Transcript Г.Н. Егорова Люпин
ВНИИР им. Н.И.Вавилова Отдел зерновых бобовых культур
Санкт-Петербург 2012
Коллекция люпина ( Lupinus L.) ВИР – исходный материал для селекции.
• Род
Lupinus L.
относится к трибе
Genisteae
семейства
(Adanson) Bentham подсемейства Papilionatae Taub.
Fabaceae Lindl (Leguminosae Juss)
• Подразделяется на два подрода:
subgenus Lupinus
(восточное полушарие) и
subgenus Platycarpos
(западное полушарие) .
Распространение
В восточном полушарии - в Средиземноморье и в северо-восточной части Африки в Северной, Центральной и произрастает 12 дикорастущих видов люпина. В западном полушарии – Южной Америке произрастает по разным данным от 200 до 1000 видов.
Использование
• • • • Люпин является хорошей средообразующей культурой. В симбиозе с Rhizobium lupini способен фиксировать на гектаре посева до 400 кг азота.
Способен давать дешевый высококачественный белок без применения удобрений практически на любых почвах.
Люпин является эффективным средством борьбы с картофельной нематодой Широко используется в качестве декоративного растения.
• • • • • Люпин широко используется в пищевых целях Разработана технология производства макаронных изделий и хлеба из пшеницы и муки люпина.
Люпин используется для приготовления молочных продуктов.
Люпин – ценный источник сырья для создания безглютеновых пищевых продуктов.
Благодаря высокому содержанию лютеина используется в медицине.
Посевные площади (га) и урожайность (кг\ га) в мире
1000000 800000 600000 400000 200000 0 2005 2006 2007 2008 2009 Посевные площади • В 2009 году посевные площади в мире составили 689555 га. При этом самые большие посевы люпина находятся в Австралии – 483000 га. На втором и третьем месте по посевным площадям находятся Беларусь – 39306 га и Польша – 35700 га.
• Урожайность в 2009 составила 13548 кг \ га 20000 15000 10000 5000 0 2005 2006 2007 2008 2009 урожайность
Посевные площади (га) и урожайность (кг\ га) в России
20000 15000 10000 5000 0 2005 2006 2007 2008 2009 Посевные площади В 2009 году посевные площади составили 7500 га • Урожайность в 2009 году 12386 кг \ га 20000 15000 10000 5000 0 2005 2006 2007 2008 2009 урожайность
Сорта, выведенные с 2000 года
Возделываемые виды
Люпин узколистный (L.angustifolius L.)
• Семена содержат около 28-40 % белка и 4-8% масла. Алкалоидный комплекс высокотоксичный, дикие формы содержат в семенах 0.3 2,2% алкалоидов.
Люпин белый (L. albus L.)
• Семена содержат около 36 % белка и 12% масла.
Алкалоидный комплекс высокотоксичный, дикие формы содержат в семенах 0.3 2,7% алкалоидов.
Люпин желтый (L. luteus L.)
• Семена содержат 40-50% белка, 3-5 % масла.
Алкалоидный высокотоксичный, дикие формы комплекс содержат в семенах алкалоидов.
0.4-1,8 %
Люпин изменчивый (L. mutabilis Sweet)
• Семена содержат около 40-50 % белка и 12 28% масла.
Алкалоидный семенах 1-4,2% алкалоидов.
комплекс высокотоксичный, дикие формы содержат в
Люпин многолистный (L. polyphyllus Lindl.)
• В семенах содержится 34-38 % белка, 9-14 % масла. Алкалоидный комплекс высокотоксичный, содержит 0.6 – 3,3 % масла.
Виды, введенные в культуру в конце 20 – начале 21 века.
• •
Люпин песчано-равнинный (л. Косентина) ( L.cosentinii Guss. )
Это первый введенный в культуру твердосемянный вид.
Семена содержат 25-40 % белка, 5-9 % масла. Алкалоидный комплекс слаботоксичный, дикие формы содержат в семенах 0.3-0,6 % алкалоидов.
Люпин мохнатый ( L.pilosus Murr.)
• • • Семена содержат 20-35 % белка, 4-9 % масла.
Алкалоидный комплекс слаботоксичный, алкалоидов.
дикие формы содержат в семенах 0.13-2 % Показана устойчивость вида к агрессивным расам фомопсиса .
•
Люпин атлантический (L.atlanticus
Gladst.)
Семена содержат около 40 % белка и 7% масла.
Алкалоидный семенах 0,40-2,55% алкалоидов.
комплекс слаботоксичный, дикие формы содержат в
Перспективные для возделывания виды
• • • •
Л. пальчатый (L.digitatus Forsk.)
.
Вид заслуживает изучения для интродукции в засушливые полупустынные области.
Л. Хартвега (L. hartwegii Lindl.)
извести в почве.
Л. элегантный (L.elegans H.B.K.)
масла.
отличается повышенной устойчивостью к содержит в семенах большое количество
Л. нутканский (L. nootkatensis Donn ex Sims.) э
Исландии, на севере Швеции. Хороший медонос.
ндемик Аляски и Алеутских островов. Широко используется для рекультивации эродированных почв в
Люпин в России
• • • • В сельскохозяйственном производстве России используются люпин белый, желтый, узколистный и многолистный.
Люпин узколистный
России. Растения люпина узколистного могут выдерживать понижение температуры до –9 0 С.
наиболее продвинут в северные районы Нечерноземья Севернее люпина
многолистный
узколистного культивируют – лучший сидерат северных районов многолетний
люпин
Основная селекционная работа по люпину сосредоточена во Всероссийском НИИ люпина, в лаборатории селекции зернобобовых культур ГНУ НИИСХ ЦРНЗ, на кафедре растениеводства ТСХА.
• • • Первостепенная задача изучения коллекции люпина ВИР – всесторонняя характеристика всего мирового разнообразия рода Lupinus L. с целью выделения ценных образцов для селекции.
Изучаются вопросы систематики, филогении, физиологии, иммунитета, биохимии, изменчивости, наследуемости и комбинационной ценности образцов коллекции, отдельные вопросы частной генетики культуры и теоретических основ селекции.
Коллекция ВИР обладает ценным многосторонне изученным материалом для выведения сортов, обладающих высокой продуктивностью, скороспелостью, устойчивостью к бактериальным, вирусным и грибным болезням.
Коллекция люпина насчитывает 2732 образца в постоянном и 186 образцов во временном каталоге. Видовой состав – 50 видов и около 10 межвидовых гибридов
Поступление образцов в коллекцию за 2001-10 годы
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 год
Число образцов по видам
797 132 121 494 841
L.albus
L.angustifolius
L.luteus
L.mutabilis
L.polyphyllus
Распределение образцов коллекции по странам
Австралия 8% Азия 1% Юж.Америка 7% Африка 3% Сев.Америка 5% Европа 76%
Распределение образцов коллекции по статусу образца
UN; 63 WL; 614 BR; 1020 AC; 550 LR; 671
Закладка образцов на хранение
Не заложены; 1081 КубГенбанк; 1084 ОпХр; 1185 ДлХр; 174 ХолХр; 1540
Направления селекции
• • • • • • • В настоящее время основными направлениям селекции люпина являются: - селекция на скороспелость и стабильную продуктивность - увеличение содержания белка в семенах и зеленой массе - увеличение содержания масла в семенах люпина белого и изменчивого - создание сортов с низким содержанием алкалоидов - создание сортов устойчивых к антракнозу и фузариозу - повышение уровня симбиотической азотфиксации - выведение сортов с детерминантным типом роста
Скороспелость
• • • • • Продолжительность вегетационного периода у яровых форм у люпина узколистного составляет от 72 до 170 дней, у желтого от 90 до 175 дней и у белого – от 106 до 180 дней.
В коллекции имеются образцы
люпина узколистного
очень ранней группы спелости (71-100 дней): к-1384, 2687, 2696, 2225, 2226, 2648, 3840, 2119 и т.д.
У
люпина желтого
выделены образцы с вегетационным периодом 71-100 дней: к-2154, 1947, 2284, 2651, 2735 и т.д.
У
люпина белого
среди скороспелых образцов с периодом 101-115 дней можно отметить: к-290,2234, 2572, 2498, 2026.
Среди дикорастущих видов люпина наиболее скороспелыми являются
L.barkeri Lindl., L.bicolor Lindl., L. nanus Dougl., L.truncatus Nutt.et Hook
Продуктивность
• • • • Урожайность семян у образцов у
люпина белого люпина желтого
от 22 до 54 ц\га, а у образцов составляет от 21 до 40 ц\га,
люпина узколистного
от 20 до 50 ц\га Урожайность зеленой массы у образцов до 900 ц\га, у ц\га.
белого люпина желтого
– от 600 до 1000 ц\га и у изменяется от 500
узколистного -
от 300 до 900 Выделены источники высокой урожайности семян разных видов люпина:
л.
желтый
– к.2004, 2050, 2271, 2317, 2529, 2615 и т.д., 2357, 2603, 2575,
л. узколистный л. белый
– к.1461, 1354, 2167, 2979. 2748.
– 495, 2094, В коллекции имеются источники высокой урожайности зеленой массы:
желтый
– к.2651, 2290, 2292, 2869, 2870, 3099 и т.д.,
л. белый л.
– 516, 1596, 3110,
л. узколистный
– к.2573, 2574, 2576, 2705, 3083 и т.д..
Устойчивость к болезням
• • Люпины поражаются фузариозной корневой гнилью, фузариозным трахеомикозным увяданием (вилтом), антракнозом, фомопсисом, серой листовой пятнистостью, бурой пятнистостью листьев, мучнистой росой, вирусом желтой мозаики фасоли и огуречной мозаики.
Серая листовая пятнистость
(Stemphylium) впервые обнаружена на востоке США в 50-е годы прошлого века. Устойчивые формы выделены из диких форм в Португалии.
Гены устойчивости интродуцированы в австралийские сорта люпина узколистного Marri и • Illiarrie
Бурая пятнистость листьев
(Pleiochaeta setosa) Повреждает все возделываемые виды.
У люпина узколистного
устойчивостью.
Л. желтый
выведены сорта Myallie и Kalya с умеренной и экотипы
люпина белого
с Азорского архипелага показали • вы сокую устойчивость.
Мучнистая роса
(E. polygony и M. diffusa) поражает все виды люпина, но особенно чувствителен к ней
многолистный люпин
. Устойчивы к росе сорта вида некоторые дикие образцы узколистного люпина.
L. mutabilis,
• Люпин в сильной степени поражается вирусным болезням. Слабо поражаются виды
вирусными болезнями.
L. elegans H.B.K.
У
люпина желтого
выделены образцы, обладающие комплексной устойчивостью как к фузариозу, так и (к–348, 262, 466),
L. nanus Dougl, l. ornatus Dougl, L. succulentus Dougl
(к–193).
Антракноз
• • • •
Антракноз (Colletotrichum gloeosporiodes [Penz.] Penz & Sacc.)
Поражает все культивируемые виды люпина.
Среди видов люпина наиболее восприимчив к антракнозу устойчивы
L. albus L.
затем идет
L. mutabills Sweet и L. angustlfolius L.
L. luteus
L. а наиболее Заболевание передается семенами, при этом зараженность их зависит от сортовых особенностей и на какой стадии развития растений произошло заражение.
Высокую устойчивость к антракнозу имеют сорта люпина узколистного Rancher. Illyarrie, Chittick. Имеются источники устойчивости среди образцов
L. albus L.
3025), из Греции, Португалии и Эфиопии, Бразилии (к-2854, 2857, 3022,
L. luteus L.
(к-2855,3021).
Лучшей устойчивостью обладают чилийские сорта
белого люпина
Baer, Prima Baer и Lolita Baer.
— Victoria
• •
Фузариоз
Фузариоз (F. oxysporum Schi. F. sp. lupini Snyd. & Hans.)
или закупорка сосудов остается наиболее вредоносной болезнью люпина желтого в Восточной Европе, начиная с 60—70 гг. XX века.
В Украине созданы фузариозоустойчивые сорта люпина белого.
Устойчивые формы отмечены также у
L.angustifolius L
средиземноморского и
cosentinii Guss.
В Белоруссии созданы новые сорта узколистного люпина Арва, Вада и к-2750. Большой интерес представляют источники устойчивости к фузариозу среди некоторых мало возделываемых и диких видов люпина американского и происхождения.
Люпин многолистный
(L. polyphyllus Lindl
): к-261, 347, 352, 392, 416, 574, 634, 649. Люпин изменчивый (
L. mutabills Sweet)
: к-2017, 2051, 2151, 2159, 2161,2162. Люпин опушенный
(L. pubescens Benth
): к-202, 2103, 2177.
Люпин элегантный
(L. elegans H.B.K
): к-113, 120, 2179;
L.cosentlni Guss
. — к-2115;
L. succulentus Dougl.
— к 2181;
L. hartwegu Lindl
. — к-2180
; L. hybridus Lern
. — к-2216;
L. barkei Watson
— к-2257.
Засухоустойчивость
• • • Актуальную задачу представляет собой изучение засухоустойчивости образцов коллекции.
Относительно высокой засухоустойчивостью отличаются образцы
люпина желтого
, образцы
люпина белого
отдельные засухоустойчивые формы.
и
узколистного
характеризуются относительно низкой засухоустойчивостью, хотя среди них выделены У
люпина желтого
выделились образцы: к–1350, 2306, 2319, 2326, 2485, 2211, 2520, 1967, 2587, 2582, 2271;
люпин белый
– к.- 1540, 2192, Старт;
люпин узколистный
– к-2166, 2500,2501.
Содержание белка
• • • В коллекции имеются образцы с высоким содержанием белка в семенах: для
желтого люпина
выше 42 % – к. 2152, 255, 1310,1511. У
люпина белого
(выше 45 %) – к. 303, 2209, 2335, 1496, 240, 294, 486, 2374. У
люпина узколистного
(выше 36%) – к.1908, 2685, 2839, 1535, 3609, 3613, 3614. У
люпина изменчивого
(выше 47 %) – к.2129, 2132, 2160, 228, 2274, 2138, 1737.
L. albococcineus –
1386,1854 ( белок выше 45 %) Содержание белка в зеленой массе при этом у малоалкалоидных форм белка в зеленой массе содержится больше, чем у горьких форм.
варьирует от 12–30% у разных видов,
Содержание масла
• • • Содержание масла в семенах большинства средиземноморских форм не превышает 4–6 %, исключение
люпин белый
, у которого в семенах бывает 14 –15 % масла.
У большинства Выдающимся по американских видов содержится 11–15 % масла.
масличности видом является
люпин
(содержание масла выше 20 %) - к. 2126, 2160, 2349, 2456, 2592.
изменчивый
Представляют интерес для дальнейшего изучения
L.elegans Humb., Bonpl., Kun., L.pubescens Benth.
c содержанием масла выше 14 %
Низкое содержание алкалоидов
• • • Современные малоалкалоидные сорта люпина содержат в среднем от 0,02 до 0,05 % алкалоидов. В коллекции есть сорта Кристалл, Снежеть, Белозерный 110, Надежда, Смена и др. с низким содержанием алкалоидов.
Возможно создание кормовых сортов с высоким содержанием слаботоксичных алкалоидов.
Содержание алкалоидов в семена, используемых на пищевые цели не должно превышать 0,02 % (Австралия, ЕС) и 0,04 % (Россия).
Детерминантный тип роста
• • • • • С особенностями ветвления связаны вопросы повышения урожайности, скороспелости, засухоустойчивости, иммунитета растений.
В настоящее время большой интерес селекционеров и производственников привлекают формы с генетически редуцированным (детерминантным, блокированным, ограниченным) боковым ветвлением.
Характерной особенностью форм люпина с детерминантным ветвлением является то, что вся побеги заканчиваются генеративными органами, часть боковых ветвей в пазухах листьев образуют непосредственно цветки.
В ВНИИ люпина для люпина узколистного разработаны морфофизиологические модели сортов: дикий , псевдодикий, квазидикий, щитковидный, колосовидный, метельчатый и пальмовидный тип.
Источники детерминантного типа ветвления – люпин желтый: Искорость, Лимонный, Юбилейный, 2333, 2815, 1935, 2149, 2154, 2437; люпин белый – 2890, 2891 и др. образцы из Польши; люпин узколистный – 2648, 3840, 2687, 2696, 2697, Mut 1.