Шаманин В.П., Трущенко А.Ю. Общая селекция и сортоведение полевых культур

Подождите немного. Документ загружается.

Большая роль в создании сортов сахарной свёклы принадлежит

А.Л. Мазлумову. Например, им создан сорт Рамонская 06, который

обеспечивал высокие устойчивые урожаи и высокий выход сахара с

каждого гектара.

О.К. Коломиец, С.П. Устименко и П.П. Прозора создали одно-

ростковые сорта и гибриды сахарной свёклы. В 1956 г. впервые была

районирована одноростковая свёкла – сорт Белоцерковская односе-

мянная. Создание одноростковой сахарной свёклы позволяет приме-

нять механизированную прорывку всходов и экономит затраты труда.

В последние годы благодаря использованию генов карликовости

были созданы короткостебельные сорта пшеницы, устойчивые к по-

леганию, с потенциалом урожайности до 10 т/га и выше. Первые оте-

чественные короткостебельные сорта пшеницы Полукарликовая 49

и Одесская полукарликовая получили гены карликовости от сортов

Безостая 1 и мутанта Краснодарский карлик. Благодаря использова-

нию моногенных доноров короткостебельности ЕМ-1 и К-10028 оте-

чественными селекционерами созданы высокоурожайные коротко-

стебельные сорта озимой ржи Чулпан, Таловская 12, Россиянка и др.

Селекция на короткостебельность ведётся и по другим культу-

рам. Например, с 1984 г. районирован сорт проса Орловский карлик,

отличающийся высокой устойчивостью к полеганию и скороспело-

стью (созревает на 10–15 дней раньше стандарта).

Открытие А. Розенталем в 1965 г. мутантного гена def, обуслов-

ливающего прочное прикрепление семян к створкам боба, позволило

создать неосыпающиеся сорта гороха. В 1977 г. на Луганской сель-

скохозяйственной опытной станции был выведен первый сорт – Не-

осыпающийся 1.

За счёт внедрения новых скороспелых сортов земледелие России

продвинулось на север в европейской части на 100–200 км и в азиат-

ской – на 300–600 км.

1.7. История сибирской селекции

Впервые в Западной Сибири селекционная работа начата в Кур-

ганском уезде Тобольской губернии в 1911 г., а в Восточной Сибири

в Иркутском генерал-губернаторстве – в 1913-м.

Пионером научной селекции в Сибири признан Н.Л. Скалозубов

(1861–1915). В 1913 г. он организовал близ г. Кургана (с. Петровское)

селекционно-семеноводческое хозяйство. Н.Л. Скалозубов и В.В. Та-

ланов являются авторами первых сибирских сортов яровой мягкой

пшеницы Мильтурум 321 (1929) и Цезиум 111 (1929).

Первым опытным учреждением по сельскому хозяйству в Сиби-

ри стал основанный в 1828 г. Омский казачий войсковой хутор, на

котором Осип Обухов и Пётр Щербаков начали исследования по раз-

ведению растений. В 1890 г. на базе Омского казачего хутора органи-

зовано Опытное поле, где впервые в Сибири были начаты работы по

селекции ряда сельскохозяйственных культур. После Великой Ок-

тябрьской социалистической революции Опытное поле реорганизо-

вано в Западно-Сибирскую селекционную станцию, которая с 1923 г.

стала называться Западно-Сибирской сельскохозяйственной опытной

станцией. В 1931 г. станция реогранизуется в Омскую зональную

станцию зернового хозяйства, а в 1932-м отдел селекции станции вы-

деляется в самостоятельное учреждение – Западно-Сибирский селек-

центр. В 1933 г. на базе станции и селекцентра организуется Сибир-

ский научно-исследовательский институт зернового хозяйства. На

Западно-Сибирской (Омской) опытной станции в начале ХХ в. селек-

ционную работу развернули В.В. Таланов, М.Ф. Терновский, Г.И. Мака-

рова, Г.П. Высокос, Л.В. Катин-Ярцев и др. В 1932–1938 гг. здесь ра-

ботал академик Н.В. Цицин.

В 1956 г. Институт зернового хозяйства был преобразован в

крупное комплексное сельскохозяйственное учреждение, к которому

присоединяются Омская областная опытная станция животноводства

и Омская областная плодово-ягодная станция. С этих пор институт

именуется Сибирским научно-исследовательским институтом сель-

ского хозяйства (СибНИИСХ). В 1970 г. при СибНИИСХе создан За-

падно-Сибирский селекцентр.

В целях дальнейшего совершенстования и ускорения внедрения

новых сортов в производство на базе института, Тарской СХОС,

ОКБ и опытных хозяйств «Омское», «Новоуральское», «Боевое» и

им. Фрунзе 27.12.1980 г. создано Сибирское научно-производствен-

ное объединение «Колос» с площадью пашни 63,5 тыс. га.

Селекцию зерновых, зернобобовых и крупяных культур в Сибири

ведут помимо СибНИИСХа также селекционные центры таких науч-

но-исследовательских учреждений, как СибНИИРС, Красноярский

НИИСХ, Алтайский НИИЗиС, Курганский НИИЗХ, НИИСХ Север-

ного Зауралья и др.

По увеличению количества передаваемых в государственное испы-

тание сортов можно судить об активности селекционного процесса, по

числу районированных (реестровых) – о качественных показателях ра-

боты, а по приросту занимаемых площадей – об эффективности прора-

ботки материала. Например, селекционный центр СибНИИСХа ведёт

селекцию по 13 культурам, в том числе: озимая рожь и пшеница, яро-

вая мягкая и твёрдая пшеница, ячмень, овёс, горох, соя, просо, карто-

фель, люцерна, кострец безостый, донник жёлтый и белый. В Госу-

дарственный реестр селекционных достижений России в настоящее

время включены 82 сорта и 11 сортов проходят государственное ис-

пытание. Анализ селекционной работы за 1929–2003 гг. показывает,

что за эти годы были включены в Госреестр РФ всего 153 сорта по

всем селектируемым культурам, в том числе за годы организации се-

лекцентра (1970–2003) – 114, или 74,5% (Р.И. Рутц, 2004).

Селекционно-генетические исследования в ОмГАУ начаты в 30-е гг.

ХХ века под руководством Бориса Анатольевича Вакара, Константи-

на Густавовича Ренарда и Николая Васильевича Цицина. В 1961 г.

работы по селекции озимого тритикале и яровой пшеницы продолжил

Михаил Семёнович Бодров, в 1971 г. – Серафим Иванович Леонтьев.

Начиная с 90-х гг. селекция в ОмГАУ ведётся под руководством Вла-

димира Петровича Шаманина. Учёные университета одними из пер-

вых в России стали использовать в качестве метода создания исход-

ного материала экспериментальный мутагенез, ими разработаны мо-

дели интенсивных и климатически выносливых сортов яровой пше-

ницы. В 70-80-е гг. на кафедре селекции, генетики и семеноводства

ОмГАУ созданы сорта яровой пшеницы Нива, Сибаковская 3, озимо-

го тритикале Омское. В последние годы совместно с Челябинским

НИИСХ, ИЦиГ СО РАН, Курганским НИИСХ и НИИСХ Северного

Зауралья создан ряд сортов яровой пшеницы, включённых в Государ-

ственный реестр: Эритроспермум 59, Терция, Нива 2, Златозара, Чер-

нява 13, Соната, Дуэт, Челяба 2. Эти сорта отличаются высоким по-

тенциалом продуктивности, иммунитетом к основным видам болез-

ней, широким адаптивным потенциалом и отличными хлебопекар-

ными качествами. Общая площадь посевов под сортами яровой пше-

ницы, созданными в аграрном университете в 2005 г., составила бо-

лее 1 млн га в четырех регионах Российской Федерации.

Вопросы для самоконтроля

1. В чём особенность селекции как комплексной науки?

2. С какими науками связана селекция?

3. Назовите основные функции селекционных центров.

4. Чем характеризуются основные этапы в истории развития се-

лекции?

5. Какие открытия в области биологии сыграли решающую роль в

возникновении научной селекции?

6. Назовите выдающихся отечественных селекционеров, охарак-

теризуйте их вклад в разработку теории и методов селекции.

7. Каковы основные достижения селекции по отдельным культурам?

8. Расскажите об истории селекции в Сибири.

ГЛАВА 2. ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ В СЕЛЕКЦИИ

2.1. Виды исходного материала и способы его получения

Селекционная работа начинается с подбора исходного материала.

Исходным материалом в селекции называют культурные и дикие

формы растений, используемые для выведения новых сортов.

Различают исходный материал местного происхождения и ин-

тродуцированный (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема классификации исходного материала в зависимости

от происхождения

Исходный материал местного происхождения формируется в ка-

ком-либо конкретном районе. К интродуцированным относятся сор-

та, привлечённые из других мест и при этом сохранившие свои преж-

ние свойства.

Как местный, так и интродуцированный исходный материал де-

лится на сформировавшийся и создаваемый искусственно.

местного происхожд

ния

интродуцированный

К сформировавшемуся исходному материалу относят селекцион-

ные сорта и гибриды, собранные в мировой коллекции сельскохозяй-

ственных растений, сорта народной селекции, а также дикорастущие

формы.

Селекционные сорта более однородны. У самоопылителей и веге-

тативно размножающихся культур сорт может быть представлен од-

ной линией или клоном, где все растения имеют одинаковый генотип.

Если селекционные сорта не имеют требуемых признаков или

обладают рядом нежелательных свойств, то в селекции могут быть

использованы стародавние и местные сорта народной селекции, а

также дикие сородичи культурного вида.

Сорта народной селекции, как правило, сложны по генетической

природе и включают ряд форм, иногда разновидностей и видов. В

связи с этим средний урожай по годам колеблется незначительно.

Местные сорта народной селекции в настоящее время практически

вытеснены селекционными сортами, однако они продолжают слу-

жить ценным источником исходного материала. Например, местные

сорта льна-долгунца из Пскова и Смоленска послужили исходным

материалом для выведения селекционных сортов в Бельгии, Нидер-

ландах, Франции и в других странах.

К стародавним сортам могут быть отнесены не только местные

народные сорта, но и «перероды» когда-то интродуцированных из

других районов сортов.

Из группы дикорастущих растений для улучшения той или иной

культуры в селекцию вовлекают преимущественно близкие к ней в

таксономическом отношении формы.

Используя для отбора сформировавшийся исходный материал,

селекционер не получает новых признаков или их комбинаций, а вы-

деляет те, которые уже созданы в процессе длительного естественно-

го отбора (дикорастуще формы) или совместного действия искус-

ственного и естественного отбора (народные сорта) на основе спон-

танно возникающих в природе мутаций и естественной гибридиза-

ции. Отбор может быть эффективен и в гетерогенных популяциях уже

созданных в процессе научной селекции сортов. Данные сорта обычно

гибридного происхождения или созданы путём обработки различными

мутагенами. Эти сорта поддерживаются в коллекциях Всероссийского

научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вави-

лова, а также в коллекциях других селекционных учреждений.

Таким образом, направление селекции, основанное на отборе из

естественных популяций дикорастущих форм, народных сортов и из

гетерогенных селекционных сортов, т.е. из уже сформировавшегося

исходного материала, называется аналитической селекцией.

К искусственно создаваемому исходному материалу относят:

1) гибридные популяции (внутривидовые, межвидовые, межродовые);

2) искусственные мутации (получают путём воздействия на растения

различными видами физических и химических мутагенов); 3) полип-

лоидные формы (получают путём обработки различных органов рас-

тений колхицином или другими веществами, вызывающими образо-

вание полиплоидных форм); 4) изолированные клетки и ткани, вы-

ращиваемые на искусственной питательной среде (создаётся метода-

ми биотехнологии). Кроме того, у перекрёстноопыляющихся расте-

ний для создания гетерозисных гибридов используют самоопылённые

линии (инцухт-линии).

Если селекционер осуществляет отбор из популяций, создавае-

мых путём искусственных скрещиваний (гибридизации) разных сор-

тов, видов или родов, то он может выявить формы с новыми призна-

ками или их сочетанием, поэтому данное направление в селекции

называется комбинационной, или синтетической, селекцией.

2.2. Интродукция растений и использование

интродуцированного материала

Использование растительных форм инорайонного происхожде-

ния связано с интродукцией. Интродукцией (от лат. введение) назы-

вают перенос в какую-либо страну или область видов и сортов расте-

ний, ранее не произраставших в данной местности. Например, куку-

руза, подсолнечник, картофель, табак и хлопчатник-упланд появи-

лись в странах восточного полушария в результате их интродукции из

Америки. В формировании сортимента США и Канады большую

роль сыграли русские сорта пшеницы, ячменя, овса, клевера, донника

и других культур.

Случаи, когда интродуцированные виды и сорта оказываются хо-

рошо приспособленными к новому местообитанию, называются

натурализацией (от лат. подлинный). Это вариант интродукции, ко-

гда новые условия произрастания соответствуют потребностям пере-

несённых растений. Например, шведские сорта овса Победа и Золо-

той дождь, горох Капитал, картофель Ранняя роза и Берлихинген. Ес-

ли почвенно-климатические факторы и широта местности, откуда

привлекается интродуцированный сорт, совпадают с местными усло-

виями, то можно рассчитывать на натурализацию.

Часто при интродукции изучаемые формы не могут приспосо-

биться к новым условиям. Способность растений изменяться под

влиянием среды ограничена нормой реакции генотипа. Когда интро-

дукция приводит к выживанию лишь части генотипов и популяция

приспосабливается к новым условиям за счёт генетического сдвига на

основе естественного и искусственного отбора, это явление называет-

ся акклиматизацией. Например, неудачной была интродукция в юж-

ные районы России сортов джута из Индии, восточной хурмы из

Японии, итальянской конопли и др. Успешная интродукция этих ви-

дов в нашей стране оказалась возможной лишь на основе выведения

новых отечественных сортов.

Интродуцированный материал может быть использован в двух

направлениях: 1) для непосредственного внедрения в производство,

если сорт окажется хорошо приспособленным к местным условиям и

высокоурожайным; 2) в качестве исходного материала для проведе-

ния отборов и гибридизации.

Исходя из этого весь интродуцированный материал подразделя-

ется на три группы: 1) новые культуры; 2) новые сорта существую-

щих культур; 3) источники новых признаков для существующих

культур.

Новая культура – это любая культура, впервые завозимая в дан-

ный район или страну. Например, полба в Европе была вытеснена

мягкой пшеницей и рожью.

Страны с высокоразвитой селекцией обычно создают собствен-

ные сорта и распространяют их в другие страны. Например, сорт

озимой пшеницы Безостая 1 благодаря своим ценным качествам и

высокой пластичности быстро распространился в нашей стране и за

рубежом.

Интродуцированные сорта редко используют непосредственно в

производстве. В основном в селекции используют отдельные призна-

ки и свойства интродуцируемых сортов. Если нужный признак не

удаётся найти у культурных видов, его находят у диких родственных

видов.

2.3. Теория о центрах происхождения культурных растений

Н.И. Вавилова. Использование в селекции генов из центров

происхождения

Чем больше известно о географическом размещении, диапазоне и

характере изменчивости растений, тем эффективнее можно исполь-

зовать интродукцию. Исследования российских учёных во главе с

Н.И. Вавиловым выявили ряд закономерностей в географическом

распределении растительных ресурсов земли. Эти закономерности

определили, в каких направлениях нужно вести поиски новых видов

и сортов. Анализ коллекции растительных форм, которые были со-

браны во время экспедиций, охвативших более 60 стран и всю терри-

торию бывшего СССР, позволил Н.И. Вавилову создать теорию о

центрах происхождения и разнообразия культурных растений. Эта

теория впервые была сформулирована в 1926 г.

Согласно теории о центрах происхождения наибольшее разно-

образие форм, разновидностей и видов культурных растений, при-

уроченное к определённым областям, свидетельствует о географи-

ческой локализации видообразовательного процесса этих культур.

Н.И. Вавилов показал, что в современной геологической эпохе

видовое разнообразие распределено по земле неравномерно. К числу

областей, характеризующихся богатым разнообразием растительных

форм, относят Юго-Восточный Китай, Индокитай, Индию, Малай-

ский архипелаг, Юго-Западную Азию, Эфиопию и др. Северные же

страны и области – Сибирь, вся Средняя и Северная Европа, Северная

Америка – отличаются бедностью видового состава.

В большинстве случаев один род или вид приурочен к одному

центру, но некоторые культуры связаны с двумя или несколькими

центрами разнообразия. Поэтому Н.И. Вавилов различал первичные и

вторичные центры происхождения.

Первичные центры происхождения характеризуются нахождени-

ем эндемичных разновидностных признаков. В случае палеоэндемиз-

ма (древнего происхождения) он может охватывать не только призна-

ки разновидностей и видов, но и родов культурных растений. Пер-

вичные центры включают в себя большое число генетически доми-

нантных признаков. На периферии основного древнего ареала вида и

при изоляции (на островах и в горах) выделяются и формируются

преимущественно рецессивные формы. В первичных центрах наблю-

дается наибольшее разнообразие культуры, и здесь растения впервые

были введены в культуру.

Первичные центры необходимо отличать от вторичных, посколь-

ку современный максимум сортового разнообразия может быть ре-

зультатом поступления видов из разных центров или их гибридиза-

ции между собой. Вторичные центры возникли в результате мигра-

ции отдельных форм из первичных центров. Например, первичный

центр происхождения кукурузы находится в Мексике, а Китай стал

вторичным центром образования её восковидных типов.

У некоторых культур место их происхождения не совпадает с

очагом современного наибольшего разнообразия, так как исходные

формы, из которых они возникли путём гибридизации, происходят из

другой области. Например, наибольшее разнообразие мягкой пшени-

цы приурочено к Центральной Азии, но возникла она в Передней

Азии, так как только там встречаются исходные виды, от скрещива-

ния которых она произошла.

Очаги происхождения разделены горными цепями, пустынями

или водными преградами, они же оказались центрами развития неза-

висимых цивилизаций. Общая площадь центров происхождения со-

ставляет примерно 2,5% всей суши (за исключением горных и пу-

стынных участков внутри самих очагов).

Центры происхождения были установлены Н.И. Вавиловым в ре-

зультате использования ботанико-географического дифференциаль-

ного метода, который заключается: 1) в дифференциации изучаемых

растений на линнеевские виды и генетические группы, с помощью

различных методов анализа; 2) установлении ареала этих видов по

возможности в более раннее время; 3) определении состава ботаниче-

ских разновидностей и рас каждого вида; 4) распределении разнооб-

разия по областям и странам и установлении географических центров

скопления основного разнообразия; 5) установлении географических

центров разнообразия генетически близких диких и культурных ви-

дов; 6) использовании данных археологии, истории и лингвистики.

Н.И. Вавилов установил восемь самостоятельных мировых оча-

гов (центров) происхождения культурных растений (рис. 2.2):

1) Китайский (136 культур). Родина проса (3 вида), гречихи, сои,

корнеплодов и клубнеплодов, большого числа плодовых растений

(первое место), многих цитрусовых, эндемичных форм сахарного

тростника.

2) Индийский (Индостанский) (117 культур). Родина риса, сорго,

нута и маша, кунжута и индийской конопли, чёрного перца и многих

других овощных и плодовых растений, а также цитрусовых.

2а) Индо-Малайский подцентр (55 культур). Родина банана, ко-

косовой пальмы, некоторых цитрусовых.

3) Среднеазиатский (42 культуры). Родина гексаплоидной (мяг-

кой), карликовой и круглозёрной пшениц, гороха, чечевицы, чины, ну-

та, многих масличных, 26-хромосомного травянистого хлопчатника.

4) Переднеазиатский (84 культуры). Родина 9 видов пшеницы

(культурной однозернянки, твёрдой и мягкой пшеницы, пшеницы

тургидум и др.); винограда, груши, черешни и других плодовых; ды-

ни; кормовых трав. Малая Азия и Закавказье – родина ржи.

5) Средиземноморский (84 культуры). Родина большого числа

овощных культур, пшеницы однозернянки, овса, чечевицы, вики, го-

роха и др. Многие культуры отличаются здесь крупносемянностью.

Это вторичный центр разнообразия культурных растений.

Рис. 2.2. Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)