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 (Adanson)
Bentham
подсемейства Papilionatae Taub.
семейства
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
произрастает 12
дикорастущих видов люпина. В западном полушарии –
в Северной, Центральной и 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
Посевные
площади
600000
400000
200000
0
2005
2006
2007
2008 2009
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.
20000
15000
•
Урожайность в 2009 составила 13548
кг \ га
урожайность
10000
5000
0
2005
2006
2007
2008
2009
Посевные площади (га) и урожайность (кг\ га) в России
20000
15000
Посевные
площади
10000
В 2009 году посевные площади
составили 7500 га
5000
0
2005 2006 2007 2008 2009
20000
15000
•
Урожайность в 2009 году 12386
кг \ га
10000
урожайность
5000
0
2005 2006 2007 2008 2009
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 0.32,2% алкалоидов.
Люпин белый (L. albus L.)
•
Семена содержат около 36 %
белка
и
12%
масла.
Алкалоидный
комплекс
высокотоксичный,
дикие
формы содержат в семенах 0.32,7% алкалоидов.
Люпин желтый (L. luteus L.)
•
Семена содержат 40-50%
белка, 3-5 % масла.
Алкалоидный комплекс
высокотоксичный, дикие
формы
содержат
в
семенах
0.4-1,8
%
алкалоидов.
Люпин изменчивый (L. mutabilis Sweet)
•
Семена содержат около 40-50 % белка и 1228% масла. Алкалоидный комплекс
высокотоксичный, дикие формы содержат в
семенах 1-4,2% алкалоидов.
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, дикие формы
содержат в семенах 0.13-2 %
алкалоидов.
Показана устойчивость вида к
агрессивным расам фомопсиса .
Люпин атлантический (L.atlanticus
Gladst.)
•
Семена содержат около 40 % белка и 7%
масла.
Алкалоидный
комплекс
слаботоксичный, дикие формы содержат в
семенах 0,40-2,55% алкалоидов.
Перспективные для возделывания
виды
•
•
•
•
Л. пальчатый (L.digitatus Forsk.).
Вид заслуживает изучения для интродукции в засушливые полупустынные
области.
Л. Хартвега (L. hartwegii Lindl.) отличается повышенной устойчивостью к
извести в почве.
Л. элегантный (L.elegans H.B.K.) содержит в семенах большое количество
масла.
Л. нутканский (L. nootkatensis Donn ex Sims.) эндемик Аляски и Алеутских
островов. Широко используется для рекультивации эродированных почв в
Исландии, на севере Швеции. Хороший медонос.
Люпин в России
•
•
•
•
В сельскохозяйственном производстве России используются люпин белый,
желтый, узколистный и многолистный.
Люпин узколистный наиболее продвинут в северные районы Нечерноземья
России. Растения люпина узколистного могут выдерживать понижение
температуры до –90С.
Севернее люпина узколистного культивируют многолетний люпин
многолистный – лучший сидерат северных районов
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
Число образцов
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
132 121
797
L.albus
L.angustifolius
L.luteus
L.mutabilis
L.polyphyllus
494
841
Распределение образцов коллекции по странам
Юж.Америка
7%
Африка
3%
Сев.Америка
5%
Австралия
8%
Азия
1%
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
ОпХр, 1185
ДлХр, 174
КубГенбанк, 1084
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 люпина желтого составляет от 21 до 40 ц\га,
у люпина белого от 22 до 54 ц\га, а у образцов люпина узколистного от 20 до
50 ц\га
Урожайность зеленой массы у образцов люпина желтого изменяется от 500
до 900 ц\га, у белого – от 600 до 1000 ц\га и у узколистного - от 300 до 900
ц\га.
Выделены источники высокой урожайности семян разных видов люпина: л.
желтый – к.2004, 2050, 2271, 2317, 2529, 2615 и т.д., л. белый – 495, 2094,
2357, 2603, 2575, л. узколистный – к.1461, 1354, 2167, 2979. 2748.
В коллекции имеются источники высокой урожайности зеленой массы: л.
желтый – к.2651, 2290, 2292, 2869, 2870, 3099 и т.д., л. белый – 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 выведены сорта Myallie и Kalya с умеренной
устойчивостью. Л. желтый и экотипы люпина белого с Азорского архипелага показали
высокую устойчивость.
• Мучнистая роса (E. polygony и M. diffusa) поражает все виды люпина, но особенно
чувствителен к ней многолистный люпин. Устойчивы к росе сорта вида L. mutabilis,
некоторые дикие образцы узколистного люпина.
• Люпин в сильной степени поражается вирусными болезнями. У люпина желтого
выделены образцы, обладающие комплексной устойчивостью как к фузариозу, так и
вирусным болезням. Слабо поражаются виды L. elegans H.B.K. (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 L. albus L. затем идет L. luteus L. а наиболее
устойчивы L. mutabills Sweet и L. angustlfolius L.
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. из Греции, Португалии и Эфиопии, Бразилии (к-2854, 2857, 3022,
3025), L. luteus L. (к-2855,3021).
Лучшей устойчивостью обладают чилийские сорта белого люпина — Victoria
Baer, Prima Baer и Lolita Baer.
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 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
средиземноморского
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. — к2181; 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 и узколистного характеризуются
относительно низкой засухоустойчивостью, хотя среди них выделены
отдельные засухоустойчивые формы.
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 варьирует от 12–30% у разных видов,
при этом у малоалкалоидных форм белка в зеленой массе содержится больше,
чем у горьких форм.
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
американских видов содержится 11–15 % масла.
Выдающимся по масличности видом является люпин изменчивый
(содержание масла выше 20 %) - к. 2126, 2160, 2349, 2456, 2592.
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.
Спасибо за внимание!