vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2018-56-4-448-455vestiag-317Research ArticleЗЕМЛЯРОБСТВА І РАСЛІНАВОДСТВAAGRICULTURE AND PLANT CULTIVATIONСелекция и проблемы возделывания гетерозисных гибридов F1 озимой ржи в Республике БеларусьBreeding and problems of cultivation of winter rye F1 heterosis hybrids in the Republic of BelarusУрбанЭ. П.UrbanE. P

Урбан Эрома Петрович – член-корреспондент, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заместитель генерального директора

ул. Тимирязева, 1, 222160 Жодино, Минская обл.

Urban Eroma P. – Corresponding Member, D.Sc. (Agriculture), Professor

1 Timiryazeva Str., Zhodino, Minsk Region 222160

ozrozh@yandex.ruГордейС. И.GordeiS. I.

Гордей Станислав Иванович – кандидат биологических наук, заведующий лабораторией озимой пшеницы

ул. Тимирязева, 1, 222160 Жодино, Минская обл.

Gordei Stanislav I. – Ph.D. (Agriculture)

1 Timiryazeva Str., Zhodino, Minsk Region 222160

hardzeisi@tut.byНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по земледелиюThe Research and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Arable Farming201829102018564448455Copyright © Урбан Э.П., Гордей С.И., 20182018Урбан Э.П., Гордей С.И.Urban E.P., Gordei S.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/317

Резервы гетерозисной селекции, эффективность которой, несомненно, выше, по культуре озимой ржи в Беларуси до сих пор использовались не в полной мере, поэтому создание гетерозисных гибридов F1 озимой ржи в настоящее время является приоритетным направлением исследований в Республике Беларусь. В статье изложены основные результаты селекции ржи на гетерозис, обсуждаются проблемы возделывания гибридных сортов ржи в сельскохозяйственном производстве. Так, в Научно-практическом центре Национальной академии наук Беларуси по земледелию созданы первые линейно-популяционные гибриды F1 озимой диплоидной ржи: ЛоБел-103, Галинка, Плиса и межлинейный гибрид Белги, которые в конкурсном сортоиспытании по урожайности превысили стандарт на 8,0–14,4 ц/га. Гибриды F1 озимой ржи формируют более плотный стеблестой к моменту уборки, что обеспечивает повышение урожайности по сравнению со стандартом. В результате селекционных исследований на генетической основе белорусских высокоадаптивных популяций созданы системы ЦМС с высокой комбинационной способностью. Показано, что для ЦМС Р-типа характерна высокая частота генов закрепления стерильности, в связи с чем не возникает проблем с поддержанием МС-форм в поколениях. Более трудоемким процессом является выделение восстановителей фертильности с высоким индексом восстановления и одновременно с высокой комбинационной способностью. Выявлены проблемы при возделывании гибридных сортов ржи, связанные с рядом генетических и почвенно-климатических причин.

Reserves of heterosis breeding with efficiency undoubtedly higher, have not been fully applied regarding winter rye crop in Belarus, therefore the creation of heterosis F1 hybrids of winter rye is currently a priority research area in the Republic of Belarus. The paper dwells on the main results of rye breeding for heterosis, discusses the problems of growing hybrid rye varieties in agricultural production. Thus, the first experimental line-population F1 hybrids of winter diploid rye were developed at RUE “Scientific and Practical Centre of Belorussian NAS for Arable Farming”: Lobel-103, Galinka, Plisa and interline hybrid Belgi which in the competitive variety test exceeded the standard by 8.0–14.4 dt/ha. F1 winter rye hybrids form more high stem density by the time of harvesting, which provides higher yields compared with the standard. As a result of breeding experiments on the genetic basis of the Belarusian highly adaptive populations, CMS systems with high combining ability have been created. It was shown that R-type CMS is characterized by high frequency of sterility fixation genes, and therefore there are no problems with maintaining MS-forms in generations. More labor-intensive process is allocation of fertility restorers with a high restore index and with a high combination capacity at the same time. Problems in the cultivation of hybrid varieties of rye associated with a number of genetic and soil-climatic causes were revealed.

селекцияозимая рожьгенотипгетерозисгибридный сортцитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС)экологический гомеостазсамоопыленная линияМС-тестерзакрепитель стерильностивосстановитель фертильностиbreedingwinter ryegenotypeheterosishybrid varietycytoplasmic male sterility (CMS)ecological homeostasisself-pollinated lineMS-testersterility fixerfertility restorerReferencesКобылянский, В. Д. Рожь. Генетические основы селекции / В. Д. Кобылянский. – М. : Колос, 1982. – 271 с.Kobylyanskii V. D. Rye. Genetic bases of breeding. Moscow, Kolos Publ., 1982. 271 p. (in Russian).Heterosis of factoral inter-pool-single cross among elite winter rye inbred lines / H. H. Geiger [et al.] // Proceedings of the EUCARPIA rye meeting, July 4–7, 2001, Radzików, Poland / Plant Breeding a. Acclimatization Inst. ; ed. R. Osiński. – Radzików, 2002. – P. 19–22.Geiger H. H., Wilde P., Erfurt M., Pakas J. Heterosis of factoral inter-pool-single cross among elite winter rye inbred lines. Proceedings of the EUCARPIA rye meeting, July 4–7, 2001, Radzików, Poland. Radzików, 2002, pp. 19–22.Geiger, H. H. Hybrid rye and heterosis / Н. Н. Geiger, T. Miedaner // The genetics and exploitation of heterosis in crops / ed.: J. G. Coors, S. Pandey. – Madison, 1999. – Р. 439–450. doi:10.2134/1999.geneticsandexploitation.c41Geiger Н. Н., Miedaner T. Hybrid rye and heterosis. The genetics and exploitation of heterosis in crops. Madison, 1999, pp. 439–450. doi:10.2134/1999.geneticsandexploitation.c41Костов, К. В. Перспективы селекции гибридов зерновых культур / К. В. Костов, С. В. Гончаров // Тр. Куб. гос. аграр. ун-та. – 2016. – № 59. – С. 209–216.Kostov K. V., Goncharov S. V. Prospects of cereals hybrid breeding. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Proceedings of the Kuban State Agrarian University, 2016, no. 59, pp. 209–216 (in Russian).Корень, Л. В. Оценка влияния степени генетической дивергенции родительских форм на уровень гетерозиса F1 гибридов озимой тритикале / Л. В. Корень, О. А. Орловская, Л. В. Хотылева // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2013. – № 1. – С. 30–36.Koren’ L. V., Orlovskaya O. A., Khotyleva L. V. Evaluation of impact of parents genetic divergence on heterosis of F1‑hybrids winter triticale. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya biyalagichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological series, 2013, no. 1, pp. 30–36 (in Russian).Исмагилов, Р. В. Особенности формирования хлебопекарных свойств зерна озимой ржи / Р. В. Исмагилов // Новые методы селекции озимых колосовых культур : сб. науч. тр. / Башк. науч.-исслед. ин-т сел. хоз-ва ; редкол.: И. Т. Шаяхметов [и др.]. – Уфа, 2001. – С. 36–40.Ismagilov R. V. Peculiarities of formation of baking properties of winter rye grain. New methods for the selection of winter cereal crops: a collection of scientific papers [Novye metody selektsii ozimykh kolosovykh kul’tur: sbornik nauchnykh trudov]. Ufa, 2001, pp. 36–40 (in Russian).Oberforster, M. Erfolgreich mit Roggen, Triticale und Winterweizen / M. Oberforster, G. Marco // Fortschr. Landmirt. – 1998. – N 18. – P. 25–31.Oberforster M., Marco G. Erfolgreich mit Roggen, Triticale und Winterweizen. Fortschr. Landmirt, 1998, no 18, pp. 25–31.Arseniuk, E. Rye production and breeding in Poland / E. Arseniuk, T. Oleksiak // Plant Breeding a. Seed Science. – 2003. – Vol. 47, N 1–2. – P. 7–16.Arseniuk E., Oleksiak T. Rye production and breeding in Poland. Plant Breeding and Seed Science, 2003, vol. 47, no. 1–2, pp. 7–16.Кобылянский, В. Д. Использование доноров ценных признаков растений в селекции новых сортов озимой ржи / В. Д. Кобылянский, О. В. Солодухина // Достижения науки и техники АПК. – 2015. – № 7. – С. 7–12.Kobylyanskii V. D., Solodukhina O. V. Use of donors of valuable traits of plants in breeding of new varieties of winter rye. Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of Science and Technology of AIC], 2015, no. 7, pp. 7–12 (in Russian).Пономарев, С. Н. Гетерозис у F1 гибридов озимой ржи, полученных с использованием ЦМС / С. Н. Пономарев, Ф. С. Кудряшева // Науч.-техн. бюл. Всерос. науч.-исслед. ин-та растениеводства им. Н. И. Вавилова. – СанктПетербург, 1992. – Вып. 223 : Генофонд культурных растений для целей селекции. – С. 24–26.Ponomarev S. N., Kudryasheva F. S. Heterosis in F1 winter rye hybrids obtained with the use of CMS. Nauchnotekhnicheskii byulleten’ Vserossiiskogo nauchno-issledovatel’skogo instituta rastenievodstva im. N. I. Vavilova. Vyp. 223. Genofond kul’turnykh rastenii dlya tselei selektsii [Scientific and technical bulletin of the All-Russian Scientific Research Institute of Plant Industry named after N.I. Vavilova. Iss. 223. Crop plant gene pool for breeding purposes]. St. Petersburg, 1992, pp. 24–26 (in Russian).Пономарев, С. Н. Гетерозис у озимой ржи и пути его реализации / С. Н. Пономарев // Актуальные проблемы развития прикладных исследований и пути повышения их эффективности в сельскохозяйственном производстве : материалы междунар. науч.-практ. конф., Казань, 10–12 июля 2000 г. / Тат. науч.-исслед. ин-т сел. хоз-ва. – Казань, 2001. – С. 78–81.Ponomarev S. N. Heterosis in winter rye and the ways of its implementation. Aktual’nye problemy razvitiya prikladnykh issledovanii i puti povysheniya ikh effektivnosti v sel’skokhozyaistvennom proizvodstve: materialy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Kazan’, 10–12 iyulya 2000 g. [Current issues of the development of applied research and the ways to improve their efficiency in agricultural production: materials of the international scientific-practical conference, Kazan, July 10–12, 2000]. Kazan, 2001, pp. 78–81 (in Russian).Пономарев, С. Н. Проблемы и перспективы селекции озимой ржи на гетерозис / С. Н. Пономарев, М. Л. Пономарева // Вопросы селекции, семеноводства и технологии возделывания озимой ржи в России : тез. докл. Всерос. науч.-метод. совещ. / Самар. науч.-исслед. ин-т сел. хоз-ва ; ред.: А. А. Гончаренко, С. Н. Шевченко. – Самара, 2000. – С. 41–42.Ponomarev S. N., Ponomareva M. L. Problems and prospects of winter rye breeding for heterosis. Voprosy selektsii, semenovodstva i tekhnologii vozdelyvaniya ozimoi rzhi v Rossii: tezisy dokladov Vserossiiskogo nauchno-metodicheskogo soveshchaniya [Issues of breeding, seed production and technology of winter rye cultivation in Russia: theses of reports of the All-Russian Scientific and Methodological Meeting]. Samara, 2000, pp. 41–42 (in Russian).Новые сорта озимой ржи / А. А. Гончаренко [и др.] // Вестн. семеноводства в СНГ. – 2001. – № 3. – С. 16–17.Goncharenko A. A., Ermakov S. A., Semenova T. V., Makarov A. V., Tochilin V. N., Sharakhov A. A. New varieties of winter rye. Vestnik semenovodstva v SNG [Bulletin of seed production in the CIS], 2001, no. 3, pp. 16–17 (in Russian).Урбан, Э. П. Озимая рожь в Беларуси (селекция, семеноводство, технология возделывания) / Э. П. Урбан. – Минск : Беларус. навука, 2009. – 269 с.Urban E. P. Winter rye in Belarus (breeding, seed production, cultivation technology). Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2009. 269 p. (in Russian).Geiger, H. H. Cytoplasmic male s terility i n r ye (Secale cereale L.) / H. H. Geiger, F. W. Schnell // Crop Science. – 1970. – Vol. 10, N 5. – P. 590–593. https://doi.org/10.2135/cropsci1970.0011183x001000050043xGeiger H. H., Schnell F. W. Cytoplasmic male sterility in rye (Secale cereale L.). Crop Science, 1970, vol. 10, no. 5, pp. 590–593. https://doi.org/10.2135/cropsci1970.0011183x001000050043xГордей, С. И. Селекционно-генетические аспекты использования эффекта гетерозиса у озимой ржи (Secale cereale L.) / С. И. Гордей // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. бiял. навук. – 2002. – № 1. – С. 103–108.Gordei S. I. Selective and genetic aspects of using the heterosis effect in winter rye (Secale cereale L.). Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya biyalagichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological series, 2002, no. 1, pp. 103–108 (in Russian).Hardzei, S. Prospects and problems of hybrid rye breeding in Belarus / S. Hardzei, E. Urban // Plant Breeding a. Seed Science. – 2003. – Vol. 47, N 1–2. – P. 29–31.Hardzei S., Urban E. Prospects and problems of hybrid rye breeding in Belarus. Plant Breeding and Seed Science, 2003, vol. 47, no. 1–2, pp. 29–31.Шлегель, Р. Селекция гибридных форм как стимул развития молекулярно-генетических исследований у ржи / Р. Шлегель // Вавил. журн. генетики и селекции. – 2015. – Т. 19, № 5. – С. 589–603. https://doi.org/10.18699/VJ15.076Shlegel’ R. Hybrid breeding boosted molecular genetics in rye. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2015, vol. 19, no. 5, pp. 589–603 (in Russian). https://doi.org/10.18699/VJ15.076Изучение комбинационной способности инбредных линий озимой ржи по методу топкросса / А. А. Гончаренко [и др.] // Зерновое хоз-во России. – 2017. – № 5. – С. 1–8.Goncharenko A. A., Ermakov S. A., Makarov A. V., Semenova T. V., Tochilin V. N., Krakhmaleva O. V. The study of the combining ability of the inbred lines of winter rye according to top-crossing method. Zernovoe khozyaistvo Rossii = Grain Economy of Russia, 2017, no. 5, pp. 1–8 (in Russian).Madej, L. Ocena plodnosci mieszancow zyta / L. Madej, R. Osinski, J. Jagodinski // Biul. Inst. Hodowli i Aklimatyzacji Roslin. – 1995. – N 195/196. – S. 283–290.Madej L., Osinski R., Jagodinski J. Ocena plodnosci mieszancow zyta. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roslin, 1995, no. 195/196, pp. 283–290.Melz, Gi. Genetics of a male-sterile rye of “G-type” with results of the first F1 hybrids / Gi. Melz, Gu. Melz, F. Hartmann // Proceedings of the EUCARPIA rye meeting, July 4–7, 2001, Radzików, Poland / Plant Breeding a. Acclimatization Inst. ; ed. R. Osiński. – Radzików, 2002. – P. 43–50.Melz Gi., Melz Gu., Hartmann F. Genetics of a male-sterile rye of “G-type” with results of the first F1 hybrids. Proceedings of the EUCARPIA rye meeting, July 4–7, 2001, Radzików, Poland. Radzików, 2002, pp. 43–50.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.