Роль сорта и основы селекционного процесса в современном растениеводстве

Сорт — это совокупность сходных по хозяйственно-биологическим свойствам и морфологическим признакам растений одной культуры, родственных по происхождению, отобранных и размноженных для возделывания в определенных природных и производственных условиях с целью повышения урожайности и качества продукции.

В качестве исходного материала используются уже имеющиеся в природе сорта и формы растений, например дикорастущие формы, местные сорта культурных растений, сорта зарубежной селекции, а также формы

Теоретические основы 52 продуктивности растений и образования урожая растений, создаваемые в самом процессе селекции. Особая ценность проверенных временем местных сортов как исходного материала заключается в их приспособленности к условиям произрастания. Однако среди местных сортов сельскохозяйственных культур могут отсутствовать формы с высокими технологическими и вкусовыми качествами продукции, с устойчивостью к вредителям и болезням и т. д.

Исключительная ценность дикорастущих форм состоит в их устойчивости к неблагоприятным условиям — засухе, морозу, засолению почвы, вредителям, болезням и др. Очень важно иметь в наличии не просто высокоурожайные сорта, а сорта с широкой экологической пластичностью, устойчивые к неблагоприятным погодным условиям, особо опасным болезням и вредителям. Новые сорта должны обеспечивать получение высококачественной продукции и содержать наибольшее количество тех веществ (белок, жир, крахмал, витамины, волокно и т. д.), ради которых возделывается та или иная культура. Кроме того, они должны быть хорошо приспособлены к механизированному возделыванию. Такие сорта уже есть, а селекционеры продолжают селекционный процесс на этих важнейших направлениях.

Роль сорта в повышении урожайности и улучшении качества сельскохозяйственной продукции общепризнанна. Сорт — это биологический фундамент урожая. По последним оценкам, долевое участие селекции в повышении урожайности в мировом земледелии достигает 70 %, причем оно будет возрастать, что связано как с общей тенденцией к биологизации и экологизации современного земледелия, так и с возрастающими возможностями селекции.

Важное место в селекционном процессе занимает метод гибридизации. В селекции растений наиболее распространена внутривидовая гибридизация, при которой скрещивающиеся особи принадлежат к одному виду. Техника скрещиваний различных сельскохозяйственных растений неодинакова. Она зависит от строения цветков (обоеполые или раздельнополые), способа опыления и характера цветения (самоопыление или перекрестное опыление, ветроопыление или насекомоопыление, закрытое или открытое цветение), продолжительности цветения, продолжительности жизнеспособности пыльцы и рыльца пестика, некоторых других причин. Например, для получения гибридов кукурузы намеченные к гибридизации растения высевают чередующимися рядами (через 4 ряда материнской формы сеют 2 ряда отцовской формы) и вручную удаляют султаны на материнских растениях за несколько суток до цветения. Впоследствии появился менее трудоемкий химический метод кастрации, основанный на эффекте ЦМС — цитоплазматической мужской стерильности, создаваемой в результате избирательного поражения мужских гамет токсином фитопатогенного гриба Helminthosporium maydis.

и особенностях его создания 53

При искусственной принудительной гибридизации двух линий или сортов отмечается гетерозис — феномен «гибридной силы», или увеличения жизнеспособности, мощности развития, продуктивности гибридов первого поколения F1 по сравнению с родительскими формами. В следующих генерациях (F2, F3) этот эффект затухает. Лишь определенные пары родительских форм дают при скрещивании гетерозисные гибриды. Особенно часто эффект гетерозиса проявляется при скрещивании чистых линий, одна из которых гомозиготна по доминантным, а другая — по рецессивным генам. Такие линии создают для получения гетерозисных гибридов, которые в отличие от сортов необходимо воспроизводить ежегодно.

Для практического использования в производстве эффекта гетерозиса в настоящее время разработаны и широко используются методы получения гибридных семян следующих культур:

• кукурузы;
• ржи;
• огурца;
• томата;
• лука;
• сахарной свеклы;
• некоторых других культур.

Особое положение занимает группа вегетативно размножающихся растений, у которых возможно закрепление гетерозиса в потомстве (некоторые сорта картофеля получены из гибридных семян).

У перекрестноопыляющихся растений важный новый источник исходного материала — самоопыляющиеся чистые линии, или инцухт-линии. Их получают путем многократного принудительного самоопыления. В качестве исходного материала в процессе отбора можно использовать и различные гибридные популяции (внутривидовые, межвидовые и даже межродовые).

Интересные результаты получают с помощью отдаленной гибридизации. Она нередко позволяет получить формы растений с ценными качествами и устойчивые к заболеваниям и вредителям. При помощи межвидовой гибридизации получены многие современные сорта подсолнечника, пшеницы, сахарной свеклы.

Известны и межродовые гибриды:

• пшенично-ржаной (тритикале);
• ржано-пшеничный (секалотритикум);
• пшенично-пырейный и др.

Одно из существенных препятствий для отдаленной гибридизации — нескрещиваемость или затруднения в скрещивании далеких видов. Часто наблюдается также бесплодие получаемых гибридов. Для преодоления нескрещиваемости отдаленных форм используют методы посредника, опыления смесью пыльцы, применяют физиологически активные вещества и т. д. Кроме того, для преодоления нескрещиваемости и стерильности получаемых гибридов широко практикуют полиплоидию.

Полиплоидия — это особый вид геномных мутаций, при котором происходит кратное увеличение числа хромосом в клетках растений по сравнению с обычным гаплоидным набором. Этот механизм позволяет создавать организмы с повышенной жизнеспособностью. Агроному важно учитывать, что полиплоидные формы культур имеют более широкую норму реакции.

Полиплоидные растения легче приспосабливаются к неблагоприятным условиям внешней среды, отличаются высокой жизнеспособностью и экологической пластичностью. Селекционеры получают полиплоиды не только из природных источников, но и искусственным путем, обрабатывая растения специальными химическими соединениями. Такое воздействие напрямую стимулирует продуктивность растений и ускоряет формирование урожая.

На основе полиплоидии ученые вывели многочисленные сорта и гибриды, обеспечивающие существенную прибавку сбора. Они отличаются улучшенной приспособляемостью к стрессовым факторам. Практический интерес представляют следующие культуры:

• пшеница;
• кукуруза;
• свекла;
• гречиха;
• картофель;
• плодовые культуры.

Созданием перспективных сортов и гибридов пшеницы, ржи, тритикале и других культур занимаются селекционные центры, опытные станции и профильные институты. Их специалисты ведут непрерывную селекционную работу по улучшению генетического материала. Новые разработки проходят строгий отбор перед тем, как попасть на поля хозяйств.

Как новые сорта проходят испытания и почему им нужна высокая агротехника

Каждый новый сорт перед внедрением в производство обязательно проходит проверку на специальных сортоиспытательных участках. Эксперты оценивают хозяйственную ценность растений и степень их пригодности для конкретных природно-климатических зон. По результатам этих испытаний наиболее перспективные сорта и гибриды включают в государственный реестр допущенных к использованию достижений.

Главной теоретической базой селекционного процесса остается генетика — наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости. Современные методы молекулярной генетики, генной инженерии и биотехнологии позволяют целенаправленно конструировать новые сочетания генов. Для этого специалисты могут использовать и переносить полезные геномы совершенно разных организмов.

В мировом сельском хозяйстве уже активно применяются трансгенные сорта картофеля с направленной защитой от угроз. В его геном встраивают либо ген микроорганизма, отвечающий за выработку токсина против колорадского жука, либо ген антивирусного белка интерферона. По аналогичным технологиям создаются и высокоурожайные сорта трансгенной кукурузы, сои и других культур.