Направления селекции и создание адаптивных сортов лядвенца рогатого для условий Центрально-Чернозёмного региона

УДК 633.36/37:631.527.4/5

Направления селекции и создание адаптивных сортов лядвенца рогатого для условий Центрально-Чернозёмного региона

Золотарев В. Н.¹, кандидат сельскохозяйственных наук

Лабинская Р. М.², кандидат сельскохозяйственных наук

¹ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса»

141055, Россия, Московская обл., г. Лобня, Научный городок, корп. 1

E-mail: semvik@vniikormov.ru

²Воронежская опытная станция по многолетним травам – филиал ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса»

396420, Россия, Воронежской обл., г. Павловск, ул. Докучаева, д. 1

E-mail: gnu@bk.ru

Селекционная работа проводилась на Воронежской опытной станции по многолетним травам – филиале ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса» в 2012–2021 годах. В настоящее время в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию на территории РФ, зарегистрировано всего шесть сортов лядвенца рогатого (Lotus corniculatus L.), что актуализирует необходимость интенсификации селекции этой культуры. Цель исследований — провести оценку исходного материала лядвенца рогатого и отобрать перспективные генотипы для формирования сложногибридных популяций с целью выведения сортов с высокой кормовой и семенной продуктивностью, обладающих повышенной зимостойкостью, толерантностью к стресс-факторам среды в аридных условиях, устойчивостью к болезням и вредителям. Представлены результаты оценки в условиях степной зоны Центрально-Чернозёмного региона исходного материала лядвенца рогатого по хозяйственно ценным признакам. На первом этапе для изучения был заложен питомник из 32 образцов лядвенца рогатого различного эколого-географического происхождения. Был выделен перспективный материал для использования в качестве доноров ценных признаков с высокими показателями продуктивности и другими хозяйственно полезными признаками. В процессе работы были получены гибридные популяции второго поколения, которые выделились в селекционных питомниках по отдельным или по комплексу полезных признаков. В процессе гибридизации лучшего материала были сформированы две сложногибридные популяции, которые проходят конкурсное испытание. В результате создания и оценки селекционного материала лядвенца рогатого по комплексу хозяйственно полезных признаков в степных условиях Центрально-Чернозёмного региона выделилась сложногибридная популяция СГП-2. Этот образец характеризуется лучшей облиственностью, высокой продуктивностью зелёной массы, дружным отрастанием растений после укосов, а также повышенной по сравнению со стандартом (на 32%) урожайностью семян и более компактным периодом созревания бобов.

Ключевые слова: лядвенец рогатый (Lotus corniculatus L.), сортообразцы, гибридизация, конкурсное сортоиспытание, урожайность.

Повышение эффективности производства качественных объёмистых кормов возможно при условии сочетания определённого набора высокопродуктивных культур с их возделыванием в оптимальных экологических условиях при соблюдении комплекса агротехнических мероприятий, что предполагает диверсификацию видового состава многолетних трав. Актуальность расширения ассортимента и дифференцированное применение определённых кормовых культур обусловлены большой разностью почвенно-климатических условий страны в региональном разрезе, направлениями и характером хозяйственного использования земель сельскохозяйственного назначения, различной специализацией животноводства и другими факторами. Лядвенец рогатый (Lotus corniculatus L.) является одной из наиболее ценных культур с высокими кормовыми и почвоулучшающими достоинствами, в первую очередь для использования на менее плодородных, кислых почвах, на которых другие многолетние бобовые травы не формируют высоких урожаев (Иванова и др., 2018; Курдакова, Иванова, 2019; Скамарохова, Горковенко, Бедило, 2018). Эта культура характеризуется устойчивостью при пастбищном и сенокосном использовании в составе поливидовых травосмесей, отличается продуктивным долголетием (до 10–12 лет), высокой азотфиксирующей способностью и экологической пластичностью, способна выдерживать паводковое затопление и конкуренцию луговых трав (Нелюбина, Касаткина, 2016; Сысуев, Фигурин, 2016; Тяпугин и др., 2017). Вследствие высокой адаптационной способности лядвенец рогатый способен формировать высокий сбор сухого вещества (в пределах 5,3–6,4 т/га) как в сухих условиях, так и при избыточной влажности в период вегетации (Kasatkina, Nelyubina, 2022).

В отличие от люцерны и клевера лугового как наиболее используемых для производства кормов бобовых трав растения лядвенца содержат в своём химическом составе конденсированный танин и другие дубильные соединения, представляющие собой производные флаванолов (Brinkhaus et al., 2016; Christensen et al., 2017; Grabber et al., 2014). Эти антиоксидантные вещества для растений выполняют экологические функции, являются фактором устойчивости растений к поражению патогенными грибами и вредителями, способствуют повышению стрессоустойчивости к экстремальным погодным изменениям и неблагоприятным условиям произрастания (Золотарев, 2021). Научные исследования показали, что кормовое сырьё из лядвенца рогатого с умеренным содержанием конденсированных дубильных веществ (проантоцианидинов) полезно для питания животных и улучшает их здоровье (Kelln et al., 2020). У жвачных животных, для кормления которых используют растительное сырьё из лядвенца, улучшается антигельминтная активность, снижается риск тимпании у КРС, повышается эффективность использования белка, уменьшаются выработка кишечного метана и экскреция азота (N) с мочой (Kelln et al., 2020; Seoni et al., 2021). Включение в рационы животных объёмистых кормов на основе лядвенца рогатого приводило к увеличению их продуктивности по сравнению с рационом с использованием люцерны или других бобовых трав (Ghelichkhan et al., 2018; Lonngren et al., 2020; MacAdam, Villalba, 2015).

С учётом комплекса хозяйственно полезных признаков, биологических свойств и адаптивного потенциала лядвенец рогатый является одним из наиболее недоиспользованных в производстве видов многолетних бобовых трав. Во многом это связано с ограниченным набором сортов этой культуры. По состоянию на 2022 год в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию на территории РФ, зарегистрировано всего шесть сортов лядвенца рогатого, что актуализирует необходимость интенсификации его селекции. Важность расширения производственных посевов этой культуры в условиях выраженной аридизации климата в основных земледельческих регионах обосновывается засухоустойчивостью и способностью формировать высокую продуктивность при недостатке влаги (Скамарохова, Горковенко, Бедило, 2018; Golubinova, Marinov-Serafimov, 2019).

Лядвенец рогатый характеризуется широким полиморфизмом природных форм растений и экотипов, которые могут использоваться для расширения генетической базы и служить донорами полезных признаков при выведении новых сортов этой культуры. Выделены следующие морфотипы лядвенца рогатого: хорошо облиственный, с широкими листьями и прямостоячим кустом, встречающийся на умеренно влажных экотопах; слабо облиственный, с полустелющимся низкорослым кустом, с небольшими узкими листьями, а также крупная форма розетки с приподнимающимися стеблями (Абдушаева, Матов, 2007). При этом выделенные формы относятся к суходольному, пойменному или залежному экотипам. В естественных популяциях лядвенца существуют высокопродуктивные генотипы, адаптированные к определённым условиям произрастания и представляющие собой ценный материал для комбинирования в программах скрещивания (Gatarić et al., 2013; Radić, 2014). Так, в Турции на основании изучения 126 природных популяций лядвенца, произрастающих на разных высотах над уровнем моря, выявлено большое генетическое разнообразие этого вида, сопровождающееся значительными наследственными вариациями морфологических признаков у растений (Uzun, Donmez, 2016).

Другой проблемой, препятствующей широкому производственному использованию лядвенца, является большой дефицит семян, обусловленный сложностями при уборке из-за биологических особенностей этого растения (Золотарев, 2020). Лядвенец рогатый — это неопределённо цветущий травянистый многолетник, который в течение вегетационного периода производит большое количество соцветий, формирующихся на побегах снизу вверх (Vignolio, Cambareri, Maceira, 2011; Virrteiu et al., 2014). Длительный срок цветения и растянутый период созревания бобов является основным фактором, затрудняющим определение оптимального срока уборки, что является одним из факторов, ограничивающих получение высоких урожаев качественных семян этой культуры (Золотарев, 2020). Одна из задач селекции — создание сортов с более компактным периодом цветения и созревания семян. С учётом изменяющихся в сторону аридизации климатических условий, их негативного влияния на продуктивность, повышаются требования к современным сортам многолетних трав для кормопроизводства, изменяются подходы к изучению селекционного материала, направленные на выявление образцов, которые лучше используют благоприятные условия и имеют потенциал адаптации к негативным факторам (Косолапов, Козлов, Клименко, 2015).

В селекционной работе с лядвенцем рогатым используются все виды отбора, межсортовая и внутрисортовая гибридизация, создание сложногибридных популяций и др. Одним из эффективных методов в селекции лядвенца рогатого, позволяющим расширить возможность получения ценных рекомбинаций и трансгрессий по наиболее ценным признакам, является межсортовая гибридизация. Наиболее результативными оказались скрещивания родительских форм, подобранных по эколого-географическому признаку с учётом морфобиологических и хозяйственно ценных различий (Писковацкая, Макаева, Толмачёва, 2015).

Цель исследований — провести оценку исходного материала лядвенца рогатого различного эколого-географического происхождения и отобрать перспективные генотипы для формирования сложногибридных популяций с целью выведения сортов с высокой кормовой и семенной продуктивностью, обладающих повышенной зимостойкостью, устойчивостью к болезням, толерантностью к стресс-факторам среды в условиях аридизации климата.

Методика исследований. Селекционная работа проводилась на Воронежской опытной станции по многолетним травам – филиале ФНЦ «ВИК им. В. Р. Вильямса» в 2012–2021 годах. Питомники закладывались в луговом севообороте в прирусловой части поймы реки Осереди. Луговой участок хорошо дренирован, уровень грунтовых вод с весны опускается ниже 2 м, длительность затопления по годам колеблется от 0 до 30 дней. В последние годы затопления не отмечалось. Почва участка пойменная, погребённая, с маломощными карбонатными наносами, тяжелосуглинистая, с содержанием в пахотном слое гумуса 4,06–4,10% (по Тюрину), подвижного фосфора — 40 мг, калия — 320 мг на кг почвы (по Мачигину), pH — 7,0. Мощность гумусового горизонта — до 1 м. Площадь делянок в коллекционном и питомнике гибридизации — 3 м². Опыты конкурсного сортоиспытания закладывались сплошным способом для учёта зелёной массы и широкорядным с междурядьем 70 см — на семена. Площадь делянок — 10 м² на зелёную массу и 10 м² — на семена, в качестве стандарта использовался сорт Солнышко. Повторность четырёхкратная. Исследования, включающие морфо-биологические наблюдения, проводились в соответствии с «Методическими указаниями по селекции и первичному семеноводству многолетних трав» (1993). Учёт урожая зелёной массы и семян осуществляли весовым методом со всей площади делянок. Норма высева семян образцов на кормовые цели — 8 кг/га, на семена — 4 кг/га.

Климат Воронежской области характеризуется континентальностью, которая усиливается с северо-запада на юго-восток, тёплым летом и довольно холодной зимой. Основным лимитирующим фактором для возделывания сельскохозяйственных культур является недостаточная влагообеспеченность. Общее количество выпадающих осадков в среднем за год составляет 570 мм на севере и 420 мм юге региона. С мая по сентябрь выпадает 240 мм, в засушливый период — 136–179 мм. Среднегодовая температура воздуха изменяется от 5⁰С на севере до 7⁰С в южных районах. Самая низкая температура — –40⁰С, самая высокая — 40⁰С (абсолютный максимум на юге области — 42⁰С), сумма активных температур колеблется от 2600 до 3000⁰С. Практически ежегодно отмечаются засухи и суховеи. Засухи очень динамичные (майские, июньские, июльские), в южных районах их продолжительность достигает 70–80 дней. Каждый третий год они бывают интенсивными. Метеорологические условия в годы проведения исследований значительно отличались между собой и от среднемноголетних показателей, что дало возможность отобрать наиболее адаптивные образцы. ГТК вегетационных периодов роста и развития образцов лядвенца рогатого в годы проведения исследований составлял 0,9–1,0. Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась методом дисперсионного анализа на основании методики Б. А. Доспехова (1985) на ПЭВМ с использованием группы пакета приложений Microsoft Office Word, программ Excel и Statistica 10.0.

Результаты исследований. На первом этапе для изучения был заложен питомник из 32 образцов лядвенца отечественного и зарубежного происхождения из коллекционного фонда ВИР, ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса и Воронежской опытной станции. Задача на данном этапе заключалась в отборе сортообразцов с высокой кормовой продуктивностью для использования их в качестве источников данного признака. Из 32 образцов, изученных в коллекционном питомнике, выделено 13 с высокими показателями продуктивности и другими хозяйственно ценными признаками. В первом укосе выделились сорта Луч и Kaplerus, которые на 45% превысили стандарт по сбору зелёной массы (табл. 1). Однако во втором укосе наиболее высокую урожайность (на 20–22%) обеспечили сорта Гапа и Изис. В сумме за два укоса только сортообразец Луч показал достоверное превышение над стандартом по сбору кормовой массы (на 11%). Весь изученный селекционный материал обладал высокой устойчивостью к местным популяциям бурой пятнистости и ржавчины. По типу поражения бурой пятнистостью разницы между популяциями не отмечено, степень их поражения была очень слабой (1 балл). Было установлено, что зимостойкость большинства образцов была высокой, за исключением сортообразца Mansfield, у которого отмечена гибель более 50% растений.

1. Урожайность коллекционных образцов лядвенца рогатого (2013–2014 гг., посев 2012 г.)

Для лядвенца рогатого одним из главных показателей ценности сорта является уровень семенной продуктивности. По этому параметру сортообразцы Гапа, Гельсвис и Изис достоверно превысили стандартный сорт Солнышко на 33–152%.

Ценностью лядвенца рогатого является содержание в кормовой массе сырого протеина, жира и клетчатки. Выделены образцы с содержанием сырого протеина 28,6–30,3%, клетчатки — 17,2–23,7% и жира — 4,08–5,62%. (Гельсвис, Дединовский, СГП-6, Мозырянин, Псковский местный и др.) (табл. 2). По продуктивности сухого вещества за два укоса образцы Kaplerus, Луч, Гапа превосходили стандарт на 7–15%, а сортообразец Maitland был на уровне стандарта.

2. Кормовая ценность коллекционных образцов лядвенца рогатого

Сравнительная оценка по отдельным показателям коллекционных номеров лядвенца рогатого различного эколого-географического происхождения позволила выявить перспективный материал для использования в селекционной работе с культурой в качестве доноров ценных признаков:

– по продуктивности кормовой массы — Гапа и Луч;

– по семенной продуктивности — Гапа, Гельсвис и Изис;

– по содержанию сырого протеина — Дединовский, Гельсвис.

Основным методом селекционной работы с лядвенцем рогатым на опытной станции является гибридизация и создание сложногибридных сортов-популяций на основе выделенных биотипов с повышенной зимостойкостью и толерантностью к неблагоприятным условиям среды, в первую очередь к засухе, а также устойчивостью к патогенам, высокой интенсивностью отрастания, повышенными продуктивностью кормовой массы и семян, устойчивостью к осыпанию семян из-за раннего растрескивания бобов. Гибридизация позволяет производить перекомбинацию наследственного материала, устранять отдельные недостатки существующих сортов, создавать новые трансгрессивные морфологически сходные формы с большим потенциалом гомеостаза и гетерозисного эффекта, обеспечивающие высокую продуктивность. В процессе работы были получены гибридные популяции (ПГ) второго поколения, выделившиеся в селекционных питомниках по отдельным или по комплексу хозяйственно ценных признаков, которые задействованы в дальнейшей секционной работе.

Продолжительность вегетационного периода у большинства лучших гибридных популяций в почвенно-климатических и световых условиях ЦЧР была близкой к стандартному сорту Солнышко. Вместе с тем исследования выявили разную скорость отрастания после отторжения вегетативной массы. Это позволило выделить по этому признаку отдельные раннеспелые гибридные популяции ПГ-11 и ПГ-13, продолжительность вегетационного периода которых на 1–3 дня короче, чем у стандарта. Наблюдение за фенологическими фазами показало, что весеннее отрастание у всех гибридов наступало почти одновременно, но в дальнейшем отобранные раннеспелые образцы отличались по характеру и интенсивности отрастания, которое у них было более выраженным и дружным в отличие от других популяций, особенно после скашивания травостоев.

Созданный селекционный материал проходил оценку и отбор в соответствующих звеньях селекционного процесса. Оценка зимостойкости созданного материала показала, что большинство селекционных образцов обладают высокой зимостойкостью, кроме ПГ-5, который в первый год перезимовки не сохранился. Кроме того, была произведена оценка реакции образцов на пойменные условия произрастания. Затопление паводковыми водами в течение 26 дней в 2018 году все гибриды перенесли хорошо.

Было установлено, что двукратное скашивание за вегетацию негативно влияет на развитие и выживаемость большинства гибридов лядвенца рогатого, кроме ПГ-8 и ПГ-9. Эти образцы в сравнении с другими показали наиболее высокую сохранность после двукратного отчуждения надземной массы. Такая толерантная реакция позволила сформировать селекционный материал с повышенной устойчивостью к многоукосному использованию.

Высота растений вновь созданного гибридного материала в среднем за 3 года пользования в фазу укосной спелости находилась в диапазоне 47–62 см против 52 см у стандарта. В основном все образцы превышали стандарт (до 10 см) (табл. 3). Самыми высокорослыми оказались ПГ-8, ПГ-9, ПГ-10 ПГ-11 и ПГ-13. Большинство высокорослых образцов превысили стандартный сорт Солнышко по продуктивности зелёной массы.

При создании селекционного материала лядвенца рогатого уделялось большое внимание формированию продуктивности кормовой массы. Накопление зелёной и сухой массы растений в период вегетации является интегральным показателем перспективности селекционного материала при оценке новых образцов (Новосёлов и др., 2016; 2018). Превышение над стандартом Солнышко по продуктивности зелёной массы у ПГ-8 составило 6%. На уровне стандарта были ПГ-10, ПГ-12, ПГ-13 (табл. 3).

3. Продуктивность зелёной массы и семян в селекционном питомнике лядвенца рогатого (в среднем за 2016–2018 гг., посев 2015 г.)

По урожайности семян полученные гибриды ПГ-3, ПГ-6, ПГ-7, ПГ-10 превышали стандарт на 30–44%. Они же отличались и наиболее устойчивой по годам семенной продуктивностью.

Недружное созревание семян и массовое растрескивание бобов при высыхании ведут к большим потерям урожая. Расположение участка с посевами лядвенца рогатого в пойме реки вследствие особенностей микроклимата — утренних и вечерних рос и туманов — позволило снизить потери урожая от растрескивания бобов. По годам наибольшая урожайность семян была в 2018 году, это обусловлено погодными условиями, которые сложились благоприятно. Температура воздуха была выше среднемноголетней в течение всего вегетационного периода, а количество выпавших осадков оказалось близким к норме в критические фазы репродуктивного развития лядвенца (в период завязывания и созревания семян).

Таким образом, из созданного селекционного материала лядвенца рогатого выделены гибридные популяции, ценные по хозяйственным признакам:

– раннеспелые, созревание на 1–3 дня раньше стандарта — ПГ-11, ПГ-13;

– высокорослые, превышающие в фазе укосной спелости стандарт на 9–10 см — ПГ-8, ПГ-9, ПГ-10, ПГ-11 и ПГ-13;

– превосходящие стандарт по кормовой продуктивности — ПГ-8, ПГ-13;

– с повышенной семенной продуктивностью (превышение к стандарту 30–44%) — ПГ-10, ПГ-7, ПГ-6, ПГ-3.

Часть выделенных образцов была включена в состав сложногибридных популяций, остальные проходили оценку на разных уровнях селекционного процесса. Наиболее ценные из них отобраны и поступили для изучения в контрольный питомник.

Материалом для отбора биотипов послужили сортообразцы, изученные в коллекционных питомниках. Для создания сложногибридных популяций использовали высокорослые, мощные, хорошо облиственные, с высокой кормовой продуктивностью растения. Были сформированы две сложногибридные популяции. Питомник поликросса рассматривался как источник получения семян Sin-1 созданных сложногибридных популяций (СГП):

– первая, СГП-1, состояла из восьми выделившихся в коллекционных питомниках образцов (СГП-6, Псковский, Приморский, Гелсвис, Гапа, Koplerys, Viglasky, Изис);

– вторая, СГП-2, также была сформирована из восьми сортов-популяций (Upstart, Витязь, Динамо, Лотос, Bull, Изис, Изумруд, Солнышко).

Созданные СГП проходили оценку в конкурсном сортоиспытании в сравнении со стандартным сортом Солнышко. В задачу исследований входило оценить гибридный материал по основным хозяйственным признакам и отобрать лучшие популяции. По результатам изучения в конкурсном сортоиспытании в год посева был получен один укос кормовой массы, который по величине превысил стандартный сорт Солнышко у обеих СГП соответственно на 17 и 25% (табл. 4).

В 2021 году проведено три укоса зелёной массы, учёт семенной продуктивности, сопутствующие фенологические наблюдения и учёты морфологических параметров. Испытываемые популяции отрастали весной позже стандарта Солнышко на 3 и 5 дней. Цветение и послеукосное отрастание также отмечено на 3 и 5 дней позже. Однако продолжительность вегетации до созревания семян у обеих СГП оказалась на 5 дней короче. Кроме того, СГП-2 характеризовался более компактной и выраженной фазой массового цветения.

Высоту травостоя полученных сложногибридных популяций лядвенца определяли в фазу начало цветения в первом, втором и третьем укосах. Исследования показали, что высота травостоя гибридов и стандарта снижалась от первого укоса ко второму и третьему. В первом укосе у СГП-1 и СГП-2 высота травостоя была на уровне стандарта — в интервале 41–42 см. Во втором укосе стандарт был незначительно выше СГП-1 и СГП-2 — на 1,1–2,6 см. В третьем укосе СГП-2 превысила стандарт на 2,3 см.

В конкурсном сортоиспытании лядвенца рогатого по урожайности зелёной массы в первый год жизни оцениваемые сложногибридные популяции СГП-1 и СГП-2 обеспечили формирование прибавки относительно стандарта, соответственно, на 17 и 25%. В 1–3-м укосах травостоя второго года жизни по сбору как зелёной массы, так и сухого вещества достоверной разницы между обеими СГП и стандартом не получено (табл. 4).

4. Оценка сложногибридных популяций лядвенца рогатого по основным хозяйственно-биологическим признакам в конкурсном сортоиспытании (2020–2021 гг.).

Облиственность, отражающая качество растительного сырья, его питательность и протеиновую составляющую корма, в первом укосе у СГП-1 и СГП-2 была соответственно 53,0 и 56,5%, у стандарта — 54,1%, во втором укосе — 58,5 и 61,4%, у стандарта — 56,6%, третьем укосе — 61,5 и 69,0%, у стандарта — 67,1%. Таким образом, СГП-2 имел облиственность выше, чем у стандарта и СГП-1, в первом, втором и третьем укосах.

В настоящее время основным лимитирующим фактором широкого использования лядвенца рогатого является низкая урожайность его семян. По величине сборов семян выделилась СГП-2, превысившая стандартный сорт на 118 кг/га, или на 32% (табл. 4). Такая прибавка урожайности СГП-2 по сравнению со стандартом обусловлена формированием большего (на 27%) количества бобов с повышенной на 9% обсеменённостью, более компактным периодом их созревания и лучшей устойчивостью к растрескиванию.

Заключение. В результате создания и оценки селекционного материала лядвенца рогатого по комплексу хозяйственно полезных признаков в степных условиях Центрально-Чернозёмного региона выделилась сложногибридная популяция СГП-2. Этот образец характеризуется повышенной по сравнению со стандартом (на 32%) урожайностью семян, а также лучшей облиственностью, высокой продуктивностью зелёной массы, дружным отрастанием растений после укосов. По итогам конкурсного сортоиспытания можно рекомендовать сортообразец СГП-2 лядвенца рогатого для передачи в государственное сортоиспытание. Для этого в текущем году производится закладка питомника размножения СГП-2 для получения необходимого количества семян.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдушаева Я. М. Особенности роста и развития лядвенца рогатого в условиях Новгородской области / Я. М. Абдушаева, А. В. Матов // Фундаментальные исследования. — 2007. — № 12–3. — С.439–441.
2. Золотарев В. Н. Биологическое обоснование способов уборки семенных травостоев лядвенца рогатого / В. Н. Золотарев // Многофункциональное адаптивное кормопроизводство: сборник научных трудов. Вып. 22 (70). — М.: ООО «Угреша Т», 2020. — С.78–90. Doi: 10.33814/МАК-2020-22-70-78-90.
3. Золотарев В. Н. Перспективы и проблемные аспекты использования козлятника восточного в кормопроизводстве России: состояние и направления селекции / В. Н. Золотарев // Кормопроизводство. — 2021. — № 5. — С.35–46. Doi: 10.25685/KRM.2021.40.11.001.
4. Формирование продукционного процесса пастбищных травостоев на осушаемых почвах в зависимости от их видового состава / Н. Н. Иванова, А. Д. Капсамун, Е. Н. Павлючик, Н. Н. Амбросимова // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. — 2018. — № 3 (64). — С.56–61.
5. Косолапов В. М. Экологическая селекция многолетних кормовых трав / В. М. Косолапов, Н. Н. Козлов, И. А. Клименко // Кормопроизводство. — 2015. — № 4. — С.25–29.
6. Курдакова О. В. Кормовая ценность разных по спелости сортов лядвенца рогатого в зависимости от фаз скашивания / О. В. Курдакова, С. В. Иванова // Аграрный вестник Урала. — 2019. — № 7 (186). — С.33–38. Doi: 10.32417/article_5d52af443bd093.08889912.
7. Нелюбина Ж. С. Анализ эффективности возделывания лядвенца рогатого на кормовые цели в условиях Среднего Предуралья / Ж. С. Нелюбина, Н. И. Касаткина // Вестник АПК Ставрополья. — 2016. — № 3 (23). — С.201–205.
8. Оценка кормовой продуктивности перспективных селекционных образцов многолетних клеверов и лядвенца рогатого / М. Ю. Новосёлов, О. А. Старшинова, Л. В. Дробышева и др. // Достижения науки и техники АПК. — 2018. — Т. 32. — № 2. — С.25–28.
9. Оценка новых селекционных номеров лядвенца рогатого (Lotus corniculatus L.) по хозяйственно полезным признакам / М. Ю. Новосёлов, Е. В. Толмачёва, Г. П. Зятчина, Л. В. Дробышева // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования. — 2016. — № 12. — С.371–374.
10. Писковацкая Р. Г. Современные направления селекции и создание адаптивных сортов клевера ползучего, гибридного и лядвенца рогатого / Р. Г. Писковацкая, А. М. Макаева, Е. В. Толмачёва // Инновационные технологии в адаптивно-ландшафтном земледелии: коллективная монография. — Иваново: ПрессСто, 2015. — С.92–97.
11. Скамарохова А. С. Лядвенец рогатый — перспективный засухоустойчивый кормовой компонент / А. С. Скамарохова, Л. Г. Горковенко, Н. А. Бедило // Новости науки в АПК. — 2018. — № 2–2 (11). — С.149–151. Doi: 10.25930/w7y1-ba27.
12. Сысуев В. А. Адаптивная стратегия устойчивой продуктивности многолетних трав на Северо-Востоке европейской части России / В. А. Сысуев, В. А. Фигурин // Достижения науки и техники АПК. — 2016. — Т. 30. — № 12. — С.79–82.
13. Продуктивность фестулолиума в чистых и смешанных посевах в условиях европейского севера России / Е. А. Тяпугин, Н. Ю. Коновалова, П. Н. Калабашкин, С. С. Коновалова // Достижения науки и техники АПК. — 2017. — Т. 31. — № 5. — С.24–27.
14. Effect of exchanging Onobrychis viciifolia and Lotus corniculatus for Medicago sativa on ruminal fermentation and nitrogen turnover in dairy cows / A. G. Brinkhaus, G. Bee, P. Silacci et al. // Journal of Dairy Science. — 2016. — Vol. 99. — No. 6. — P.4384–4397. Doi: org/10.3168/jds.2015-9911.
15. In vitro effects of birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) pasture on ruminal fermentation, microbial population, and methane production / R. G. Christensen, J. S. Eun, S. Y. Yang et al. // The Professional Animal Scientist. — 2017. — Vol. 33. — No. 4. — P.451–460. Doi: org/10.15232/pas.2016-01558.
16. Morphometric characteristics of Lotus corniculatus L. genotypes / Đ. Gatarić, V. Radić, B. Đurić et al. // African Journal of Biotechnology. — 2013. — Vol. 12. — No. 35. — P.5423–5426. Doi: 10.5897/AJB12.2302.
17. Urine volume and nitrogen excretion are altered by feeding birdsfoot trefoil compared with alfalfa in lactating dairy cows / M. Ghelichkhan, J. S. Eun, R. G. Christensen et al. // Journal of animal science. — 2018. — Vol. 96. — No. 9. — P.3993–4001. Doi: org/10.1093/jas/sky259.
18. Golubinova I. Influence of Meteorological Factors on the Productivity of Accessions Birdsfoot Trefoil (Lotus corniculatus L.) / I. Golubinova, P. Marinov-Serafimov // Journal of Mountain Agriculture on the Balkans. — 2019. — Vol. 22. — No. 2. — P.82–93.
19. Yield, morphological characteristics, and chemical composition of European‐and Mediterranean‐derived birdsfoot trefoil cultivars grown in the colder continental United States / J. H. Grabber, H. Riday, K. A. Cassida et al. // Crop Science. — 2014. — Vol. 54. — No. 4. — P.1893–1901. Doi: org/10.2135/cropsci2013.09.0644.
20. Kasatkina N. I. Influence of abiotic factors of the Middle Cis-Urals on fodder and seed productivity of bird’s-foot trefoil / N. I. Kasatkina, Z. S. Nelyubina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — IOP Publishing, 2022. — Vol. 1010. — No. 1. — P.012006.
21. Impact of condensed tannin-containing legumes on ruminal fermentation, nutrition and performance in ruminants: a review / B. M. Kelln, G. B. Penner, S. N. Acharya et al. // Canadian Journal of Animal Science. — 2020. — Vol. 101. — No. 2. — P.210–223. Doi: org/10.1139/cjas-2020-0096.
22. Effect of birdsfoot trefoil cultivars on exsheathment of Haemonchus contortus in fistulated sheep / K. J. Lonngren, C. D. Barone, A. M. Zajac et al. // Veterinary parasitology. — 2020. — Vol. 287. — P.109271. Doi: org/10.1016/j.vetpar.2020.109271.
23. MacAdam J. W. Beneficial effects of temperate forage legumes that contain condensed tannins / J. W. MacAdam, J. J. Villalba // Agriculture. — 2015. — Vol. 5. — No. 3. — P.475–491.
24. Characterization of birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) genotypes from the local population in Bosnia and Herzegovina / V. O. J. O. Radić, S. A. V. O. Vučković, Đ. O. R. Đ. E. Gatarić et al. // Bothalia Journal. — 2014. — Vol. 44. — No. 6. — P.98–105.
25. The Fate of Tannins from Birdsfoot Trefoil and Their Effect on the Nitrogen Balance in Growing Lambs Fed Diets Varying in Protein Level / E. Seoni, M. Rothacher, Y. Arrigo et al. // Animals. — 2021. — Vol. 11. — No. 1. — P.190.
26. Uzun F. Ecotype Traits of the Natural Populations of the Birdsfoot Trefoil (Lotus corniculatus) in Association with the Geographical Parameters of the Sampling Sites/Örnekleme Sitelerinin Cografi Parametrelerine Bagli Olarak Dogal Sariçiçekli Gazal Boynuzu (Lotus corniculatus) Popülasyonlarinin Ekotip Özellikleri / F. Uzun, H. B. Donmez // Ekoloji. — 2016. — Vol. 25. — No. 98. — P.33–40. Doi: 10.5053/ekoloji.2015.21.
27. Vignolio O. R. Seed production of Lotus tenuis (Fabaceae), a forage legume: effects of row spacing, seeding date, and plant defoliation / O. R. Vignolio, G. S. Cambareri, N. O. Maceira // Crop and Pasture Science. — 2011. — Vol. 61. — No. 12. — P.1027–1035.
28. Insect community structures of Birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) inflorescences along the seed dispersal / A. M. Virrteiu, I. Grozea, R. Stef et al. // Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Agriculture. — 2014. — Vol. 71. — No. 2. — P.354–359.

Breeding projects and stress-resistant varieties of birdʼs-foot trefoil in the Central Chernozem region

Zolotarev V. N.¹, PhD Agr. Sc.

Labinskaya R. M.², PhD Agr. Sc.

¹Federal Williams Research Center of Fodder Production and Agroecology

141055, Russia, the Moscow region, Lobnya, Science Town, 1

E-mail: semvik@vniikormov.ru

²Voronezh Research Station on Perennial Grasses of the Federal Williams Research Center of Fodder Production and Agroecology

396420, Russia, the Voronezh region, Pavlovsk, Dokuchaeva str., 1

E-mail: gnu@bk.ru

A breeding project took place at the Voronezh Research Station on Perennial Grasses of the Federal Williams Research Center of Fodder Production and Agroecology in 2012–2021. Currently only six varieties of birdʼs-foot trefoil (Lotus corniculatus L.) are enlisted in the State Register of Selection Achievements Authorized for Use for Production Purposes in the Russian Federation which signifies the need for broadening the genotype collection of this crop. The aim of this research was to analyze a potential parent material of birdʼs-foot trefoil and select promising genotypes for complex hybrid populations. Genotypes were selected considering such valuable traits as high forage and seed productivities, winter hardiness, drought-resistance and tolerance to biotic stresses. This paper deals with the results on parent material selected in the steppe of the Central Chernozem Region (under arid conditions). A nursery set at the first stage of this project comprised 32 genotypes of birdʼs-foot trefoil of various ecological and geographical origin. Promising genotypes were selected to perform as donors of economically important traits. Second-generation hybrid populations carried individual or a complex of important traits. Hybridization of the most promising genotypes resulted in two complex-hybrid populations undergoing competitive trials. The SGP-2 population performed the best. This genotype showed rich leaf coverage, high green mass productivity, uniform plant germination after cutting as well as the increase in seed productivity of 32% and shorter period of bean formation.

Keywords: birdʼs-foot trefoil (Lotus corniculatus L.), genotype, hybridization, variety trial, productivity.

References

1. Abdushaeva Ya. M. Osobennosti rosta i razvitiya lyadventsa rogatogo v usloviyakh Novgorodskoy oblasti / Ya. M. Abdushaeva, A. V. Matov // Fundamentalnye issledovaniya. — 2007. — No. 12–3. — P.439–441.
2. Zolotarev V. N. Biologicheskoe obosnovanie sposobov uborki semennykh travostoev lyadventsa rogatogo / V. N. Zolotarev // Mnogofunktsionalnoe adaptivnoe kormoproizvodstvo: sbornik nauchnykh trudov. Is. 22 (70). — Moscow: OOO “Ugresha T”, 2020. — P.78–90. Doi: 10.33814/MAK-2020-22-70-78-90.
3. Zolotarev V. N. Perspektivy i problemnye aspekty ispolzovaniya kozlyatnika vostochnogo v kormoproizvodstve Rossii: sostoyanie i napravleniya selektsii / V. N. Zolotarev // Kormoproizvodstvo. — 2021. — No. 5. — P.35–46. Doi: 10.25685/KRM.2021.40.11.001.
4. Formirovanie produktsionnogo protsessa pastbishchnykh travostoev na osushaemykh pochvakh v zavisimosti ot ikh vidovogo sostava / N. N. Ivanova, A. D. Kapsamun, E. N. Pavlyuchik, N. N. Ambrosimova // Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. — 2018. — No. 3 (64). — P.56–61.
5. Kosolapov V. M. Ekologicheskaya selektsiya mnogoletnikh kormovykh trav / V. M. Kosolapov, N. N. Kozlov, I. A. Klimenko // Kormoproizvodstvo. — 2015. — No. 4. — P.25–29.
6. Kurdakova O. V. Kormovaya tsennost raznykh po spelosti sortov lyadventsa rogatogo v zavisimosti ot faz skashivaniya / O. V. Kurdakova, S. V. Ivanova // Agrarnyy vestnik Urala. — 2019. — No. 7 (186). — P.33–38. Doi: 10.32417/article_5d52af443bd093.08889912.
7. Nelyubina Zh. S. Analiz effektivnosti vozdelyvaniya lyadventsa rogatogo na kormovye tseli v usloviyakh Srednego Preduralya / Zh. S. Nelyubina, N. I. Kasatkina // Vestnik APK Stavropolya. — 2016. — No. 3 (23). — P.201–205.
8. Otsenka kormovoy produktivnosti perspektivnykh selektsionnykh obraztsov mnogoletnikh kleverov i lyadventsa rogatogo / M. Yu. Novoselov, O. A. Starshinova, L. V. Drobysheva et al. // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. — 2018. — Vol. 32. — No. 2. — P.25–28.
9. Otsenka novykh selektsionnykh nomerov lyadventsa rogatogo (Lotus corniculatus L.) po khozyaystvenno poleznym priznakam / M. Yu. Novoselov, E. V. Tolmacheva, G. P. Zyatchina, L. V. Drobysheva // Novye i netraditsionnye rasteniya i perspektivy ikh ispolzovaniya. — 2016. — No. 12. — P.371–374.
10. Piskovatskaya R. G. Sovremennye napravleniya selektsii i sozdanie adaptivnykh sortov klevera polzuchego, gibridnogo i lyadventsa rogatogo / R. G. Piskovatskaya, A. M. Makaeva, E. V. Tolmacheva // Innovatsionnye tekhnologii v adaptivno-landshaftnom zemledelii: kollektivnaya monografiya. — Ivanovo: PressSto, 2015. — P.92–97.
11. Skamarokhova A. S. Lyadvenets rogatyy — perspektivnyy zasukhoustoychivyy kormovoy komponent / A. S. Skamarokhova, L. G. Gorkovenko, N. A. Bedilo // Novosti nauki v APK. — 2018. — No. 2–2 (11). — P.149–151. Doi: 10.25930/w7y1-ba27.
12. Sysuev V. A. Adaptivnaya strategiya ustoychivoy produktivnosti mnogoletnikh trav na Severo-Vostoke evropeyskoy chasti Rossii / V. A. Sysuev, V. A. Figurin // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. — 2016. — Vol. 30. — No. 12. — P.79–82.
13. Produktivnost festuloliuma v chistykh i smeshannykh posevakh v usloviyakh evropeyskogo severa Rossii / E. A. Tyapugin, N. Yu. Konovalova, P. N. Kalabashkin, S. S. Konovalova // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. — 2017. — Vol. 31. — No. 5. — P.24–27.
14. Effect of exchanging Onobrychis viciifolia and Lotus corniculatus for Medicago sativa on ruminal fermentation and nitrogen turnover in dairy cows / A. G. Brinkhaus, G. Bee, P. Silacci et al. // Journal of Dairy Science. — 2016. — Vol. 99. — No. 6. — P.4384–4397. Doi: org/10.3168/jds.2015-9911.
15. In vitro effects of birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) pasture on ruminal fermentation, microbial population, and methane production / R. G. Christensen, J. S. Eun, S. Y. Yang et al. // The Professional Animal Scientist. — 2017. — Vol. 33. — No. 4. — P.451–460. Doi: org/10.15232/pas.2016-01558.
16. Morphometric characteristics of Lotus corniculatus L. genotypes / Đ. Gatarić, V. Radić, B. Đurić et al. // African Journal of Biotechnology. — 2013. — Vol. 12. — No. 35. — P.5423–5426. Doi: 10.5897/AJB12.2302.
17. Urine volume and nitrogen excretion are altered by feeding birdsfoot trefoil compared with alfalfa in lactating dairy cows / M. Ghelichkhan, J. S. Eun, R. G. Christensen et al. // Journal of animal science. — 2018. — Vol. 96. — No. 9. — P.3993–4001. Doi: org/10.1093/jas/sky259.
18. Golubinova I. Influence of Meteorological Factors on the Productivity of Accessions Birdsfoot Trefoil (Lotus corniculatus L.) / I. Golubinova, P. Marinov-Serafimov // Journal of Mountain Agriculture on the Balkans. — 2019. — Vol. 22. — No. 2. — P.82–93.
19. Yield, morphological characteristics, and chemical composition of European‐and Mediterranean‐derived birdsfoot trefoil cultivars grown in the colder continental United States / J. H. Grabber, H. Riday, K. A. Cassida et al. // Crop Science. — 2014. — Vol. 54. — No. 4. — P.1893–1901. Doi: org/10.2135/cropsci2013.09.0644.
20. Kasatkina N. I. Influence of abiotic factors of the Middle Cis-Urals on fodder and seed productivity of bird’s-foot trefoil / N. I. Kasatkina, Z. S. Nelyubina // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — IOP Publishing, 2022. — Vol. 1010. — No. 1. — P.012006.
21. Impact of condensed tannin-containing legumes on ruminal fermentation, nutrition and performance in ruminants: a review / B. M. Kelln, G. B. Penner, S. N. Acharya et al. // Canadian Journal of Animal Science. — 2020. — Vol. 101. — No. 2. — P.210–223. Doi: org/10.1139/cjas-2020-0096.
22. Effect of birdsfoot trefoil cultivars on exsheathment of Haemonchus contortus in fistulated sheep / K. J. Lonngren, C. D. Barone, A. M. Zajac et al. // Veterinary parasitology. — 2020. — Vol. 287. — P.109271. Doi: org/10.1016/j.vetpar.2020.109271.
23. MacAdam J. W. Beneficial effects of temperate forage legumes that contain condensed tannins / J. W. MacAdam, J. J. Villalba // Agriculture. — 2015. — Vol. 5. — No. 3. — P.475–491.
24. Characterization of birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) genotypes from the local population in Bosnia and Herzegovina / V. O. J. O. Radić, S. A. V. O. Vučković, Đ. O. R. Đ. E. Gatarić et al. // Bothalia Journal. — 2014. — Vol. 44. — No. 6. — P.98–105.
25. The Fate of Tannins from Birdsfoot Trefoil and Their Effect on the Nitrogen Balance in Growing Lambs Fed Diets Varying in Protein Level / E. Seoni, M. Rothacher, Y. Arrigo et al. // Animals. — 2021. — Vol. 11. — No. 1. — P.190.
26. Uzun F. Ecotype Traits of the Natural Populations of the Birdsfoot Trefoil (Lotus corniculatus) in Association with the Geographical Parameters of the Sampling Sites/Örnekleme Sitelerinin Cografi Parametrelerine Bagli Olarak Dogal Sariçiçekli Gazal Boynuzu (Lotus corniculatus) Popülasyonlarinin Ekotip Özellikleri / F. Uzun, H. B. Donmez // Ekoloji. — 2016. — Vol. 25. — No. 98. — P.33–40. Doi: 10.5053/ekoloji.2015.21.
27. Vignolio O. R. Seed production of Lotus tenuis (Fabaceae), a forage legume: effects of row spacing, seeding date, and plant defoliation / O. R. Vignolio, G. S. Cambareri, N. O. Maceira // Crop and Pasture Science. — 2011. — Vol. 61. — No. 12. — P.1027–1035.
28. Insect community structures of Birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) inflorescences along the seed dispersal / A. M. Virrteiu, I. Grozea, R. Stef et al. // Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Agriculture. — 2014. — Vol. 71. — No. 2. — P.354–359.