Основные направления сортоводства в Республике Беларусь

Перекрестное  опыление самоопылителей дает возможность  сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают  следующим образом. У цветков  растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы. Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном (совокупность всех генов организма), называются автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.

Отдаленная  гибридизация — это скрещивание  растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы. Методика преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко. Он поступил следующим образом. Вначале скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида был равен 18 хромосомам, из которых 9 хромосом были «редечными» и 9 — «капустными». Полученный капустно-редечный гибрид был стерильным, поскольку во время мейоза «редечные» и «капустные» хромосомы не конъюгировали. Далее с помощью колхицина Г.Д. Карпеченко удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными». Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

Соматические  мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это использовал в своей работе еще И.В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия  различных излучений для получения  мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций. Сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Также существуют методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным:

С помощью  метода ментора (способ направленного развития молодых гибридных растений при их прививке на другой сорт) И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость. 

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ  СОРТОВОДСТВА В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ И ДОСТИЖЕНИЯ БЕЛОРУССКИХ СЕЛЕКЦИОНЕРОВ 

3.1 Создание адаптивных  сортов 

На продуктивность того или иного вида растения огромное влияние имеют экстремальные  факторы среды: абиотические — низкие и высокие температуры (низкотемпературный и высокотемпературный стрессы), недостаток или избыток влаги (водный стресс), засоление, высокая кислотность почвы, избыточное содержание в ней извести и биотические (поражения болезнями и вредителями). Селекционные программы по всем плодовым и ягодным культурам предусматривают создание сортов, устойчивых к наиболее вредоносным для каждого из них факторам внешней среды.

Для большинства  плодовых и ягодных растений наиболее важны селекционные программы по созданию зимостойких сортов. Это  связано с тем, что на большей  части территории СНГ воздействие низких отрицательных температур наносит большой ущерб культурным растениям. Установлено, что зимостойкость зависит от многих факторов внешней среды и физиологических особенностей отдельных видов и сортов растений. При разработке селекционных программ для различных регионов следует учитывать, что из всего комплекса факторов, составляющих такой показатель, как зимостойкость, важно выбрать основной, лимитирующий продуктивность сорта в конкретных условиях.

В селекционных программах на зимостойкость прежде всего должен быть определен уровень адаптивности к неблагоприятным факторам зимовки.

Большое значение имеет формирование максимально  возможной морозостойкости растений в фазе глубокого зимнего покоя. Для этого особенно важно, чтобы  растение вовремя завершило ростовые процессы, а его ткани своевременно прошли фазы закаливания и вхождения в состояние глубокого зимнего покоя.

Также важную роль в реализации потенциальной  зимостойкости сортов играют такие  ее компоненты, как продолжительность  периода зимнего покоя и медленное начало ростовых процессов после его завершения. Это позволяет органам растений, особенно генеративным, дольше сохранять высокую морозостойкость и даже повышать ее во время возвратных похолоданий в конце зимы.

Селекция  плодовых и ягодных культур на зимостойкость в северной и средней  зонах плодоводства должна быть направлена на создание форм, достигающих наиболее высокой морозостойкости в состоянии  покоя. В средней полосе необходимо стремиться, чтобы новые сорта  яблони не уступали по этому признаку наиболее зимостойким в местных условиях сортам Брусничному и Аркаду желтому, в Сибири — Ранетке пурпуровой, а сорта малины — таким, как Новость Кузьмина, Арбат, Кримзон Маммут.

В южной  зоне селекция должна быть направлена на получение сортов с поздним выходом генеративных почек из состояния покоя, медленным весенним развитием, поздним цветением, что позволит соответствовать по этому признаку самым зимостойким в местных условиях сортам: сливы — Горкуша 1; вишни — Любская; абрикоса — Зард, Оранжево-красный и Шлор-Циран; яблони — Анис кубанский.

В селекционных программах надо учитывать, что у  плодовых культур подмерзают различные  части растения. У косточковых  культур сильнее повреждаются морозами цветковые почки, у семечковых — древесина и кора толстых ветвей, и особенно штамбов. У малины могут сильно иссушаться побеги, у косточковых культур наблюдаться подпревание. Для ягодных культур и сортов-подвоев в программах по зимостойкости следует учитывать и такой фактор, как морозостойкость корневой системы.

Во всех случаях важно, чтобы в селекционный процесс были вовлечены доноры устойчивости (или доноры компонентов устойчивости) к тем факторам среды, которые  определяют успех селекционной программы.

Ведётся также работа по созданию засухоустойчивых сортов. В селекции плодовых и ягодных растений на засухоустойчивость много сложностей и недостаточно изученных моментов, что обусловливает определенные трудности как при разработке программ создания засухоустойчивых сортов, так и при их реализации. Поэтому планируется создание сортов, соответствующих по устойчивости к водному (недостатку влаги) и высокотемпературному (жаростойкости) стрессам наиболее устойчивых сортов, например, сливы и алычи, устойчивым к недостатку влаги (Финиковая, Монфорская, Ренклод зеленый, Шавклиави, Васильевская 41, Шабрани); температурному стрессу (Изюм эрик, Эмма Леперман, Гейджа арази). Эти сорта, а также засухоустойчивые дикие виды используют и как доноры этого признака.

У большинства  плодовых деревьев (ярко выраженных мезофитов) высокая продуктивность и высокая засухоустойчивость — антагонистические признаки, их нельзя совместить в одном сорте. Поэтому для каждой плодовой культуры важно найти критерии оптимального соотношения высокой продуктивности и адаптации к недостатку влаги и высоким температурам.

Для подвоев  высокая устойчивость к засухе, у  некоторых и к избытку извести  или солей обязательна. Для этого  используются доноры этих свойств, создание специфических условий (провокационных фонов) для ведения отбора на устойчивость к неблагоприятным факторам среды.

Одна  из актуальных задач селекции —  создание сортов культур, устойчивых к  наиболее опасным вредителям и болезням. Трудности, связанные с ее решением, обусловлены прежде всего тем, что  очень сложно изменить взаимоотношения в системе хозяин — паразит. Новые расы патогена (микроорганизма, способного вызывать патологическое состояние другого живого существа) быстро приспосабливаются к сортам, вполне устойчивым к ранее распространенным расам. Однако теория иммунитета и селекционная практика в работе с плодовыми и ягодными культурами позволяют разработать продуктивные подходы к созданию сортов, иммунных к ряду важнейших заболеваний и в меньшей степени к вредителям.

У плодовых и ягодных культур наблюдается  моногенная (олигогенная, вертикальная) устойчивость — невосприимчивость (иммунитет) к одной или нескольким расам патогена, контролируемая одним геном, и полигенная (горизонтальная) устойчивость — невосприимчивость ко всем расам патогена, контролируемая многими генами. При этом растение не бывает иммунным, но вредоносность патогена резко снижается.

Успешное  решение задачи выведения устойчивых к болезням сортов связано с использованием доноров иммунитета к патогенам, созданием с их участием новых  генотипов, способных долго противостоять адаптации к ним патогенов. У важнейших плодовых и ягодных растений выявлены носители различных генов, определяющих устойчивость к наиболее вредоносным болезням. У яблони известны носители полигенной устойчивости к парше — сорта Антоновка обыкновенная, Уэлси, Анис кубанский. Выявлены также доноры олигогенной устойчивости к этому патогену, в частности формы видов яблони Malus floribunda (ген Vj), M.micromalus (ген Vm), M. prunifolia (ген Vp), M. baccata (ген Vb), М. pumila (ген Vr). Известны источники олигогенов, обеспечивающих устойчивость и к другим болезням — коккомикозу вишни, красной пятнистости сливы, мучнистой росе яблони, персика, смородины, земляники и т. д.

Многие  олигогены, контролирующие устойчивость к болезням, обеспечивают ее длительное сохранение. Например, ген Ру более 50 лет гарантирует устойчивость к парше сортов яблони, содержащих его в генотипе, в то же время известны примеры приспособления паразита к новому хозяину, даже принадлежащему к другому виду. Так, мучнистая роса крыжовника — одна из самых вредоносных болезней этой культуры в 30—50-е годы XX в. — поражает сейчас черную смородину едва ли не сильнее, чем крыжовник. Возможно иногда распространение мучнистой росы персика на абрикос и алычу, коккомикоза вишни и черешни на другие виды косточковых растений. Все это учитывается при разработке программ создания устойчивых к болезням сортов плодовых и ягодных культур.

Один  из путей повышения гарантии более  длительного сохранения устойчивости новых сортов — создание генотипов, включающих два различных олигогена, контролирующих устойчивость к одному патогену. Перспективное направление в селекции плодовых и ягодных растений на иммунитет — создание конвергентных сортов, включающих несколько различных генов, контролирующих устойчивость к различным расам патогена, что обеспечивает большую вероятность длительной устойчивости нового сорта.

В ряде случаев целесообразно на заключительном этапе создания устойчивых к болезням сортов объединять в одном генотипе горизонтальную и вертикальную устойчивости путем гибридизации сортов, обладающих олигогенным контролем устойчивости, с сортами, характеризующимися полигенной устойчивостью, например у яблони сортов с геном Ру (Макфри, Прима, Либерти) с сортами, отличающимися полигенным контролем устойчивости к парше (Уэлси, Антоновкой обыкновенной и др.).

Наряду  с поиском и вовлечением в  селекцию новых источников иммунитета к болезням следует привлекать и  толерантные формы, особенно в тех  случаях, когда у данного вида не удается выделить иммунные формы или сорта. Например, у вишни обыкновенной, вишни степной и черешни выявлены отдельные сорта и формы, толерантные к коккомикозу, обеспечивающие удовлетворительную устойчивость к этой болезни. Их также следует использовать в селекции, особенно для гибридизации с донорами олигогенной устойчивости к патогену.

Работа  по созданию сортов плодовых и ягодных  культур, устойчивых к вредителям, более  сложна, хуже разработана теоретически и в меньшей степени подкреплена  практикой. Но селекционные программы  по созданию сортов, устойчивых к некоторым вредителям, существуют. Например, успешно ведется работа по созданию сортов малины, устойчивых к тле Amphorophraideae — переносчику вирусов, в частности, с использованием носителей генов иммунитета к ней — сортов Маросейка, Дилайт, К 40. Успешно проводится работа по выведению подвоев косточковых культур, устойчивых к почвенным нематодам.