Статья: Роль генотипического фактора в изменчивости размерных признаков сортообразцов Vicia faba L. при интродукции в условиях Равнинного Дагестана

Роль генотипического фактора в изменчивости размерных признаков сортообразцов Vicia faba L. при интродукции в условиях Равнинного Дагестана

Али Джалалудинович Хабибов

Написат Шуайбовна Шуайбова

Аннотация

сортообразец генотипический ростовой изменчивость

После успешного прохождения интродукционного испытания в условиях Низменного Дагестана (Кумторкалинский район, зимнее пастбище Гунибского р-на, урочище Хумтуп, 50 м высоты над ур. м., С. Ш.- 43о02'45'' и В. Д. - 47о13'50'') проведён сравнительный анализ структуры изменчивости шести размерных признаков четырёх сортообразцов Vicia faba L. (1753), семена которых были получены из Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) (г. Санкт-Петербург). Работа выполнена на популяционном уровне с использованием суммарной статистики, корреляционного и дисперсионного анализов. Отмечены и выделены наиболее пластичные и устойчивые размерные признаки этой культуры. Определена роль генотипического фактора - сортового разнообразия в структуре изменчивости шести размерных (ростовых) признаков четырёх сортообразцов в условиях Низменного Дагестана. Выявлены существенные различия t-критерия Стьюдента средних значений признаков, их достоверные корреляционные связи. Отмечено существенное влияние сортового разнообразия почти с одинаковой силой (19,5-21,9 %) (на 95,0 %-ном уровне достоверности) на изменчивость преобладающего большинства учтенных размерных (ростовых) признаков. Максимальный показатель компоненты дисперсии (34,3 %) установлен для длины междоузлия, у средних значений сортообразцов которой размах относительной изменчивости колеблется от 13,4 до 19,4 %.

Ключевые слова: сорта Vicia faba L., размерные признаки, средние значения, изменчивость, корреляции, t-критерий Стьюдента, Низменный Дагестан

The role of the genotypic factor in the variability of size traits of Vicia faba L. varieties during introduction in the conditions of Plain Dagestan

Ali Ja. Khabibov, Napisat Sh. Shuaibova

Abstract

After successful introductory test in the conditions of Lowland Dagestan (Kumtorkalinsky district, winter pasture of the Gunib district, Khumtup tract, 50 m above sea level, N.Sh. - 43 о02'45'' and E.D. - 47о13'50'') a comparative analysis of the structure of variability of six dimensional traits of four varieties of Vicia faba L. (1753) was conducted. The seeds were obtained from the All-Russian Institute of Plant Genetic Resources named after N.I. Vavilov (St. Petersburg). The work was performed at the population level using summary statistics, correlation and dispersion analyses. The most flexible and stable dimensional features of this crop are noted and highlighted. Varietal diversity in the structure of variability of six dimensional (growth) traits of four varieties under the conditions of Lowland Dagestan was determined. Significant differences in Student's t-test of average values of features and their credible correlations were revealed. A considerable impact of varietal diversity was noted with almost the same strength (19.5-21.9%) (at a 95.0% confidence level) on the variability of the vast majority of the dimensional (growth) traits. The maximum indicator of the dispersion component (34.3%) was established for the length of the internode. The relative variability for the average values of the variety samples ranges from 13.4 to 19.4%.

Keywords: Vicia faba L. varieties, dimensional traits, average values, variability, correlations, Student's t-test, Lowland Dagestan

Введение

Общеизвестно, что группа зернобобовых культур являются чрезвычайно важным источником кормового растительного белка, и основным достоинством их считают весьма высокое содержание его в них. Кроме того, по значимости и распространённости они, занимая второе место, уступают только зерновым злакам. При этом плоды их собирают исключительно в целях использования сухих зёрен. К данной группе относятся: горох, чечевица, фасоль, чина, соя, нут, кормовые бобы, люпин, маш, арахис, вигна и др. Из данной группы как ценной, значащей белковой и древней культурой выделяются кормовые (русские, конские) бобы - Vicia faba L. (1753) (= Faba bona Medik.) семействаFabaceae. Они заслуживают исключительного внимания как продовольственная и кормовая культура, поскольку из зерновых бобовых культур дают самые высокие урожаи семян с большим содержанием (до 35 %) белка [4].

V. faba является единственным видом в роде растений Faba L. и представляет культуру как однолетнее перекрёстно опыляемое растение с высотой 1-1,5 м [1]. Кормовые бобы пищевого и кормового направления распространены во всех странах умеренных поясов, а в бывшем СССР - почти повсюду. Кроме того, весьма богато и их сортовое разнообразие. В настоящее время в мире известно свыше 450 сортов этой культуры, которые отличаются как по хозяйственному назначению, так и морфологическим признакам и свойствам, преимущественно по величине и массе, окраске кожуры, размерам и форме семян. В то же время все возделываемые в разных странах бобы под воздействием почвенно-климатических условий и деятельности человека обособились в три хорошо выраженные эколого-географические группы: северная, среднерусская и высокогорная. Vfaba разводятся на огородах во всех районах, и распространены широко на юге - преимущественно на полях, где поднимаются до 3500 м н.ум. и выше (Памир - Алтай), на севере - в огородах. Как подчёркивают все специалисты, когда-либо имевшие дело с ними, главным и существенным недостатком этой культуры является продолжительный и растянутый вегетационный цикл развития, и по этому признаку различают ранне-, средне- и позднеспелые сорта.

Данная работа посвящена выяснению роли сортового разнообразия в структуре изменчивости шести размерных признаков четырёх сортообразцов этой культуры с четырёхгранным стеблем в условиях интродукции в Низменном Дагестане (50 м н.ум.) (рис. 1, В). Некоторые результаты интродукционного испытания и сравнительного анализа структуры вариабельности размерных признаков другого культивара этого же семейства Vigna unguiculata (L.) Warp. в этих же условиях нами были изложены ранее [12].

Материал и методы исследования

Материалом для настоящей работы послужили семена пяти сортообразцов Vfaba, полученные из Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) (г. Санкт-Петербург). Сортообразцы различались как по морфологическим показателям, так и по экологическим особенностям. Краткая характеристика исходного материала и предварительные результаты испытания сортообразцов представлены в табл. 1. Посевной материал представлял сортообразцы данной культуры отечественной и зарубежной селекции с разными сроками хранения семян. Интродукционное испытание пяти сортообразцов этого вида 17.05.2019 г. проводилось в условиях Низменного Дагестана (Кумторкалинский район, зимнее пастбище Гунибского р-на, урочище Хумтуп, 50 м н.у.м., С. Ш. - 43о02'45'' и В.Д. - 47о13'50'').

Таблица 1. Сравнительная характеристика исходного материала сортообразцов V. faba, интродуцированного в Низменном Дагестане 2019 году

Table 1. Comparative characteristics of the source material of varietal sample V faba introduced in Lowland Dagestan in 2019

Источник: составлено авторами по результатам собственных исследований. Source: compiled by the authors on the basis of their own research.

Посев семян был проведен в метровых рядах с расстоянием между ними 40, а между растениями - 20 см (рис. 1, А).

Рис. 1. Посевы сортообразцов (А) и общий вид стебля (В) V. faba в условиях Низменного Дагестана

Fig. 1. Sowings of variety samples (A) and general view of the stem (B) of V faba in the conditions of Lowland Dagestan

Источник: составлено авторами на основании данных исследований.

Source: compiled by the authors on the basis of their own research.

В процессе роста и развития за растениями проводились фенологические наблюдения. После завершения вегетационного цикла у более 20 генеративных побегов, представляющих надземную часть растения без листьев всех сортообразцов были учтены более 20 признаков, которые нами были условно подразделены на три группы: размерные, числовые и весовые. Однако в условиях Равнинного Дагестана сортообразец J№ 609259 «Широкко» селекции ФРГ, по неизвестной нам причине не дал всходы.

Поэтому, в настоящей статье интерпретируется изменчивость шести размерных признаков только четырех сортообразцов этой культуры. Работа выполнена на популяционном уровне, и в результате проведения суммарной статистики получены средние статистические характеристики с последующим использованием методов корреляционного и дисперсионного анализов [3, 5, 6]. Компоненты дисперсии определяли по Н.А. Плохинскому [9]. При проведении части расчётов использовался ПСП Statgraf version 3.0. Shareware, система анализа данных Statistica 5. 5.

Результаты исследования и их обсуждение

Необыкновенно велика роль линейных показателей, поскольку они в совокупности с числовыми и весовыми признаками являются показателями урожая и характеристиками успеха селекционных и агрономических работ [7]. Вместе с тем, эти признаки также одновременно служат главным объектом селекционных и агрономических или зоотехнических работ, поскольку, в конечном счёте, именно с ними связано само понятие продуктивности. Кроме того, эти же показатели становятся важнейшими и при эволюционных и популяционных исследованиях, поскольку они в существенной мере определяют процессы дифференциации и интеграции надорганизменных систем [2, 10, 11].

При сравнительном анализе структуры изменчивости размерных признаков сортообразцов V. faba выяснилось, что эти величины чётко отличаются по главному показателю изменчивости - коэффициенту вариации (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительная характеристика изменчивости размерных признаков сортообразцов V faba при интродукции в условиях Равнинного Дагестана

Table 2. Comparative characteristics of the variability of dimensional characteristics of V faba varieties during introduction in the conditions of Plain Dagestan

Источник: составлено авторами по результатам собственных исследований.

Source: compiled by the authors on the basis of their own research.

Примечание: Здесь и далее. Сортообразцы приведены согласно номерам каталога ВИР В скобках указано число растений, у которых учтены рассматриваемые размерные признаки.

Длина: L1 - стебля до узла с первым плодом; L - растения (стебля) без корня; L2 - плодущей части стебля с верхним не плодущим звеном и L3 - междоузлия. D - толщина у основания стебля; L/D - отношение длины стебля к её толщине. r - коэффициент корреляции между средним значением признака и его относительной изменчивостью.

Note. Here and further. Samples are given according to ARIPGR catalog numbers. Numbers in parentheses indicate the number of plants in which the dimensional characteristics under consideration are taken into account.

Length: Lj - stem to the node with the first fruit; L - plants (stems) without roots; L2 - fruiting part of the stem with the upper non-fruiting link and L3 - internodes. D is the thickness at the base of the stem; L/D is the ratio of stem length to its thickness. Rxy is the correlation index between the average value of a trait and its relative variability.

Минимальные показатели относительной изменчивости данной группы признаков рассматриваемых здесь интродуцентов не совпадают. Однако, наименьшая величина коэффициента вариации (15,9 %) в объединённой выборке (Sn = 44) отмечена для длины растения (четырёхгранного стебля) без корня (L) (рис. 2). Этот показатель, согласно шкале изменчивости С. А. Мамаева (1975), относится к среднему уровню (13 - 20 %) вариабельности [8]. К данной средней степени изменчивости можно отнести и вариабельность двух других учтённых размерных признаков: длины плодущей части стебля с верхним не плодущим звеном (L2) и междоузлия (L3). При этом вариабельность толщины у основания стебля (D) колеблется в широких пределах - от «низкой» до «высокой» ступени. Однако среди рассматриваемых здесь линейных признаков сортообразцов и объединённой выборки (Cv = 48,4 %) самым пластичным оказалась длина стебля до узла с первым плодом (Lt). Для этого показателя по той же вышеупомянутой шкале характерен «очень высокий» (более 40 %) и максимальный уровень вариабельности. Размах крайних средних значений этого признака (Lt) учтённых сортообразцов колеблется от 8,7 до 13,7 см, при среднем значении 10,6 см амплитуды для объединённой выборки (рис. 2).

Признаки / Indicators (C, %): L1 = 48,4; L =15,9; L2 = 17,7; L3= 19,6; D = 22,5; L/D = 18,9.

Рис. 2. Средние значения признаков объединённой выборки V. faba. Длина: L1 - стебля до узла с первым плодом; L - растения (стебля) без корня; L2 - плодущей части стебля с верхним не плодущим звеном и L3 - междоузлия. D - толщина у основания стебля; L/D - отношение длины стебля к её толщине.

Fig. 2. Average values of features of the combined sample of V. faba. Length: L1 - stem to the node with the first fruit; L - plants (stems) without roots; L2 - fruiting part of the stem with the upper non-fertile link and L3 - internodes. D is the thickness at the base of the stem; L/D is the ratio of stem length to its thickness.