Статья: Роль сортового разнообразия в вариабельности признаков сухой биомассы сортов Vicia faba L. в условиях интродукции в Равнинном Дагестане

Роль сортового разнообразия в вариабельности признаков сухой биомассы сортов Vicia faba L. в условиях интродукции в Равнинном Дагестане

Али Джалалудинович Хабибов,

Написат Шуайбовна Шуайбова

Аннотация

растение сорт биомасса дагестан

17.05.2019 года проведёно сопоставление структуры изменчивости девяти весовых и индексных признаков сортов Vicia faba L. при интродукции в условиях Равнинного или Низменного Дагестана. Работа выполнена на популяционном уровне с использованием методов статистики. Рассматриваемые здесь признаки сухой биомассы относятся преимущественно к показателям, которые определяют адаптивную стратегию растения. Выявлены наиболее пластичные и устойчивые признаки биомассы, а также структура (%) надземной части растения и плода. Максимальными средними значениями большинства учтённых признаков выделяется культивар № 2267. Для сухой массы бобов (х₂), семян (х₃) и створок (х₄) двух сортообразцов - № 2264 и № 2399 отмечены весьма сходные и сравнительно высокие значения относительной изменчивости. Для этих же трёх весовых признаков других сортообразцов - № 2398, № 2267 и объединённой выборки установлены также сравнительно сходные, но в меньшей степени выраженные показатели коэффициентов вариации, а также довольно высокие показатели отрицательных корреляций между средней величиной и относительной их вариабельностью. Для репродуктивного усилия (Re) и его эффективности (EfU намечены минимальные величины относительной изменчивости и существенные, на 95 %-ном уровне достоверности, значения отрицательной корреляции между средней величиной и её коэффициентом вариации. Определены различия средних показателей признаков сухой массы и им дана оценка по t-критерию Стьюдента. Оценена роль сортового разнообразия в вариабельности этих признаков. Если на вариабельность сухой массы створок (х₄), «цены» потомка (х₆) и эффективности репродуктивного усилия (^EffRe) данный генотипический фактор существенного влияния не оказывает, то влияние его на изменчивость сухой массы семени (х₅) - максимальное (55,0 %). Выявлены существенные, на различных уровнях достоверности, корреляции между самими весовыми признаками, а также дана оценка их тесноте связи.

Ключевые слова: сортообразцы Vicia faba L., весовые признаки, средние величины, вариабельность, корреляции t-критерий Стьюдента, Равнинный Дагестан

Abstract

The role of varietal diversity in the variability of dry biomass traits ^icia faba L. varieties) under introduction conditions of Plain Dagestan

Ali Ja. Khabibov, Napisat Sh. Shuaibova

The structure of variability of nine weight and index traits of Vicia faba L. varieties was collated during introduction in the conditions of Plain or Lowland Dagestan (May 17, 2019). The work was carried out at the population level using statistical methods. The features of dry biomass considered here are mainly related to the indicators that determine the plant adaptive strategy. The most plastic and stable features of the biomass, as well as the structure (%) of the above-ground part of the plant and fruit were revealed. Cultivar No. 2267 stands out with the maximum average values in the majority of the considered traits. Similar high values of relative variability were noted for the dry weight of beans (x2), seeds (x3) and valves (x4) of two variety samples (No. 2264 and No. 2399). For the same three weight characteristics of other variety samples (No. 2398, No. 2267) and the similar combined sample, relatively, but to a lesser extent expressed indicators of variation coefficients, as well as rather high indicators of negative correlations between the average value and their relative variability were also established. The minimum values of relative variability and significant (at the 95% confidence level) negative correlation values between the mean value and its coefficient of variation were outlined for the reproductive effort (Re) and its efficiency (EffRe). Differences in the average indicators of the dry mass signs were determined and they were evaluated according to the Student's t-test. The role of varietal diversity in the variability of these traits is assessed. If this genotypic factor does not have a significant effect on the variability of the dry weight of the valves (x4), the “price” of the offspring (x6) and the efficiency of the reproductive effort (EffRe), then its effect on the variability of the dry weight of the seed (x5) is maximum (55.0% ). Significant (at various levels of reliability) correlations between the weight signs are revealed. An assessment of their connection closeness is made.

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

Введение

Общеизвестно то, что из группы более 60 видов зернобобовых культур (Fabaceae), которые известны в мировом земледелии и по значимости и распространённости уступают только злакам, наиболее важными и общезначимыми были и остаются: соя - Glycine max; фасоль - Phaseolus; горох - Pisum; чечевица - Lens; бобы кормовые - Faba [1].

Бобы кормовые (русские, конские, огородные, обыкновенные) - Vicia faba L. (1753) (= Faba bona Medik.) являются ценной белковой, древней и важной сельскохозяйственной и зернобобовой культурой. Они заслуживают особого внимания в качестве продовольственной и кормовой культуры, поскольку из зернобобовых культур дают самые высокие урожаи семян с высоким (до 35 %) содержанием белка [2]. Кроме того, они наряду с другими бобовыми культурами усваивают азот воздуха и обогащают почву, оставляя более 50 кг связанного азота на 1 га [3].

Бобы кормовые являются единственным видом в роде Faba L. и известны они только в культуре, поскольку в естественном виде они не встречаются. Данный вид, будучи хорошим медоносом, представляет собой однолетнее перекрёстноопыляемое растение с прямостоячим четырёхгранным полым стеблем, с высотой до 1,5 м и ветвится только у основания (рис. 1, С) [4]. Родиной его считают Средиземноморье. В настоящее время в мире выведено более 450 сортов этой культуры, которые отличаются по хозяйственному использованию, морфологическим признакам и свойствам. Главным образом сорта различают по величине, окраске кожуры, размерным и весовым признакам и форме семян. Сортовой материал Vfaba разные авторы подразделяют также по различным факторам или показателям:

- по размерам семян: мелкосеменные сорта, МТС = 400-650 г; среднесеменные, МТС = 650-800 г; пищевые или овощные с крупными семенами, МТС = 1300-2300 г [5];

- эколого-географическим условиям: северная, среднерусская и высокогорная группа [2];

- по длительности вегетационного цикла развития: ранне-, средне- и позднеспелые сорта и т. д.

Результаты ранее проведённого нами интродукционного испытания c 58 сортами отечественной и зарубежной селекции, полученные из Всероссийского института растениеводства (ВИР) им. Н.И. Вавилова (г Санкт-Петербург) на террасированных участках северного склона Гунибской экспериментальной базы (1950 м н.у.м.) Горного ботанического сада ДФИЦ РАН, показали, что всхожесть семенного материала и этой культуры зависит от сроков хранения семян [6]. По мере возрастания сроков хранения семян, согласно последним и представленным впервые здесь результатам расчётов, всхожесть семенного материала сортов этой культуры, как и у многих культурных растений, существенно, на самом высоком (99,9 %) уровне достоверности, теряется, поскольку между ними отмечена отрицательная (r_xy= -0,82***, при df=n - 2 =13) корреляционная связь. Среди испытанных сортообразцов этой культуры крайние - максимальные и минимальные варианты по биомассе (мг) ста семян (МСС) представляли образцы из Сирии и Индии (табл. 1).

Таблица 1

Результаты сравнения средних показателей МСС крайних сортообразцов V. Faba по t-критерию Стьюдента Table 1 Results of comparison of the average MSS of the extreme varieties of V faba according to the Student's t-criterion

Источник: составлено авторами по результатам собственных исследований.

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

При этом местные формы (сорта) этого вида, которые относятся к дагестанскому подвиду, занимали промежуточное положение. Полученные различия по МСС всех вариантов сравнения по t-критерию Стьюдента существенны на самом высоком уровне достоверности. Однако значение последнего показателя крайних вариантов (46,573***) данного признака в 1,393 и 1,470 раза превышает таковых двух других сравнений с образцом из Дагестана, семенам которого характерны как круглая форма, так и черный цвет кожуры, и общесреднее значение по МСС (рис. 1, А).

Настоящее исследование посвящено оценке роли генотипического фактора - сортового разнообразия в изменчивости весовых признаков четырёх сортообразцов Vfaba в условиях Низменного или Равнинного Дагестана. А весовые признаки сами характеризуются в 2-3 раза большим уровнем изменчивости, чем линейные размеры органа. В то же время весовые признаки, являясь главным объектом селекционных и агротехнических или зоотехнических работ, связаны в конечном итоге с понятием продуктивности. Они вместе с морфологическими показателями также являются «атрибутами урожая и мерилами успеха селекционных и агротехнических программ» [7, с. 4]. «Эти же признаки становятся важнейшими и при эволюционных и популяционных исследованиях, поскольку они в существенной мере определяют (и на них отражаются) процессы дифференциации и интеграции надорганизменных систем» [7, с. 210]. Кроме того, как в области химии свойства простых веществ, а также формы и свойства химических соединений зависят от величины атомных весов элементов, так и в биологии «... масса биологических объектов является одновременно и мерой инерции, гравитации и мерой скорости или интенсивности обменных процессов, обеспечивающих жизнедеятельность организмов» [8].

Материал и методы исследования

Для данной работы материалом послужил семенной материал из пяти сортообразцов Vfaba, которые были получены из Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР) (г. Санкт-Петербург). Семена этих культива- ров чётко различались, как по морфологическим показателям, так и по экологическим особенностям. Краткая характеристика исходного материала представлена в табл. 2. Посевной материал представлен сортообразцами 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 Гунибс- кого р-на, урочище Хумтуп, 50 м н.у.м., С. Ш.- 43^о02'45" и В.Д. - 47^о13'50").

Посев семян был проведен в метровых рядах с расстоянием между ними 40, а между растениями - 20 см (рис. 1, В). После завершения полного вегетационного цикла у более 10 генеративных побегов, представляющий надземную часть без листьев растения, всех сортообразцов были учтены более 20 признаков, которые нами были условно подразделены на три группы: размерные, числовые и весовые. Дополнительно также были вычислены индексные или относительные показатели.

Таблица 2

Сравнительная характеристика исходного материала сортообразцов V. faba, интродуциро- ванного в Низменном Дагестане (50 м высоты над ур. м.) в 2019 году [Хабибов, Шуайбова, 2022] Table 2 Comparative characteristics of the source material of V faba cultivars of Lowland Dagestan (50 m above sea level) in 2019 [Khabibov, Shuaibova, 2022]

Источник: составлено авторами по результатам собственных исследований [11]. Source: compiled by the authors on the basis of their own research [11]

А В С

Рис. 1 А - семена дагестанской (чёрные) и сирийской (белые) селекции. В - посевы сортообразцов и С - общий вид растений V faba с прямостоячим четырёхгранным и полым стеблем в условиях Низменного Дагестана Fig. 1 A - seeds of Dagestan (black) and Syrian (white) selection. B - cultivar crops and C - a general view of V faba plants with an upright tetrahedral and hollow stem in the conditions of Lowland Dagestan

Источник: из архива авторов

Source: from the authors' archive

Однако в условиях Низменного Дагестана сортообразец № 609259 «Широкко» (селекции ФРГ) по неизвестной нам причине не дал всходы. Работа выполнена на популяционном уровне, и в результате проведения суммарной статистики корреляционного и дисперсионного анализов получены как средние статистические характеристики учтённых признаков, так и показатели связи, а также силы влияния сортового разнообразия на изменчивость учтённых признаков [9]. Также были вычислены различия средних значений учтённых признаков по t-критерию Стьюдента. Компоненты дисперсии или долю влияния определяли по Н.А. Плохинскому [10]. При проведении расчетов использовались ПСП Statgraf version 3.0. Shareware, система анализа данных Statistica 5.5.

В данной работе дана оценка структуре изменчивости только 9 весовых и индексных признаков, преимущественно генеративной сферы, четырёх сортообразцов этой культуры при интродукционном испытании в условиях Равнинного Дагестана (50 м н.у.м.). Некоторые определённые результаты структуры изменчивости других размерных признаков этих же сортообразцов в этих же условиях Низменного Дагестана нами были сообщены и ранее [11].