CC BY
29
10. Николаевский В.В., Еременко А.Е., Иванов И.К. Биологическая активность эфирных масел. - М.: Медицина, 1987. - 144 с.
11. Харченко В.А., Беспалько Л.В., Гинс В.К., Гинс М.С., Байков А.А. Монарда - ценный источник биологически активных соединений // Овощи России. - 2015. - № 1 (26). - С. 27-31.
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ОВОЩНЫХ РАСТЕНИЙ СИБИРСКОГО НИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА И СЕЛЕКЦИИ
© Гринберг Е.Г.1, Штайнерт Т.В.
СибНИИРС - филиал ИЦИГ СО РАН, г. Новосибирск
Обобщены многолетние результаты по созданию, изучению и поддержанию сибирского генофонда овощных растений. Показана группировка луковых, тыквенных, пасленовых и бобовых культур по эко-лого-географическому принципу. Дан анализ результативности использования генетических ресурсов.
Овощные растения играют важную роль в структуре питания. Они вносят разнообразие в рацион. По данным НИИ питания овощи на 15-20 % могут удовлетворять потребность человека в белках, на 50-60 % - в углеводах и на 60-80 % в витаминах и минеральных солях. Они являются богатейшим источником биологически активных веществ, в том числе природных анти-оксидантов - ферментов, р-каротина, витаминов С и Е, флавоноидов, кума-ринов, а также источником незаменимых аминокислот, иммуностимуляторов и микроэлементов.
В мире около 2000 видов растений используются как овощные, в России в рацион питания входит около 20 видов овощных культур, а в Сибири 15. В СибНИИРС по 13 видам овощных растений проводятся работы по интродукции, оценке коллекций, сбору дикорастущих форм, селекции, семеноводству, разработке приемов сортовой агротехники; по 20 видам - только сортоизучение [1, 2].
Для сравнения: в Японии овощам отводится особое место, население страны употребляет 180-200 видов овощных культур. Недаром здесь самая высокая средняя продолжительность жизни - 79 лет [3].
Предназначение генетических ресурсов связано с расширением сортимента овощных растений посредством интродукции (внедрения) и натурализации (изменения обмена веществ). Для каждой страны ее генофонд яв-
1 Ведущий научный сотрудник, кандидат сельскохозяйственных наук.
ляется основой ее продовольственной, экологической и экономической безопасности. Однако ни одна страна не может обойтись собственным генофондом и нуждается в интродукции. Благодаря интродукции становится возможным решение ряда важнейших проблем и увеличения числа направлений в селекции овощных растений:
- Расширение генетического разнообразия возделываемых овощных растений;
- Изыскание новых источников овощных культур с повышенным содержанием биологически активных веществ, способствующих укреплению иммунной системы человека;
- Поиск растений, обладающих способностью в меньшей степени накапливать тяжелые металлы и радионуклиды в условиях загрязнения окружающей среды, растений-фитосанитаров.
Исследования по созданию и расширению генофонда овощных культур путем интродукции проводятся в СибНИИРС с 1972 года. С тех пор увеличилось разнообразие луковых, тыквенных, пасленовых, бобовых культур.
Луковые
Род Allium - один из самых обширных и насчитывает от 700 до 800 видов, которые распространены в северной части Земного шара. Многие из них представляют огромную ценность как лекарственные, пищевые, декоративные, кормовые растения. В культуру введено 12 видов, а широко распространены только 5. Это - мизерная часть того природного богатства, которое люди, не успев и не сумев использовать, могут бесследно потерять.
В Сибири в природе определено 56 видов рода Allium. [4]. Причем два из них (единственные из всех видов лука) внесены в Международную Красную книгу редких и исчезающих видов. Это - Allium altaicum, формы которого мы, собрав в экспедициях, стараемся сохранить, изучить и размножить и Allium pumilum (Лук карликовый или малорослый).
Теперь уже редкость в природе кроме этих двух охраняемых видов и другие, еще более хозяйственно ценные (слизун, черемша, шнитт), что связано с усиливающейся пастбищной нагрузкой на высокогорных районах Сибири, вырубкой леса, интенсивным туризмом, бесконтрольной распашкой, даже «добычей» дерновой земли. Все это требует, как охраны в природе, так и скорейшего их сбора, и интродукции.
Многие ценные признаки луков еще не выявлены, так как специалистов, занимающихся их сохранением и изучением единицы.
Коллекция многолетних луков в СибНИИРС представлена в настоящее время 48 видами, (Слайд) которые сохраняются в живом виде. Все эти виды в местах их естественного произрастания являются редкими, исчезающими, внесены в региональные Красные книги. Составлена электронная база данных по всем охраняемым луковым растениям в приложении MS Access [5, 6].
По пяти видам (батун, шнитт, слизун, алтайский и душистый) выделены клоны, каждый из которых является потомством одного или нескольких лучших по комплексу признаков растений из интродуцированных популяций.
Лук шалот (Allium ascalonicum) - культура универсального использования для получения зрелых луковиц и зеленого лука, и использования их в течение всего года.
Преимущества по сравнению с луком репчатым: скороспелость, отличная лежкость, нежные тонкие и менее острые сочные чешуи, и зеленые листья, высокое содержание сухих веществ (до 20 % и более), что определяет пригодность его луковиц для сушки.
Короткий период вегетации (45-65 дней) дает возможность получить ранний урожай луковиц (в конце июля) и значительно экономить энергетические ресурсы (поливная вода, пестициды) по сравнению с однолетней и даже двулетней (из севка) культурой лука репчатого, у которого вегетационный период длиннее на 20-30 дней. И еще одно преимущество лука шалота: возможность подзимней посадки, что ускоряет созревание луковиц на 8-12 дней, а также дает высококачественный зеленый лук весной.
Недостатки культуры: вегетативное размножение, способствующее накоплению вирусной инфекции, более мелкая луковица по сравнению с луком репчатым, необходимость часть урожая использовать в качестве посадочного материала. Нивелировать эти недостатки возможно в какой-то мере за счет использовании соответствующих сортов, агротехники и семеноводства.
Создание сибирского генофонда шалота было начато нами в 1973 г. Начало работы с шалотом, также, как и с чесноком, было традиционным для вегетативно размножаемых культур: сбор, оценка и размножение исходного материала, собранного нами у местного населения из разных географических регионов и интродукция образцов и сортов, полученных из селекционных учреждений.
Стародавние местные сорта и формы обладают большим внутрипопу-ляционным полиморфизмом по многим признакам, что позволяет использовать лучшие после длительной интродукции и отбирать из популяций клоны и выделять сорта.
Эффективность клоновых отборов из интродуцированных местных форм и инорайонных сортов незначительна - создано 6 сортов. Причем наибольший интерес представляет уральская группа образцов (4 сорта). Собрать, сохранить и использовать местные формы Уральского региона, в котором местное население издавна успешно занимается выращиванием вегетативно-размножаемых луков и чеснока, весьма перспективно и не терпит отлагательства.
Клоны из образцов южного происхождения (Краснодар, Украина, Казахстан) менее интересны. Однако, использование лучших из них (всего 15: дальневосточные - 7; уральские - 3; сибирский - 1; краснодарский - 1; казахстанский - 1; инорайонные сорта - 2) для создания поликроссных гиб-
ридов получить большой спектр изменчивости и оценить около 1300 клонов, выделить 7 сортов.
Еще более ценный и разнообразный исходный материал получен при поликроссной гибридизации двух видов лука: шалота (Спринт, Гарант, Жар-птица) и репчатого (Штутгартер ризен, Одинцовец, Опорто, Динаро). Эти селекционные формы (около 1000) сейчас в процессе изучения и 3 образца разные по скороспелости, готовы для передачи в ГСИ, образец 1/72 (Дебют) включен в Госреестр в 2016 г., образец 2/89 (Яшма) передан в ГСИ в 2015 г. Особую ценность представляют клоны, отобранные из популяций межвидовых гибридов, для формирования генофонда озимой культуры лука шалота.
Что касается зарубежных сортов лука шалота, то из приобретенных нами оригинальных луковиц (16 сортов) массой 25-50 г при репродукции через 1-3 года масса луковицы снижалась до 8-15 г, и этот посадочный материал был низко продуктивным.
Чеснок - культура локального распространения. Природа его очень пластична. Он резко реагирует на условия выращивания. Даже особенности погоды в течение вегетационного периода и изменение агротехники сорта, из года в год выращиваемого в одном и том же районе, дает растения, мор-фобиотип которых не свойственен данному сорту.
Так, часто образцы озимого стрелкующегося чеснока южного или ино-районного происхождения (Голландия, Франция, Китай) в наших условиях не формируют стрелки или дают растения с ослабленным стрелкованием и, наоборот. Поэтому подразделение чеснока на стрелкующие и нестрелкую-щие, озимые и яровые в какой-то мере условно и справедливо только в определенном ареале и при определенном способе возделывания, а также хранения посадочного материала.
Поэтому так актуальна проблема создания местного генофонда для каждой эколого-географической зоны.
Зимо- и морозостойкость - еще одна проблема при возделывании озимого чеснока. По нашим наблюдениям с периодичностью 10-13 лет посевы озимого чеснока в полевых условиях частично вымерзали, и мы теряли образцы. Это было в холодные малоснежные периоды осенью и весной 1997/1998 и 2011/2012 гг. И только использование воздушных луковиц, в какой-то мере, может восполнить эти потери, а также возврат к использованию кулис.
И третий фактор, от которого зависит успех культуры - агротехника. Ни одна из овощных культур не реагирует так отрицательно, как чеснок, на отклонение и ухудшение отимальных условий жизнеобеспеченности.
В настоящее время генофонд озимых и яровых форм чеснока включает 113 образцов, из которых выделено около 150 клонов. Сортимент СибНИ-ИРС включает 9 сортов, отобранных в основном из популяций местных форм Сибирского и Уральского регионов.
Таким образом, доля влияния факторов для создания работоспособного и эффективного генофонда в одинаковой степени следующая: происхождение исходного материала, погода, агротехника.
Пасленовые
Изучение и создание сибирского генофонда пасленовых культур было начато в 1973 году. Коллекция ежегодно пополнялась новыми зарубежными и отечественными сортами. Всего изучено около 1500 образцов пасленовых культур. Пассивное описание коллекций в первые годы сменилось активным использованием генофонда. Все образцы сгруппированы по признакам. В процессе длительной интродукции в сибирских условиях многие признаки инорайонных сортов томата модифицируются: сокращается вегетационный период, уменьшаются размеры плода и куста, повышается содержание биологически активных веществ. Такая способность к изменчивости приводит к проявлению более высокой жизненности, продуктивности и стабильности возникающих самоопыляющихся растений. Многочисленные скрещивания по более, чем 500 комбинациям с привлечением около 200 сортов из коллекции ВИР ежегодно пополняют генофонд все новыми ценными образцами. В результате многолетних пересевов и отборов в институте создан генофонд, включающий 638 сортообразцов томата, 50 перца и 33 баклажана из 47 стран мира. Лучшие из них вовлечены в селекцию, и с использованием многоступенчатой гибридизации для лесостепной зоны Западной Сибири были созданы уникальные ультраскороспелые и урожайные сорта томата - Боец, Буян желтый, Анита, Флажок, Невеличка; перца - Солнечный, Валентинка, Гранатовый браслет; крупноплодные высококачественные сорта томата Вельможа, Данко, Канопус, Канары, Андреевский сюрприз, Перцевидный малиновый, Владыка; перца - Изюминка и Красавец Приобья и ряд других. Генофонд постоянно пополняется за счет привлечения местных и зарубежных сортов. В процессе работы выделены доноры ценных признаков и создан селекционный материал, на основе которого создано и внесено в Реестр 28 сортов и гетерозисных гибридов F1 пасленовых культур, адаптированных к местным условиям выращивания, различных по типу спелости, габитусу куста, форме, окраске и биохимическим показателям плода.
Тыквенные
Многолетнее изучение мировой коллекции ВИР, интенсивный обмен селекционными формами с другими научными учреждениями на протяжении 40 лет - все это позволило выделить лучший исходный материал, на базе которого началось формирование сибирского генофонда тыквенных культур. Всего проанализировано около 2000 образцов по 30 видам из 63 стран мира [7].
Огурец - наиболее изученная культура семейства. Лучшие образцы коллекции привлекались в скрещивания. В первую очередь обращалось внима-
ние на скороспелые формы, устойчивые к комплексу заболеваний. Этим обеспечивается сохранность урожая, получение экологически чистой продукции без применения средств защиты растений.
Выделившиеся в результате комплексного изучения сортообразцы и самоопыленные линии в зависимости от их морфобиологических особенностей используются для двух основных направлений селекции: сортовой и гетерозисной. В процессе изучения выделено 23 донора хозяйственно-ценных признаков (урожайность, скороспелость, партенокарпия, устойчивость к болезням) из различных эколого-географических зон.
С их участием создано 3 пчелоопыляемых сорта и 24 гетерозисных гибрида, 21 из которых внесены в Госреестр.
Особую ценность представляют в этом смысле дальневосточная и западно-европейская группы. Доноры хозяйственно-ценных признаков из Японии и Китая послужили основой для создания сортов Вектор, Кудесник и гибридов Стрелец Рь Обской Рь Дуэт Рь
Частично двудомные формы, полученные нами из образцов Западной Европы (Голландия, Германия, Франция, Англия), однодомные и гермафро-дитные линии из Северной Америки легли в основу лучших гибридных комбинаций (Витан, Таник Гь Визит Гь Ежик Гь Димка Гь Сашенька Гь Нефрит Рь Тигренок Рь Августин РД
Длительная адаптация и ограниченность присылаемого семенного материала, требующая предварительного его размножения, послужили отправным пунктом для разработки программы по изучению и созданию принципиально нового генофонда на основе специально отобранных частично двудомных линий женского типа и гермафродитных отцовских форм, выступающих в качестве закрепителя признаков женского пола и букетного типа завязей. Созданные с их участием гибриды (Ручеек Р1, Тотоша Р1, Игрушка Р1, Улыбка Р1, Краснообский сувенир Р1), обладают комплексом хозяйственно-ценных признаков, адаптированы к местным условиям выращивания.
Генофонд тыквы крупноплодной представлен 7 сортами и 311 селекционными формами, полученными в результате индивидуальных отборов из образца местной селекции, 10 из них сейчас находятся в процессе изучения, 1 сорт Изида внесен в Реестр в 2016 году.
По остальным видам тыквенных (кабачок, тыква мускатная, патиссон, дыня, арбуз) ведется сортоизучение.
Накопленный обширный материал по генофонду тыквенных культур обобщается, систематизируется, регулярно пополняется новыми формами из мировой коллекции ВИР, других научных учреждений, частных коллекций.
Бобовые
Генетические ресурсы растений семейства бобовые представлены 150 образцами фасоли овощной, 60 фасоли зерновой, 120 гороха овощного разного
эколого-географического происхождения, селекционным материалом, созданным на протяжении 20 лет. Оценка по морфо-биологическим, таким как тип куста, форма, окраска и размер бобов, семян и хозяйственно-ценным признакам (урожайность, скороспелость, устойчивость к биотическим и абиотическим факторам среды, качество бобов, пригодность их к механизированной уборке), позволила выделить лучшие образцы фасоли овощной по комплексу признаков, 6 из них внесены в Госреестр. Рассматривается возможность расширения генофонда бобовых культур за счет теплолюбивых видов: соя, бобы, вигна.
Таким образом, в СибНИИРС за 40-летний период создан богатейший исходный материал овощных растений, который сохраняется, поддерживается, постоянно пополняется новыми образцами, используется в селекционной работе, систематизируется в электронной базе данных и является основой для обеспечения будущих поколений надежным разнокачественным генофондом для аграрных технологий и фундаментальных исследований и поэтому представляет собой огромную материальную и интеллектуальную ценность.
Список литературы:
1. Гринберг Е.Г., Сузан В.Г. Луковые растения в Сибири и на Урале. -Новосибирск, 2007. - 224 с.
2. Гринберг Е.Г., Ванина Л.А., Жаркова С.В. и др. Научные основы интродукции, селекции и агротехники лука шалота в Западной Сибири. - Новосибирск, 2009. - 208 с
3. Пивоваров В.Ф. Генетические ресурсы овощных растений // Вестник Российской Академии наук. - 2015. - № 1. - С. 23-25.
4. Лихенко И.Е., Степочкин П.И., Гринберг Е.Г. и др. Роль коллекции сибирского генофонда сельскохозяйственных культур в создании новых сортов // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2007. - Т. 11, № 3-4. -С. 609-616.
5. Денисюк С.Г., Штайнерт Т.В., Гринберг Е.Г. Опыт создания баз данных по овощным культурам в Сибири // Стратегия устойчивого развития регионов России. - 2014. - № 23. - С. 105-109.
6. Денисюк С.Г., Сорокопудов В.Н., Гринберг Е.Г. Компьютерная база данных по плодово-ягодным и овощным культурам в Сибири // Повышение эффективности селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений: докл. и сообщ. VIII генетико-селекцион. шк. (11-16 нояб. 2001 г.) / РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИРС. НГАУ - Новосибирск, 2001. - С. 177-183.
7Штайнерт Т.В., Гринберг Е.Г., Денисюк С.Г. Результаты селекции тыквенных культур на качество плодов в Западной Сибири // Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков. - 2014. -№ 8. - С. 73-79.
