебла зменшилась від 100-105 до 70-75 см, зросла стійкість проти грибкових хвороб, поліпшилися технологічні пивоварні показники якості зерна ярого ячменю. Завдяки цілеспрямованій селекційній роботі створено донори стійкості проти борошнистої роси, сітчастого гельмінтоспоріозу, карликової іржі, жовтої іржі, ринхоспоріозу тощо.
На основі вивчення історичних джерел та літературних даних було встановлено [4], що свідома селекція ячменю в європейських країнах має понад столітню історію. Вона включала три основні етапи: 1) вивчення та поліпшення місцевих сортів; 2) інтродукцію кращих сортів та поширення методу простої гібридизації; 3) інтродукцію кращих високопродуктивних та стійких сортів і застосування методів складної гібридизації.
Великих успіхів у селекції ячменю, особливо пивоварного, досягли селекціонери багатьох європейських країн. Так у Швеції [5] створено ряд цінних генотипів ячменю, зокрема ультраскоростиглий сорт Магі, еректоїдні мутанти тощо, які широко використовувались селекціонерами інших країн.
У Болгарії [6] з використанням методів комбінаційної селекції й експериментального мутагенезу отримано перспективні лінії озимого ячменю з потенціалом продуктивності 115- 125 ц/га, причому частина з них переважала за морозостійкістю рівень сорту Одеський 31, вони також мали комплекс господарсько-цінних ознак, зокрема стійкість проти ряду хвороб.
Селекціонерами Німеччини створено низку високоякісних урожайних сортів пивоварного ячменю [7,8].
Останнім часом розширюється розуміння того, ЩО; сучасні сорти повинні поєднувати в собі високу адаптивність до несприятливих абіотичних та біотичних умов з достатньою потенційною продуктивністю і здатністю реалізовувати її навіть за неоптимальних умов.
Селекціонерами Російської Федерації останнім часом створено цілу низку нових сортів, що поєднують в собі саме такі властивості. Зокрема, в Зональному НДІСГ Північного Сходу РАСГН створено сорта Дина, Андрей, Джин, Добрый, Эколог, Святогор, Новичок. [9], що вирізняються значним (до 8 т/га) потенціалом врожайності та стійкістю до несприятливих факторів навколишнього середовища. Так сорти Дина, Добрый та Джин вирізняються стійкістю до закислення і підвищеного вмісту іонів AL3 в ґрунті. Сорти Эколог, Андрей, Дина мають групову стійкість проти хвороб, два останні виділяються скоростиглістю.
Успішно ведеться селекція ярого ячменю в КНДІСГ, де створено ряд нових сортів для Краснодарського краю та Північної Кубані, зокрема Мамлюк, Каскад, Пикет, Виконт, Рубікон. При цьому нові сорти ярого ячменю відповідають стандартам на пивоварний ячмінь.
1.3 Історія селекції та сучасний стан в Україні
В Україні селекцією ячменю займається ряд селекційних установ. Зокрема, селекціонерами СП на основі розробленої довгострокової програми селекції ячменю [10], яка включала такі ознаки, як високу стійкість до вилягання, стійкість проти хвороб, поліпшену якість зерна тощо, було створено ряд цінних сортів ярого ячменю, таких, як Одеський 82, Одеський 84, Паллідум 90, Паллідум 75, Первенец, Одеський 100, Нутанс 518, Нутанс 244, Дружба, Муромець, Паллідум 107, Сталкер, Адапт. За всю історію селекції ячменю в СП було створено і занесено до Реєстру 47 сортів ярого ячменю.
Селекція ячменю велась на Чернігівській (Носівській) дослідній станції, де із застосуванням гібридизації і мутагенезу було створено такі сорти, як Чернігівський, Чернігівський 5, Носівський 2, Носівський 6, Носівський 9, Деснянський 8, Чернігівський 7, які досить широко використовувались іншими селекційними установами при створенні нових сортів. На Вінницькій обласній державній дослідній станції з 1953 р. створено сорти: Ільїнецький, Вінницький 3, Вінницький 128, Нутанс 404, Вінницький 6, Вінницький 7, Подільський 8, Подільський 9, Багрянець, Пироговський, Подільський 14, Каштан, Подолян, Надійний, Терен, Неофіт, Лотос.
У Миронівському інституті пшениці започаткована селекція ячменю з 1973 р. За цей час створено і передано на державне сортовипробування ряд сортів ярого ячменю: Miscpo 2, Мікро З, Миронівський 66, Миронівський 140, Пам'ятний, Миронівський 86, Миронівський 92, Цезар, Аскольд, Соборний, Персей, Сонцедар, Миродар, Юкатан, Хадар, Псьол, Авгій.
.3 Селекційна робота в Миронівському інституті пшениці
При різних напрямках селекції ярого ячменю нові сорти повинні в першу чергу відповідати ряду спільних вимог - мати високу продуктивність, реагувати на поліпшення агрофону, бути стійкими до вилягання, осипання, ураження хворобами і пошкодження шкідниками.
Одна з головних вимог до нових сортів - давати більший (порівняно з районованими раніше сортами) урожай зерна в різні за погодними умовами роки.
Продуктивність - ознака системи і при реалізації генетичного потенціалу продуктивності біотипу в популяції значною мірою втрачає своє самостійне значення [11]. Підвищення одних компонентів урожайності за рахунок селекції може супроводжеватися зниженням інших компонентів. Ці компоненти можуть бути ознаками ценотичного (щільність стеблостою), кущення, площа листової поверхні на 1 м2, маса 1000 зернин), організменного (висота рослин, довжина колоса, кількість зерену колосі, маса зерен з колоса), фізіологічного (інтенсивність фотосинтезу, площа листової поверхні окремого стебла, стійкість до певних абіотичних факторів) та біохімічного (ефективність засвоєння поживних речовин, атрагуюча здатність колоса) рівнів.
У процесі дослідної роботи ми ставили завдання виділити вплив на урожай найцінніших елементів його структури, а також вивчити поєднання ряду ознак (числа зерен у колосі і його довжини, продуктивного і загального кущення, висоти головного стебла) з продуктивністю колосу і рослини.
Для виконання роботи було проаналізовано 15 константних, різних за походженням ліній. По кожній з них структуру урожаю визначали не менш ніж у 100 рослин, а потім - середню величину за кожною ознакою.
Щоб більш повно виявити вплив тієї чи іншої ознаки на продуктивність, провели аналіз структури урожаю, отриманого в різні за погодними умовами роками (дуже посушливому 1998 і вологому 2003). У результаті проведених досліджень встановили, що високий позитивний зв'язок існує між кількістю зерен у головному колосі і його продуктивністю. Так коефіцієнт кореляції цих ознак у всіх ліній, що вивчалися, був дуже високим як в посушливому (г= + 0,86 ± 0,07), так і вологому році (г= + 0,89 ± ±0,08). Продуктивність колоса, на нашу думку, більше залежить від числа зерен у ньому.
Суттєвого кореляційного зв'язку з масою 1000 зернин не спостерігалось. На наш погляд, високопродуктивними можуть бути сорти з різним рівнем останньої. Але при бракуванні селекційного матеріалу, перед початком збирання врожаю, ми віддаємо перевагу сортам, здатним формувати високу масу 1000 зернин в умовах недостатньої забезпеченості вологою в період наливу-дозрівання.
Нами не було виявлено негативного впливу на урожай зерна від загального кущення. У посушливому 1998 р. коефіцієнт кореляції між цією ознакою і продуктивністю (г= + 0,58 ± 0,08) був навіть дещо вищим, ніж у вологі роки. На наш погляд, це можна пояснити тим, що сорти, які добре кущаться в посушливі роки, краще переносять несприятливу побічну дію засухи - пошкодження шведською мухою і кореневими гнилями. Крім того, вони володіють здатністю, залежно від умов року, самим визначати величину продуктивного кущення, знижуючи її в посуху. Результати досліджень із взаємодії основних параметрів продуктивності продемонстрували, що найбільше значення в структурі урожаю ярого ячменю в умовах Лісостепу України мало число зерен у колосі і маса зерна з рослини.
Висота рослин і маса 1000 зернин не є визначальними факторами при відборах на продуктивність. Рівень їх слід визначати, виходячи із цілей вирощування культури (на корм, для пивоваріння).
За 1996-2002 pp. у лабораторії виділено колекційні зразки з підвищеною продуктивністю колосу: Надія, Лінія 7, Лінія 1027, Сувенір, Джерело, Бадьорий, Пролісок (Україна); Ра-мос, Суздалец (Росія); Гранал 447 (Казахстан); Forum (Словаччина); KM 729/75 (Чехія); SV 87480 (Швеція); UA 0802879 (Мексика). Сорти з високим продуктивним кущенням: Аскольд, Цезар, Галактик, Носівський 21, Звершення, Галатея, Надія (Україна); Баган, Дивный, Ельф (Росія); Delibes (Естонія); Mobek (Польша); Stina (Данія).
За 1996-2002 pp. виділено джерела адаптивності та стабільності, які формували високий урожай у різних екологічних умовах: Серпневий, Харківський 102, Винахід, Екс. 76/94, Корсар, Адапт, Стрункий (Україна); Оренбургский 15, Оренбургский 16, Тарский, КНИИСХ 91, Виконт (Росія); Мареся (Білорусь); KM 184 (Чехія); STH 66/81 (Польща); Albert 20/27 (Швеція); Novosadski 310 (Югославія).
Виділені сортозразки використовуємо як вихідний матеріал для створення високоврожайних сортів ярого ячменю. Так за період з 1995 по 2007 р. внесено в Держреєстр сортів рослин України наступні сорти; Миронівський 86, Миронівський 92, Цезар, Аскольд, Соборний, Персей, Сонцедар, Юкатан.
Сорти Авгій, Миродар, Хадар, Псьол передано на державне сортовипробування.
Перспективні лінії: нутанс 2359/95 - Kara X Тайна, нутанс 1996/94 - 91л-3 X Азимут, нутанс 2445/96 - Defra x Sewa, нутанс 1744/93 - [(KM 1192 X A6aBa)XAlg]xA6aBa, нутанс 2995/98 Trophee х Нутанс 80, нутанс 3202/99 - KaraxDomst 41221/76, нутанс 2876/97 - (Hockey x Романтик) XФотон, нутанс 2079/95 - MamixBobro відзначаються високою стабільністю і пластичністю, навіть у роки з несприятливими погодними умовами для вирощування ячменю, їх урожайність залишається доволі високою. Вони можуть бути претендентами на нові сорти.
1.4 Короткостебловість та стійкість сортів ячменю до вилягання
Селекція на урожайність в умовах інтенсивного землеробства неможлива без підвищення стійкості до вилягання. В останні роки у підвищенні цієї важливої властивості шляхом селекції маємо певний прогрес. Однак в цілому слід вимагати більшого. Особливо сильна ще ламкість стебел під впливом вітрів і проливних дощів.