Проект: Изучение физиологических механизмов жаро- и засухоустойчивости озимой пшеницы в условиях Казахстана (2024гг.)

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 (2024г.)

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, Безостая 100-, Франция: Евклид, Узбекистан: Ezoz, Bobur, Dostlik. Высота растений в текущем году составила от 91 см (  Егемен 20 ) до 117см  (Богарная 56). Длина последнего междоузлия у сортов варьировалась от 11 см (Тәлімі-80) до 26 см выделилась линия 19980-6. Длина колоса у исследуемых сортов при климатических условиях 2024 года составила от 7 см (Богарная 56) до 10,3 ( Егеиен 20). 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 Егемен-20 – 0,83; Стекловидная-24 – 0,77; Мереке-70 – 0,75; наименьшее у Димаш — 0,65. Площадь флагового листа составила наименьшее у Евклид 9 см2 и наибольшее у Стекловидной 24 – 15,7 см2 и Егемена 20 – 16,6 см2. Отмечена положительная взаимосвязь (r = 0,59) между массой зерна главного колоса и продолжительностью функционирования двух верхних листьев после колошения. При изучении сортов озимой пшеницы в природных засушливых условиях (питомник Карой, Алматинская область), длина и ширина флагового листа были очень низкими и, соответственно, расчетная площадь флагового листа находилась в пределах 5,48-12,46 см2. В опыте сорта с высокими показателями флагового листа отличились также и с высокой зерновой продуктивностью. В условиях сильной природной засухи местные засухоустойчивые сорта озимой пшеницы Вавилов, Димаш, Егемен 20, Фараби, Несипхан обладали высокими показателями продуктивности колоса и урожайности зерен. В связи с усилением засухи в регионе перспективными являются сорта озимой пшеницы с оптимальными вертикальными листьями, способные выдерживать длительные засухи и формировать высокий урожай зерен.

Засухоустойчивость определяли в лабораторных условиях на 12- дневных проростках, выращенных в чашках Петри.  Опытные  проростки  подвергались воздействию 17,6% раствора сахарозы в корневой зоне в течение 2-ух дней.  Относительное содержание воды (RWC) в проростках контрольных и опытных растений  пшеницы определяли  и  рассчитывали согласно Barr, Weatherley, (1962). Хлорофилл и каротиноиды  экстрагировали  80%  ацетоном из высечек листьев, концентрация  хлорофилла а и b, а также каротиноидов  определялась  на спектрофотометре  при длинах волн 646,8, 663,2  и 470 nm  пл  формулам Wellburn A.R.(1994). Содержание водорастворимых белков в проростках определяли методом (Bradford, 1976). Содержание фотосинтетических пигментов отражает способность растений  противостоять засухе во время  влияния стрессового фактора (Петин 2021). Наибольшее содержание хлорофилла а выявлено у сортообразцов: Ахмад, Стекловидная 24, Алексеич и номера 19051-11. По содержанию хлорофилла b  отмечаются аналогичные тенденции.  Самыми высокими показателями по содержанию каротиноидов  (Сх+с) характеризовались  образцы Ахмад, Алексеич, Момышулы,  номера 19051-11,  19806-3. Водоудерживающая способность  у всех образцов  была достаточно высокой, тем не менее ряд сортов КазНИИЗиР: Фараби, Кызыл бидай, Егемен 20, Дулати, а также  номера: 20389-1, 20389,  19357 характеризовались незначительным снижением относительного содержания воды под воздействием стресса. Засуха, оказывает значительное влияние на увеличение содержания  осмолитов в листьях пшеницы , к которым относятся и водорастворимые  белки (Yang et.al., 2024).  Анализ содержания водорастворимых белков в листьях опытных и контрольных растений показал,  что содержание осмолитов значительно уменьшалось у опытных растений, в то же время  выделены образца, у которых содержание  протекторных белков сохранялось  на уровне выше 30%. К ним отнесены сорта  Безостая 100, Алексиеч, Стекловидная 24, Тәлімі 80,  а также номера 20388-3, 20002-6, 21585-1.

В условиях Красноводопадской СХОС (Туркестанская область) высота растений изученных сортов и линии колебалась в пределах 55,3-97,7 см. Длина последнего междоузлия была в пределах 3,3-21,7 см, длина колоса – 7,7-14 см, количество колосков в колосе – 17,7-26,0 шт., количество зерен в колосе – 37-68 шт., масса зерен с колоса – 1,5-3,0 г, масса 1000 зерен – 34,2-55,6 г. Сорта, обладающие слабой засухоустойчивостью, Ахмат, Безостая 100, Гром (Россия), Евклид (Франция) отличились короткой длиной последнего междоузлия, в пределах от 3,3 до 5,7 см., тогда как у местных сортов значение этого показателя было в пределах 11 см и более.  Несмотря на засуху отдельные сорта (Богарная 56, Дулати, Султан 2, Фараби, Адилет, Безостая 100) и линии (19980-6, 20933-1) образовали большое количество зерен в колесе, более 57 шт. Сорта Алмалы, Димаш, Жетысу, Егемен-20, Стекловидная 24, Тәлімі-80 и линии 19980-6, 20089-1, 19357, 21106-2-5 отличились с крупными зернами с массой 1000 зерен, превышающей 45 г.

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»). Изучен и составлен список линий и сортов для скрещивания. Отобраны материнские и отцовские формы (материал CIMMYT, Казахстан, Узбекистан, Россия) -50линий. Проведены скрещивание по 5 изолятора на материнских сортах и линиях (Bardosh, Мереке 70, Альмира, Гром, Димаш, Болашак). Кастрация материнских линий начата с 21 по 27 мая, опыление провели с 23 по 30 мая. Завязываемость зерен составила от 47,7 -78,7 %

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: Мереке-70, Стекловидная-24, Егемен-20, Момышұлы, Димаш, Вавилов, Богарная 56, Тәлімі-80, Россия: Гром, Алексеич). Масса 1000 зерен составила от 38,3 г. (Момышұлы) до 44,9 г. (Вавилов). Проведена очистка сортов и линий для проведения анализа на качество зерна (10 сортов и линий). По технологическому качеству зерна у изучаемых линии Казахстана составила в пределах: натура 776-808 г/л, стекловидность 63-69 %, содержание протеина 16,9-19,3 %, содержание клейковины 37,4-44,1 %, валориметрическая оценка 54-64, объем хлеба 790-910. Выделенные по технологическому качеству зерна сорт Богарная-56 показала клейковину 43,2%, при протеине 18,4%, натура зерна 808 г/л, обьем хлеба составил 840, валориметрическая оценка 62. У Российских сортов: натура, 749-771г/л, стекловидность 54-60 %, содержание протеина 15,2-15,8 %, содержание клейковины 28,4-32,2, валориметрическая оценка 58-62%, объем хлеба 705-770%.

День поля по засухоустойчивым сортам 2024г.

Рисунок  – Для распространения на Дне поля -2024г. был выпущен Каталог засухоустойчивых сортов зерновых культур

Список опубликованных научных трудов по проекту в 2024г.:

1. Rsaliyev S.S., Urazaliev R.A., Ziyaev Z.M., Yusupov N.K. Drought tolerance in winter wheat cultivars grown in Kazakhstan and Uzbekistan. SABRAO Journal of Breeding and Genetics. 2024, 56 (5), 1918-1928. http://doi.org/10.54910/sabrao2024.56.5.15  (Скопус, Процентиль 46)
2. Рсалиев Ш.С., Урозалиев Р.А., Айнебекова Б.А., Аширбаева С.А., Абдикадырова А.К., Ибадуллаева Р.К., Әбуғали Ғ.Р. Основные показатели засухоустойчивости современных сортов озимой пшеницы. Ізденістер, Нәтижелер (Исследования, Результаты), № 2-1. 2024. -С.294-304. DOI https://doi.org/10.37884/2-1-2024/566 (КОКНВО РК).
3. Айнебекова Б.А., Урозалиев Р.А., Рсалиев Ш.С., Аширбаева С.А., Абдикадырова А.К., Әбуғали Ғ.Р., Ибадуллаева Р.К. Сравнительная характеристика по продуктивности сортов озимой мягкой пшеницы ТОО «КазНИИЗиР» в условиях обеспеченной богары. Ізденістер, Нәтижелер (Исследования, Результаты), № 2-1. 2024. -С.379-390. DOI https://doi.org/10.37884/2-1-2024/577  (КОКНВО РК).
4. Айнебекова Б.А., Абдикадирова А.К., Сүйінова Г.Е., Сүлейменова С.Е. Жұмсақ күздік бидайдың морфобиологиялық белгілерінің өнімділікпен байланысын зерттеу./ Ізденістер, нәтижелер. №2 (102) 2024,  ISSN 2304-3334. Алматы қ. Б. -300-313. DOI https://doi.org/10.37884/2-2024/29 (КОКНВО РК).
5. Баймағамбетова К. К., Нұрпейісов И. А., Айнебекова Б.А., Баймағамбетов А. Р. Новый перспективный засухоустойчивый сорт пшеницы «Болашак» селекции Қазахского НИИ Земледелия и Растениеводства / Вестник Кызылординского университета имени Коркыт Ата №2, (69) 2024. С.17-28. ISSN 2958-8367. DOI https://doi.org/10.52081/bkaku.2024.v69.i2.145  (КОКНВО РК).
6. Сураубаева А.А., Баядилова Г.О., Кенес Б., Нуркасымова С.Д., Айнебекова Б.А., Ержебаева Р.С. Оценка качества зерна и муки селекционных линий озимой пшеницы питомника конкурсного сортоиспытания, выращенных в условиях юго-востока РК. / Вестник Кызылординского университета имени Коркыт Ата №1 (68), 2024. -С. 59-69. ISSN 2958-8367. DOI   https://doi.org/10.52081/bkaku.2024.v68.i1.129 (КОКНВО РК).