Проект: Изучение физиологических механизмов жаро- и засухоустойчивости озимой пшеницы в условиях Казахстана (2023г.)

по бюджетной программе 217 «Развитие наук», подпрограмме 102 «Грантовое финансирование научных исследований»

Научный руководитель проекта: Академик НАН РК, РАСХН, УААН, доктор биол.наук Уразалиев Р.А.

Задачи проекта:

1. Определение основных физиологических механизмов жаро- и засухоустойчивости у современных сортов озимой пшеницы.

2. Оценка сортов озимой пшеницы отечественной и зарубежной селекции по устойчивости к атмосферной и почвенной засухе.

3. Изучение устойчивости к болезням среди сортов озимой пшеницы с высокой засухоустойчивостью.

4. Создание и изучение жаро- и засухоустойчивых линий озимой пшеницы методом «челночной селекции».

5. Выделение сортов и линии озимой пшеницы, сочетающих высокую жаро- и засухоустойчивость с показателями продуктивности и качества зерна.

Результаты исследований (2023г.)

Определение критериев жаро- и засухоустойчивости озимой пшеницы в условиях южного и юго-восточного Казахстана. Изучение роли отдельных признаков листового аппарата (размеры и форма, восковой слой, сворачивание во время засухи), стебля (длина последнего междоузлия) и колоса (остистость, восковой налет и другие) для повышения засухоустойчивости пшеницы. Установление предельных величин высоты растений, размеров листьев и колоса, способствующие получить высокий урожай в условиях засухи.

Семена сортов высеяны в полевых питомниках по Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (2014г.). Для оценки относительной засухоустойчивости озимой пшеницы использован метод выращивания растений в условиях модельной засухи. К таким условиям относятся опорный пункт «Карой» КазНИИЗиР (жесткая необеспеченная богара) Илийского района Алматинской области. Тип почвы данного опорного пункта – бедный серозем, содержание гумуса – 1,1%, сумма эффективных температур – 3600 °С, годовое количество осадков – 170-210 мм.

Установлены предельные величины высоты растений, листьев и колоса, способствующие получить высокий урожай в условиях засухи. Сорта и образцы озимой пшеницы в 2023году изучены по следующим признакам: высота растений, длина последнего междоузлия, площадь флагового листа, узколистие, сворачивание листьев в трубку и др. (Методические указания, 2018; Amal Ben-Amar et al., 2020)

Изучены роль отдельных признаков листового аппарата (размеры и форма, восковой слой, скручивание во время засухи), стебля (длина последнего междоузлия) и колоса (остистость, восковой слой и другие) для повышения засухоустойчивости пшеницы – 10 сортов озимой пшеницы (Казахстан: Стекловидная-24-,Егемен-20, Момышұлы, Димаш, Вавилов, Мереке 70, Богарная 56,Тәлімі-80, Россия: Гром, Алексеич-, Франция: Евклид). Высота растений в текущем году составила от 66,3см (Евклид) до 108см (Стекловидная 24). Длина последнего междоузлия у сортов варьировалась от 202,3см (Егемен 20) до 28,3см (Момышулы). Длина колоса у исследуемых сортов при климатических условиях 2023года составила от 7,8см (Вавилов) до 10,3 (Стекловидная 24, Тәлімі-80). Для оценки вегетационного состояния сортов озимой пшеницы используется прибор GreenSeeker, позволяющий определить индекс NDVI – Normalized Difference Vegetation Index (Verhulst, Govaerts, 2010. Индекс NDVI при трубковании составила наибольшее у сортов Вавилов, Димаш, Тәлімі-80 – 0,70; наименьшее у Момышулы — 0,55. Площадь флагового листа составила наименьшее у Евклид 8см² и наибольшее у Стекловидной 24 – 15,0 см² и Егемена 20 – 15,6см².

Оценены сорта озимой пшеницы из Казахстана, Украины, России, Франции и Узбекистана по признакам засухоустойчивости и жароустойчивости в различных условиях.

Оценка проводилась на трех фонах: жесткой богаре, обеспеченной богаре и на орошении (влагозарядковый полив).

В засушливых условиях Карой (жесткая богара) урожайность зерна варьировалась от 5,67ц/га (Евклид- Франция) до 12,45ц/га (Егемен -20).

На обеспеченной богаре наибольший урожай показал сорт Стекловидная 24 — 29,0ц/га, наименьший Вавилов – 24,74ц/га

На орошении из изучаемых сортов озимой пшеницы наибольший урожай показал так же  Егемен 20- 43,2 ц/га.

Проведен биохимический   анализ 50 образцов озимой мягкой пшеницы на   жаро- и засухоустойчивость в лабораторных условиях (15 сортов селекционных учреждений Казахстана, России, Франции, Узбекистана и 35 перспективных линий с конкурсного и контрольного селекционных питомников). Образцы проращивались и испытывались в искусственно создаваемых стрессовых условиях имитации засухи (раствор ПЭГ 6000). Экстракты, выделенные из контрольных и опытных проростков оценивались на содержание антиоксидантов (полифенолы) и осмолито (растворимые белки). Выделено 10 образцов (в том числе сорта Стекловидная 24, Егемен, Момышулы, Димаш, Тәлімі-80 и 4 перспективных линий), характеризовавшихся накоплением высокого уровня полифенолов и растворимых белков при стрессовых условиях.    

Сорта и линии озимой пшеницы испытаны на устойчивость к основному заболеванию в регионе – желтой ржавчине (Puccinia striformis f.sp. tritici). Степень поражения растений болезнями оценивается в процентах по шкале Peterson R.F. (1948) с градацией 5, 10, 20, 40, 60 … 100%. Тип реакции к растений оценивается по шкале СИММИТ (1986), при этом указаны оценки 0 (иммунный), R (устойчивый), MR (умеренно устойчивый), МS (умеренно восприимчивый), S (восприимчивый). Устойчивость сортов озимой пшеницы к септориозу (Septoria nodorum) оценена по методике СИММИТ (1992).

Среди допущенных сортов озимой пшеницы наиболее устойчивыми к желтой ржавчине и септориозу были сорта Алия (Прогресс / 2440-48-194), Майра (Г-997/Безостая-1) и Сапалы(Бог.56/Альбид.114) // Крупноколосая). Устойчивостью к изученным болезням также характеризовались селекционные линии 21730-1, д.82-СИММИТ, 60F5№23Купава-7, 20521-1, 21172-2, 21726-1.

Проведено скрещивание с участием засухоустойчивых сортов и современных высокоурожайных сортов озимой пшеницы и изучена гибридная популяция методом «челночной селекции» (50 гибридных популяций).

Основным методом создания и изучения селекционного материала пшеницы является метод «челночной селекции» (по-английски «Shuttle breeding»), разработанный лауреатом Нобелевской премии Н.Борлаугом в CIMMYT. Изучен и составлен список линий и сортов для скрещивания. Отобраны материнские (местные сорта и линии) и отцовские формы (материал CIMMYT) -50линий. Проведены скрещивание по 5 изоляторов на материнских сортах и линиях (Қарой-90, SWW 1/904, Стекловидная -24, Жетысу, Тәлімі-80) . Завязываемость зерен составила от 15 до 80% (2041-7 (ПЭГ (Безостая-1 х Ae. cylendrica) x T.kiharae); д 23 (SUNCO/2*PASTOR /3/ KS89180B-2-1-1/ CM SW89Y26(TAM200/PRL)), д 42  (OK12D22004-016), LYMARIVNA, д247 ген, д243 ген, KONYA 2002)

Изучение показателей продуктивности среди отобранных засухоустойчивых и болезнеустойчивых сортов озимой пшеницы. Отбор генотипов с высокими показателями продуктивности (количество продуктивных колосьев на 1 кв.м, количество зерен в колосе, масса зерна с одного колоса, масса 1000 зерен и др.). Проводится технологический анализ качества зерна и муки. Среди жаро- и засухоустойчивых генотипов выделены сорта и линии озимой пшеницы с высокими показателями продуктивности и качества зерна – 10 сортов и линий озимой пшеницы. Выделены сорта и линии по урожайности (Казахстан: Стекловидная-24, Егемен-20, Момышұлы, Димаш, Вавилов, Богарная 56, Тәлімі-80, Россия: Гром, Алексеич). Масса 1000 зерен составила от 34,4гр (Вавилов) до 43,2гр. (Димаш). Проведена очистка сортов и линий для проведения анализа на качество зерна (10 сортов и линий). По технологическому качеству зерна у изучаемых линии составила в пределах: натура, 745- 799г/л, стекловидность 67-86 %, содержание протеина 14,4-16,9%, содержание клейковины, 29,2-41,1%, валориметрическая оценка 52-56, объем хлеба 635-790. Выделенные по технологическому качеству зерна сорт Стекловидная 24 показала клейковину 35,2%, при протеине 14,4, натура зерна 799г/л, обьем хлеба составил 635, валориметрическая оценка 52, число падений 610. Наибольшая клейковина 41,1% была у образца 20060-2, протеин 16,9, валориметрическая оценка 56, объем хлеба 790, число падений 841.

Рисунок – День поля по засухоустойчивым сортам 2023г.