В течение многих лет выращивание хлопка в нашей стране практически не осуществлялось, чему способствовало в том числе отсутствие подходящих технологий и сортов. Однако в последние годы российские ученые совместно с зарубежными коллегами активно работают над созданием гибридов данного растения, приспособленных для выращивания в южных регионах России.
Известно, что конечным продуктом возделывания хлопчатника является волокно, от качества которого напрямую зависит рентабельность производства. Данное свойство определяется различными факторами, среди которых многие специалисты выделяют фотопериодизм — биологическую реакцию растений на продолжительность светового воздействия.
ИСТОРИЯ ЯВЛЕНИЯ
За долгие годы многими учеными из разных стран мира было изучено явление фотопериодизма и его воздействие на различные культуры. Результатом данной научной работы стало выделение трех основных групп растений. К первой относятся организмы короткого светового дня, цветение и плодоношение которых наступает при освещении не более 8–12 ч, — хлопчатник, табак, перилла и другие. Второй блок включает растения длинного дня, требующие продолжительности светлого времени суток не менее 12 ч, — картофель, пшеницу, шпинат и прочие, а третий — нейтральные к протяженности дня культуры. Их цветение может наступать при любой длине дня, кроме самой короткой, означающей для них световое голодание. К данной группе можно отнести томат, горчицу, одуванчик и другие растения.
Специалисты занимались изучением фотопериодизма не только широко распространенных сельскохозяйственных культур, но и хлопчатника. Впервые разработки в этой области были подробно описаны в 1934 году Н. Константиновым в специальной монографии. Также данная тема широко освещалась другими видными экспертами отрасли — Н. Вавиловым, А. Автономовым, С. Садиковым, А. Мальцевым и прочими. Учеными были исследованы фенологическая изменчивость и процесс ускорения вегетационного развития хлопчатника, а также установлено, что его фотопериодическая реакция регулируется на генетическом уровне. Однако конкретные описания и результаты изучения взаимосвязи качества волокна, его физико-механических свойств и условий измененного фотопериодизма не были представлены.
АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ
В связи с отсутствием информации о подобном влиянии учеными из России и Республики Узбекистан в 2006–2017 годах были проведены масштабные исследования. Их основной целью стало определение чувствительности различных видов хлопчатника к фотопериодизму и его влияние на качество волокна. В рамках данной научной работы также впервые был проведен в 2013 году анализ для определения самой удаленной территории возделывания данной нетрадиционной культуры в условиях, географически отдаленных от принятого ареала произрастания. Проект получил условное название «Определение северной точки мирового хлопкосеяния и создание сортов с высоким качеством волокна в условиях измененного фотопериодизма».
Перед специалистами была поставлена задача изучить более 100 современных сортов хлопчатника зарубежной и отечественной селекции, а также 20 диких и полудиких видов, которые в дальнейшем могли бы быть привлечены к процессу гибридизации и созданию селекционно-генетического материала, а также выявить, отобрать, разработать родительские формы и донорский материал, устойчивые к биотическим и абиотическим факторам. При этом для отбора наиболее привлекательных форм необходимо было определить гибкие селекционные материалы, адаптированные к условиям длинного светового дня, а также изучить генетическую наследуемость и изменчивость некоторых хозяйственно ценных признаков по качеству волокна у гибридов первого и последующих поколений, в том числе в условиях южных регионов России и на светло-каштановых почвах.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ В АЗИИ
Первый этап исследований осуществлялся в 2006–2012 годах в Узбекском НИИ селекции и семеноводства хлопчатника, расположенном в трех километрах к северо-востоку от города Ташкента на территории поселкового совета Салар в Кибрайском районе. Почвы участков, на которых проводились полевые опыты, представляли собой типичные сероземы склонов и предгорий западного Тянь-Шаня на лессовидных суглинках, являлись не засоленными и отличались глубоким залеганием грунтовых вод — на уровне 6–10 м. Делянки располагались на высоте 584 м над уровнем моря и характеризовались ровным рельефом с водостоками в северо-восточной части. Источником водоснабжения в ходе экспериментов служил канал Бозсу, являющийся протоком реки Чирчик. Помимо этого, в 2006 году проводились дополнительные аналогичные исследования на опытной станции Ташкентского государственного аграрного университета. Она располагалась на северо-восточной окраине города Ташкента между реками Бозсу и Салар на высоте 481 м над уровнем моря. Почва данного экспериментального участка представляла собой типичный серозем с небольшим содержанием гумуса — около одного процента, а также с глубоким залеганием грунтовых вод — порядка восьми метров. Территория имела ровный рельеф с водостоками в юго-западной части, а источниками ее водоснабжения служили постоянные оросительные лоточные устройства.
ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ЭТАП
В 2013–2017 годах опыты проводились на территории нашей страны на полях УНПЦ «Горная Поляна» и Центра прикладной генетики, селекции и семеноводства хлопчатника ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет». Экспериментальные участки располагались в Советском районе Волгоградской области в 25 км на северо-восток от административного центра, города Волгограда, между поселками Горная Поляна и Майский, а также в 200 м от Волго-Донского канала и Варваровского водохранилища на высоте 127 м над уровнем моря. Делянки характеризовались светло-каштановыми почвами с глубоким залеганием грунтовых вод — до 8–10 м. В 2015 году к узбекско-российским опытам присоединились специалисты ФГБУН «Институт биохимии и генетики УНЦ РАН» для более детального изучения наследственных признаков у гибридов раннего поколения в лабораторных условиях.
Исходным материалом для экспериментов служили сорта и линии хлопчатника узбекской, российской и зарубежной селекции, а также дикие и полудикие виды. Расчеты и первичный анализ выполнялись по методике Б. Доспехова, принятой в1985 году, а для глубокого изучения качества и зрелости волокна использовалось американское и итальянское оборудование UsterHVI 1000 и Mesdan, предоставленное компаниями ООО «Камышинский текстиль», ООО «Камышинский ХБК» и ЗАО «Тиротекс». Результаты установления качества волокна исходного материала были подтверждены независимой экспертизой узбекского центра SIFAT при Кабинете министров Республики Узбекистан. При этом в опытах по анализу комбинационной способности сортов, то есть ОКС, и тестеров хлопчатника по признакам, определяющим качество волокна, для более подробного изучения были отобраны по три сорта и тестера.
ПОКАЗАТЕЛИ ВЕГЕТАЦИИ
Результаты проведенных на опытных полях УНПЦ «Горная Поляна» исследований позволили дать характеристику по скороспелости, массе одной коробочки, выходу волокна испытываемым сортам и линиям хлопчатника, среди которых были в том числе Наманган-102, С-6541, Дустлик-2, Андижан-35, Жаргурган, С-8290, ПГССХ-1, Максад и другие. Наилучший результат по массе одной коробочки был достигнут у сортов и линий Жаргурган — 6,5–7,5 г, Султан —7–8,1 г, ПГССХ-1 — 6,6–6,8 г, Линия-2013×Восход-493×Линия-204 — 7–7,3 г. У остальных образцов хлопчатника масса коробочки в среднем составляла 5,4–6,5 г. Оптимальные значения выхода волокна были зафиксированы на варианте Линия-2013×Восход-493×Линия-204, где данный показатель достигал 37,4–38,6 процента, в то время как у остальных сортов — в среднем 35–36,8 процента.
При выращивании хлопчатника в южных регионах России важным фактором и основным хозяйственно ценным признаком является длительность вегетационного периода этой культуры, которая должна быть оптимальной для полноценного созревания и раскрытия коробочек. В ходе проведения опытов в нашей стране наиболее короткая продолжительность роста и развития растений составляла 105–109 и 105–107 дней и отмечалась у сорта ПГССХ-1, а также на варианте Линия-2013×Восход-493×Линия-204. Более того, данные образцы позволили получить волокно IV класса качества, что стало впечатляющим результатом для экспериментов по возделыванию хлопчатника на светло-каштановых почвах в Волгоградской области. Остальные сорта и тестеры, использованные для изучения в данном опыте, также отличались достаточно высоким качеством волокна — IV–V типы.
ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ
В рамках исследований по признаку относительной разрывной длины по эффектам общей комбинационной способности среди сортов и тестеров каких-либо заметных отличий не было зафиксировано. Однако определенную перспективу по данному показателю продемонстрировали сорта Омад — 2,66 единицы, С-6524 — 0,3, С-6530 — 0,61, а среди тестеров — С-2609 и Аккурган-2 со значениями 0,69 и 6,93 единицы. По вариансам ОКС все нормативы признака имели ярко выраженную среднюю величину, причем наибольшие показатели продемонстрировали сорта С-6530 и С-6532 — 6,31 и 6,07 единицы. Среди тестеров внимание заслужили С-9070 и Аккурган-2, где вариансы ОКС оказались равны 8,42 и 3,16 единицам соответственно. Помимо них неплохие результаты продемонстрировали гибридные комбинации С-6524×С-2609, Наманган-77×С-2609, С-6530×С-2609, С-6530×С-9070, С-6524×Истиклол, С-6524×Аккурган-2, С-6530×Аккурган-2, средние показатели разрывной длины которых составляли 27,7, 27,17, 28,03, 27,9, 27,37, 28,07 и 27 гс/текс соответственно.
Во время опытов специалисты также проводили сравнение эффектов специфических комбинационных способностей, или СКС, по удельной разрывной длине у гибридов F1. У большинства образцов данный показатель характеризовался положительными значениями, не превышающими единицу. Исключение составил сорт С-6524, у которого эта величина составила 1,16 гс/текс. Кроме него перспективными оказались гибридные комбинации С-6532×С-5621, С-6530×С-9070, С-6524×Аккурган-2, Омад×С-9070, имевшие эффекты СКС на уровне 1,49, 1,11, 1,25 и 5,07 гс/текс соответственно.
ПРИНЦИП УЛУЧШЕНИЯ
Важным фактором при проведении опытов стала возможность наследуемости гибридными линиями качеств родителей. Так, по признаку относительной разрывной длины гетерозис был отмечен в пяти случаях из 25 вариантов комбинаций — С-6532×С-5621 и hp = 1,46, С-6530×С-5621 и hp = 8,6, Наманган-77×С-2609 и hp = 3, Наманган-77×С-9070 и hp = 2,8, С-6524×Истиклол и hp = 3,57. При этом среди сортов и тестеров, использованных как родители, лучшие по признакам, определяющим качество волокна, оказались Наманган-77, С-6530, С-6532, С-2609 и С-5621. Более того, у некоторых линий результаты по удельной разрывной нагрузке волокна, выявленные за периоды опытов в 2006–2013 и 2014–2017 годах, оказались неодинаковыми. В данном случае при осуществлении более поздних экспериментов были получены улучшенные значения некоторых физико-механических свойств.
Таким образом, масштабные исследования, проводимые на протяжении 10 лет, показали, что, несмотря на измененный фотопериодизм и географически отдаленный ареал произрастания, наследственные показатели качества волокна у некоторых сортов хлопчатника могут проявлять ярко выраженный гетерозис. Данный факт делает возможным создание новых гибридов этой культуры, способных произрастать в южных регионах нашей страны и производить волокно высокого качества.
www.agbz.ru
