Главная / Статьи / Кормопроизводство / Биохимические и физиологические аспекты раннеспелости кукурузы при использовании на корм

Биохимические и физиологические аспекты раннеспелости кукурузы при использовании на корм

cornВозрождение производства кукурузы в Республике Казахстан является задачей государственной важности и одной из самых приоритетных на данный момент.

 

Большинство посевов кукурузы на зеленую массу размещается в северных, центральных, северо-восточных и северо-западных регионах республики, в зоне неполивного земледелия. Возделывание кукурузы на зерно и семена привязано к зоне поливного земледелия юго-востока и юга Казахстана, где выращиваются семена районированных гибридов, гибридных популяций и сортов кукурузы для всех почвенно-климатических зон.

Для большей результативности проведения исследований по селекции кукурузы необходимо создание гибридов кормового направления с заданными параметрами качества зерна, к которым относятся высокое содержание белка, жира и крахмала (сахара). Также необходимо выделение форм кукурузы, в которых сочетается раннеспелость, холодостойкость, засухоустойчивость, продуктивность и другие ценные признаки. Делается это с целью продвижения и расширения площади посевов кукурузы в северных областях страны.

Таким образом, в вопросе селекции кукурузы необходимо расширение исследований по следующим направлениям:

 

  • создание гибридов кукурузы с определенными параметрами качества зерна;
  • подготовка и сбор материала для проведения более полных биохимических анализов на всех этапах селекции, начиная с первичных питомников;
  • создание исходного материала, его пополнение ультраскороспелыми формами.

 

Новизной проведенной отечественными учеными работы является использование нового исходного материала для изучения, скрещивания и получения высокопродуктивных ультраскороспелых гибридов кукурузы. Кроме того, опыт получения полноценного зерна кукурузы в условиях севера республики реализуется впервые.

Оригинальность заключается в том, что в селекцию коллекционного материала привлечены на основе изучения физиолого-биохимических закономерностей ультраскороспелые продуктивные линии кукурузы применительно к условиям прорастания и целям производства (зерно, силос), обладающие повышенной холодостойкостью, устойчивостью к полеганию и болезням, а также обладающие другими необходимыми качествами зерна.

Цель исследования – биохимическое и физиологическое изучение новых самоопыленных линий и сортообразцов кукурузы по биохимическому составу зерна, комплексу хозяйственно-ценных признаков и отбор наиболее ценных из них для создания высокопродуктивных раннеспелых и ультрараннеспелых гибридов кукурузы.

При проведении исследований была использована традиционная методология по проведению полевых опытов по селекции.

Объекты исследований: самоопыленные линии, сортообразцы, гибриды и сорта кукурузы. Метод исследований – лабораторно-полевой. В качестве источников исходного материала используются местные селекционные сорта, синтетики, особо ценные и перспективные гибриды. Из числа константных линий (своих и из мировой коллекции ВНИИР) создана рабочая коллекция. В работе по отбору, созданию и улучшению исходного материала применяется визуальный отбор, топкроссные и диаллельные скрещивания.

Создание новых и улучшение константных линий составляет важную часть работ. Закладка новых линий продолжается в селекционном питомнике. Линии в питомнике располагаются по источникам, в пределах источника – от старших поколений к ранним, в пределах одного поколения (сестринские) – рядом.

 

Результаты исследований

 

Расширение современных границ кукурузосеяния в нашей республике напрямую связано с созданием ультрараннеспелых гибридов кукурузы, к которым предъявляются такие основные требования как вегетационный период, составляющий 85-90 дней, и низкая уборочная влажность зерна. Однако создание таких гибридов сдерживается недостаточным количеством раннеспелых и ультрараннеспелых инбредных линий.

Исследования казахстанских ученых из КазНИИ земледелия и растениеводства направлены на выявление раннеспелого материала для получения гибридов с изучением физиологических, биохимических и морфологических особенностей.

За три года исследований проведены следующие работы:

 

  • подготовлен и высеян пакетный материал (60 самоопыленных линий и другие сортообразцы кукурузы) для закладки опытов в условиях полевого стационара;
  • проведен уход за посевами: внесены минеральные удобрения (подкормка аммиачной селитрой из расчета 50 кг/га д.в., почвенный гербицид Дуал Голд из расчета 1,6 л/га и гербицид Лонтрел в период вегетации – 1 л/га);
  • проведена культивация бритвами и нарезка борозд;
  • подсчитана густота стояния растений, проведена прорывка растений кукурузы до требуемой густоты стояния каждой линии – 70-80 тыс. раст./га;
  • отсыпаны 55 самоопыленных линий, сортов и гибридов (сортообразцов) кукурузы для определения в лабораторных условиях биохимических (содержание белка, жира, крахмала, зольности, %) и физиологических параметров влажности зерна.

 

Биохимические и физиологические показатели зерна в сортообразцах кукурузы

 

Биохимические и некоторые физиологические показатели определены за 2013 и 2014 годы.

ris-1
Рис. 1. Показатели содержания жира (%) в зерне сортообразцов кукурузы (2013-2014 годы)

В 2013 году по содержанию жира в зерне самоопыленных линий и сортообразцов отличились 13 образцов. Высокие показатели отмечены у образцов: С 103 зт – 5,2%; Вир 157 ТВ – 5,4%; А 3421 – 5,3%. В 2014 году по содержанию жира в зерне отличились 9 образцов. Высокие показатели отмечены у образцов: Вир 157 ТВ – 5,6%; Линия №6 США – 6,1%; А 3421 – 5,5% (рис. 1).

В 2013 году отмечено 15 линий с повышенным содержанием протеина в зерне. Высокие показатели у образцов: S 144 СВ – 14,3%; Прогресс ТВ – 14,5% и Va 35 зс – 16,2%. В 2014 году отмечено 16 номеров с повышенным содержанием протеина в зерне, высокие показатели у образцов: ВИР 116 зт – 14,6%; А 6821 – 14,6%; S 144 СВ – 14,4% и Г 9 – 14,2% (рис. 2).

Рис. 2. Показатели содержания протеина(%) в зерне сортообразцов кукурузы (2013-2014 годы)
Рис. 2. Показатели содержания протеина(%) в зерне сортообразцов кукурузы (2013-2014 годы)

С содержанием крахмала в 2013 году в пределах 70,1-74,9% были отмечены 20 сортообразцов. Высокие показатели были у следующих селекционных номеров: А 6016 – 74,9%; А 4422 – 73,0%; А 4776 – 72,6%. С содержанием крахмала 68,1-69,6% в 2014 году было 16 сортообразцов. Высокие показатели были у номеров: А 6749 – 69,6%; А 6733 – 69,4%; А 6678 – 69,0%, то есть немного ниже, чем в 2013-м (рис. 3).

Из полученных данных 2013 года следует отметить, что влажность зерна и других сортообразцов и самоопыленных линий кукурузы перед посевом находилась в пределах 9,4-10,3%. В 2014 году влажность зерна самоопыленных линий кукурузы перед посевом находилась в пределах 6,4-7,3% (рис. 4).

Рис. 3. Показатели содержания крахмала (%) в зерне сортообразцов кукурузы (2013-2014 годы)
Рис. 3. Показатели содержания крахмала (%) в зерне сортообразцов кукурузы (2013-2014 годы)

Влажность зерна, как один их физиологических признаков, который определялся перед посевом ежегодно, показывает, что сортообразцы, имеющие повышенную влажность перед посевом, более скороспелые.

За два года испытаний по содержанию жира в зерне самоопыленных линий отличились образцы Вир 157 ТВ и А 3421, со средними значениями 5,5 и 5,4% соответственно. По содержанию протеина отличился образец S 144СВ – 14,3%.

В среднем за 2013-2015 годы был сделан дополнительный анализ других физиологических параметров и основных морфологических признаков: были определены особенности роста и развития растений – густота стояния перед уборкой, высота растений и форма початка, количество листьев, консистенция зерна, окраска зерна, масса 1 000 зерен.

Проведены биометрические измерения: для определения группы спелости проведены фенологические наблюдения за наступлением основных фаз развития растений кукурузы и подсчитаны межфазные периоды.

Рис. 4. Влажность зерна (%) сортообразцов кукурузы (2013-2014 годы)
Рис. 4. Влажность зерна (%) сортообразцов кукурузы (2013-2014 годы)

Результаты исследований показали: среднее количество дней от даты всходов до цветения метелки составляет 47-69 дней; до цветения початка – 53-65 дней; продуктивность растений – от 42 до 160 г; масса 1 000 зерен – от 237 до 340 г; форма початка слабо-конусовидной формы; консистенция зерна в основном кремнистая, что присуще в большей степени скороспелым формам; высота растений в среднем от 162 до 255 см; количество листьев с основном от 12 до 16.

Все номера оказались устойчивы к полеганию (полегших растений не обнаружено).

Учитывалась и поражаемость растений болезнями, в основном пузырчатой головней. Среди изучаемых номеров по результатам исследований за три года пораженных болезнями растений нет.

Также был проведен тест скрещивания в количестве 20-25 номеров. Для теста скрещивания были взяты разные по группе спелости формы – от скороспелых до позднеспелых, что предполагает большее проявление гетерозиса.

Урожайные данные подсчитаны по методике определения урожайности зерна, приведенной к 14%-ной влажности. Обобщены результаты структурного анализа, биометрических и фенологических наблюдений.

Рис. 5. Урожайность сортообразцов (среднее значение за 2013-2015 годы)
Рис. 5. Урожайность сортообразцов (среднее значение за 2013-2015 годы)

Из данных, представленных на рис. 5, следует, что 11 номеров показали высокую урожайность зерна для самоопыленных линий – на 5,0-14,4 ц/га, или 37,0-106,6% выше стандарта.

По выходу зерна выделились номера И 826 – 23,7 ц/га и РООL 41-2 – 27,9 ц/га.

Одним из физиологических параметров холодостойкости является степень восстановления скорости роста корня. Селекционные номера, обладающие данным признаком, могут быть использованы для получения ультраскороспелых форм кукурузы.

Результаты исследований за 2014-2015 годы по изучению степени активного начального роста растений кукурузы на первых этапах развития приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что по активному начальному росту выделено 37 номеров.

 

Таблица. Результаты исследований по селекции ультраскороспелых гибридов кукурузы (2014-2015 годы)

 

Питомники

Количество номеров

Выделено по активному начальному росту

Выделено по степени восстановления скорости роста корня

Коллекционный

60

37

10

Итого

60

37

10

 

По степени восстановления скорости роста корня, который также является физиологическим признаком ультраскороспелости, из 60 сортообразцов было выделено 10 номеров. Выделенные номера обладают необходимыми параметрами скороспелости.

В исследованиях за 2013-2015 годы проведена работа по холодостойкости номеров кукурузы на основе физиолого-биохимических параметров. Полученные из холодостойких номеров при температуре 7-9оС 10 биотипов вовлечены в анализирующие скрещивания.

В качестве физиологического теста на устойчивость к холодовому проращиванию в лабораторных условиях было взято количественное и качественное изменение состава зеленых пигментов (хлорофилла «а» и «в»).

В исследованиях изучено 64 номера кукурузы, полученных с использованием физиолого-биохимических параметров, из них в 2014 году выделено 5 номеров кукурузы, в 2015 году – 7 номеров.

В дальнейшем исследования необходимо продолжить в селекционном процессе, с включением для его ускорения теста на холодостойкость с целью использования новых форм.

Среди изучаемых образцов данного набора самым высоким содержанием хлорофилла у обоих форм характеризовались номера РООL-39-2, РООL-39-3, РООL-41-12, Г 5, Г 6, Г 9, Г 11, Г 20, с содержанием хлорофилла «а» от 1,25 до 1,98 мг/г сырой массы.

Приведенные данные будут приняты во внимание при подборе с целью получения скороспелых форм для скрещивания как один из биохимических показателей.

 

А.Ш. Омарова, А.А. Омарова, Н.Е. Ахметова, А.И. Абугалиева (ТОО «КазНИИ земледелия и растениеводства»)

Смотрите также

ertis1

Основные закономерности формирования поймы реки Иртыш в условиях Павлодарской области

Пойменные луга дают более высокие и устойчивые урожаи по сравнению с незаливаемыми естественными кормовыми угодьями ...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *