CC BY
11Несвижская опытная научная станция по сахарной свёкле и её роль в развитии селекции и семеноводства стран ЕАЭС
И.С. ТАТУР, канд. с/х наук, С.А. МЕЛЕНТЬЕВА
РУП «Опытная научная станция по сахарной свекле»
Справка «Союзроссахар»
Республиканское унитарное предприятие «Опытная научная станция по сахарной свёкле», созданное в 1928 г. и расположенное в г. Несвиж Минской области, является старейшим исследовательским центром по решению задач свекловодства в Республике Беларусь. С момента основания здесь проводилась опытническая работа по сортоиспытанию и изучению отдельных приёмов агротехники зерновых культур, клевера, люцерны, кормовой свёклы на минеральных почвах. С 1959 г. научная деятельность опытной станции сосредоточена на решении вопросов свекловодства. Сегодня основными направлениями деятельности станции являются создание высокопродуктивных сортов и гибридов сахарной свёклы, а также разработка новых эффективных (ресурсоэкономных) технологий возделывания сахарной свёклы.
Из всех стран ЕАЭС сахарную свёклу выращивают: Россия, Беларусь, Киргизия и Казахстан. Основными продуцентами являются Россия и Беларусь. Российская свеклосахарная отрасль в части обеспеченности семенами сахарной свёклы зависима от импорта более чем на 96%. Однако продовольственная безопасность государства начинается с семян, и в основе её находятся селекция и семеноводство. Поэтому возрождение селекции и создание отечественных гибридов семян сахарной свёклы сегодня является одной из приоритетных задач для свеклосахарного подкомплекса России.
В настоящее время Министерством сельского хозяйства РФ проводится активная работа по созданию ведомственной программы «Развитие селекции и семеноводства сахарной свёклы в Российской Федерации на период 2016—2020 годы». На одном из последних рабочих совещаний в рамках разработки этой программы, прошедшем 18 мая, первый заместитель министра сельского хозяйства РФ Джамбулат Хату-ов подчеркнул особую важность многократного увеличения доли отечественных семян сахарной свёклы для дальнейшего развития отрасли сельского хозяйства и реализации программы импортоза-мещения. Препятствием является отсутствие единой методической базы при проведении испытаний гибридов (зарегистрированное число которых на сегодня, по сло-
вам директора ФГБНУ ВНИИСС И.В. Апасова, превышает 350). Это приводит к получению недостоверных результатов и не позволяет выявить реальные факторы, объективно показывающие потенциал испытываемого гибрида.
Особые усилия МСХ в настоящее время поэтому направлены на разработку в рамках программы методики производственных испытаний с целью создания унифицированных правил и методов оценки хозяйственно полезных признаков гибридов сахарной свёклы. Такая методика позволит оптимизировать сортовой состав зоны свеклосеяния по критерию максимального сбора очищенного сахара с единицы площади.
В России сегодня действуют три селекционно-опытные станции в различных климатических зонах: Льговская (Курская область), институт им. А.Л. Мазлумова (Воронежская область), Кубанская (Краснодарский край).
В Республике Беларусь опытами по селекции гибридов сахарной свёклы занимается Республиканское унитарное предприятие (РУП) «Опытная научная станция по сахарной свёкле».
Структура станции состоит из нескольких подразделений:
♦ отдел селекции сахарной свёклы;
♦ отдел минерального питания сахарной свёклы;
♦ отдел агротехники сахарной свёклы;
♦ производственный отдел;
♦ научно-внедренческая группа;
♦ селекционно-тепличный комплекс с лабораториями фитопатологии, семеноводства сахарной свёклы, технологических качеств сахарной свёклы, биотехнологии.
ОТДЕЛ СЕЛЕКЦИИ
Основной задачей в области селекции сахарной свёклы является создание новых высокопродуктивных гетерозисных гибридов
сахарной свёклы на основе ЦМС. Успехи селекции сахарной свёклы и перспективы её развития определяются многими факторами, но решающее значение имеют генетические ресурсы селекции, её исходный материал, арсенал средств, приёмов и методов селекции, в числе которых биотехнология, методы генетического анализа исходного и селекционного материала.
Создание гибридов — трудоёмкий и длительный процесс, требующий огромных затрат средств. Так как для селекции новых гибридов свёклы требуется очень много времени, каждый способ её ускорения представляется особо ценным. Эффективным методом ускорения селекционного процесса является выращивание растений в осенне-зимний и зимне-весенний периоды и в тепличных условиях.
На станции действует современный селекционно-семеноводческий комплекс. Он оснащён энергосберегающей теплицей площадью 0,18 га. Проведение работ в теплице в зимний период позволяет осуществлять работы по гибридизации, размножению перспективных форм, оценке селекционного материала по наиболее ценным селекционным признакам. Работа проводится по циклу «от семени до штеклингов» и «от семени до семени». В зимний период растения проходят стадию яровизации, и в марте-апреле можно оценить линии по селекционным признакам: односемянности, стерильности и закрепительной способности. Таким образом, до посева мы можем отобрать образцы, которые обладают необходимыми признаками.
Комплекс включает в себя несколько лабораторий: биотехнологии, иммунитета, технологических качеств сахарной свёклы, семенную лабораторию.
Одним из перспективных способов интенсификации селекционного процесса является использо-
Рис. 1. Лаборатория биотехнологии
вание современных методов биотехнологии как для размножения и сохранения ценных генотипов, так и для создания нового исходного материала сахарной свёклы с хозяйственно полезными признаками (рис. 1). В селекционной работе часто возникают проблемы, связанные с поддержанием, сохранением в чистоте и размножением идентичного родительским формам генетически ценного исходного материала. Решение этой проблемы стало возможным с началом работ в лаборатории биотехнологии. Используя метод вегетативного размножения в условиях in vitro, сотрудники лаборатории имеют возможность за короткий срок получить массовое количество микрочеренков, генетически идентичных исходному материалу. Это позволяет ускоренно размножать селекционные материалы, сохранять и размножать ценные клоны сахарной свёклы, что особенно важно в случае поддержания линий с ЦМС и их О-типов.
В селекции на гетерозис для создания гибридов требуются гомо-
зиготные линии. Альтернативный метод получения гомозиготного материала — метод гаплоидии. Гаплоида: с удвоенным числом хромосом являются эквивалентами линий, полученных длительным самоопылением. Данный метод позволяет за 1,5—2 года получать гомозиготный материал при меньших затратах труда вместо 8—10 лет при традиционной селекции. Для создания гомозиготных растений классическим методом необходимы от 4 до 6 инцухт-поколений, при этом наблюдается инцухт-де-прессия, требуется больше площадей и времени. Получение гомозигот из гаплоидов может сберечь для селекционера много времени в работе по близкородственному размножению.
Селекция устойчивых к заболеваниям и вредителям гибридов в последние годы принимает всё большие масштабы, так как от неё зависит рентабельность производства сахарной свёклы и её экологическая выносливость. Приоритетным направлением в оздоровлении экологической обстановки и сни-
Рис. 2. Лаборатория фитопатологии и иммунитета_
жении пестицидного прессинга является создание и использование устойчивых гибридов сахарной свёклы. Выявление доноров и источников устойчивости к болезням растений и включение их в селекционный процесс является основной задачей. Решением данной проблемы занимается лаборатория фитопатологии и иммунитета (рис. 2), в которой проводятся исследования селекционного материала на устойчивость к основным болезням.
В последние годы наметилась тенденция к увеличению интенсивности развития и распространению церкоспороза (Cercospora Ьейсо1а Sacc.) сахарной свёклы. Причин этому несколько: потепление климата, занос более агрессивных рас патогена, технология уборки сахарной свёклы без выноса ботвы с поля, что способствует накоплению инфекции. В связи с этим болезнь достигает максимальной степени развития, и, как следствие, происходит снижение урожайности и сахаристости. Устойчивость материалов к данному заболеванию определялась по реакции растений с применением инокуляции сегментов отсечённых листьев изолятами патогенов в лабораторных условиях. Специалисты ежегодно дают характеристику селекционному материалу в естественных условиях и в условиях
специально созданного инфекционного фона. В результате скрининга коллекции наиболее устойчивыми оказались образцы, полученные из ФГБНУ «Первомайская селекционно-опытная станция сахарной свёклы» и Сербии (фирма «Smedex»). Даже в условиях эпифитотии они имели здоровый листовой аппарат, тогда как другие гибриды (иностранной селекции) имели поражение, соответствующее наивысшему баллу. Данный материал формировался в условиях ежегодного инфекционного фона по церкоспорозу. Поэтому и все гибриды, созданные с использованием данного материала, оказались устойчивыми к этому заболеванию. Таким образом, привлечение нового селекционного материала позволяет добиться не только повышения продуктивности, но и устойчивости к болезням. В текущем году проводится оценка образцов по устойчивости к доминирующим болезням: цер-коспорозу, фузариозу, ризоктони-озу в условиях специально созданного инфекционного фона.
Селекция сахарной свёклы, ориентированная на обеспечение лучших качественных гибридов, требует использования точных, быстрых и стандартизированных методов изучения технологической ценности корнеплодов. Наиболее важными параметрами качества корнеплодов для сахарных заводов является содержание сахарозы и мелассообразующих веществ, к которым относятся а-аминный азот, натрий и калий. Работает аккредитованная лаборатория технологических качеств (рис. 3), где специалисты ежегодно проводят оценку более 10 000 образцов, дают характеристику селекционным материалам, анализируют образцы различных агротехнических
опытов, опытов по оптимизации минерального питания, а также оказывают профессиональные услуги сторонним организациям. Особенно актуально это перед началом уборки в свеклосеющих хозяйствах, поскольку необходимо определить, с каких полей и гибридов стоит начинать уборку. Следует отметить, что около десяти лет услугами данной лаборатории пользуется ГУ «Государственная инспекция по испытанию и охране сортов растений». В республике пять государственных сортоучастков и сортостанций по испытанию сортов сахарной свёклы, и все гибриды, которые проходят государственное сортоиспытание, подвергаются анализу в этой лаборатории.
Но самое главное — прогресс в селекции любой сельскохозяйственной культуры определяется прежде всего богатым, генетически разнообразным исходным материалом. Генофонд отечественной свёклы активно обогащается новыми образцами с оригинальными свойствами, в частности устойчивостью к болезням и вредителям, а также неблагоприятным факторам среды. Коллекция сахарной свёклы постоянно пополняется за счёт создания на основе существующих материалов с помощью различных методов отбора и улучшения, с привлечением диких видов и получением межвидовых гибридов. За последние пять лет коллекция генофонда сахарной свёклы увеличилась более чем в два раза, пополнившись образцами из стран СНГ, Польши, США, Сербии. Приоритетами для привлечения новых образцов в коллекцию являются их потенциальная биологическая и селекционно-генетическая ценность и возможность использования для улучшения основных признаков сахарной свёклы. В коллекции есть источники и доноры устойчивости к ризомании, церкоспорозу, нематоде.
На сегодняшний день широкое распространение получили методы маркирования, направленные на идентификацию биотипов. Как показывает мировая практика, значение ДНК-маркеров быстро возрастает, что проявляется в увеличении числа методов анализа ДНК. Так, если до конца 80-х гг. прошлого века разнообразие ДНК-маркеров было невелико (ПДРФ и минисателлиты), то на данный момент молекулярная генетика располагает большим количеством (около 30 видов) самых разнообразных ДНК-маркеров, различающихся по своим свойствам и информативности. Область применения ДНК-маркеров велика и постоянно расширяется, включая в себя выявление генетического разнообразия в популяциях; анализ генетического родства отдельных генотипов, сортов, популяций; паспортизацию ценных генотипов; идентификацию клонов и сортов; построение генетических карт; решение спорных вопросов таксономии; коммерческую сертификацию и т.д. Однако несмотря на разнообразие методов анализа ДНК и их всё более широкое применение, они до сих пор ограниченно используются в сельском хозяйстве Республики Беларусь.
Совместно с другими институтами НАН Беларуси осуществляет идентификацию и паспортизацию линейного и гибридного материала с помощью ДНК-маркеров. Проведена идентификация части коллекции методом микросател-литного анализа, а также моле-кулярно-генетический анализ SSR-локусов хромосомной ДНК сахарной свёклы, ассоциированных с признаком устойчивости к ризомании. Для молекулярно-ге-нетического анализа сахарной свёклы по признаку устойчивости к вирусу BNYVV использовали анализ простых повторяющихся последовательностей (SSRP — simple sequence repeats polymorphism). На
основании проведённого моле-кулярно-генетического типиро-вания SSR-локусов, сцепленных с генами устойчивости к ризома-нии, составлены мультилокусные генетические портреты 12 образцов сахарной свёклы, анализ которых позволил выделить устойчивые биотипы. Проверка данного селекционного материала и гибридов проводилась также в условиях инфекционного фона Ровен-ской области (Украина). Был проведён иммуноферментный анализ (ИФА). Методом ИФА среди анализируемых 29 образцов выделено 86% образцов, которые не имели инфекцию вируса некротического пожелтения жилок свёклы (Beet necrotic yellow vein virus — ризо-мания). Выделенные образцы без скрытой вирусной инфекции представляют интерес для селекционной работы.
Мировой опыт и наша практика показывает, что кооперация на взаимовыгодной основе по созданию совместных гибридов с ведущими селекционно-семеноводческими фирмами является весьма актуальной, позволяет расширять масштабы селекционных исследований, способствует во-
влечению в селекционный процесс нового исходного материала. Станция активно включилась в работу по созданию гибридов с участием различных селекционных учреждений, в том числе зарубежных фирм. В настоящее время продолжается сотрудничество с ведущими научно-исследовательскими учреждениями Беларуси, России, Сербии, Польши. В результате были созданы совместные гибриды: два — с польской фирмой «Kutnowska Hodowla Вигака Cukrowego Sp.zо.о», три — с сербской фирмой «Смедекс». По результатам Государственного испытания гибриды Полибел и Бел-пол включены в Государственный реестр сортов и растений в 2013 и 2015 гг. Гибрид Полибел в среднем за три года превзошёл средний контроль (три лучших гибрида иностранной селекции: Азиза, Ангус, Логан), урожайность составила 73,2 т/га, сбор очищенного сахара 10,7 т/га, гибрид Белпол обеспечил урожайность 69,2 т/га, сбор сахара 10,3 т/га (по результатам ГСИ РБ).
В 2013 г. были поданы заявки в ФГБУ «Государственная комиссия Российской Федерации по ис-
пытанию и охране селекционных достижений» на гибриды Полибел и Белпол для прохождения испытания по Центрально-Чернозёмной зоне. В 2015 г. была подана заявка на расширение области регистрации, по Краснодарскому и Ставропольскому краям.
В 2013—2014 гг. гибриды Поли-бел и Белпол проходили Государственное испытание по Центральночернозёмной зоне Российской Федерации. Полибел и Белпол — диплоидные гибриды урожайно-сахаристого направления. Они отличаются высокой урожайностью и сахаристостью, обладают хорошей технологичностью благодаря равномерной густоте и расположению головки корнеплода в почве. Пригодны для средних сроков уборки. Гибрид Белпол обладает устойчивостью к ризомании и, следовательно, может возделываться там, где есть угроза поражения ею. В 2016 г. гибрид Белпол включён в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по ЦЧЗ Российской Федерации, селекционное достижение 62765/8654401. Гибрид Белпол в среднем за 2014—2015 гг. по четырём сортоиспытательным участкам ЦЧЗ показал урожайность на уровне 44 т/га, сахаристость составила 19,8%, сбор сахара — 8,8 т/га. Проводились производственные испытания гибридов в 2014—2015 гг. в свеклосеющих хозяйствах России: Воронежской, Курской, Орловской областях, Краснодарском крае. Урожайность данных гибридов была сопоставима с гибридами иностранной селекции и даже превосходила некоторые из них. Демонстрация гибридов проводилась также на межрегиональной выставке-демонстрации «День Воронежского поля» в 2015 и 2016 гг.
Селекция сахарной свёклы представляет единое целое с семеноводством. Судьба вновь созданного гибрида во многом определяется производством высококачественных
семян и их предпосевной обработкой. Качество семенного материала сахарной свёклы в большей степени зависит от условий его производства. Поэтому семеноводство этой культуры сконцентрировано в регионах, где имеются подходящие условия для выращивания семян с высокими посевными качествами. Например, в Европе это земли, расположенные в пределах 45о северной широты, такие страны, как Франция, Италия и др. Основная проблема выращенных в республике Беларусь семян — низкие посевные качества, особенно энергия роста, по сравнению с зарубежными образцами.
Многолетний опыт выращивания в Белоруссии семян сахарной свёклы свидетельствует о том, что полученные здесь семена характеризуются пониженными качественными показателями. Анализ качества заготавливаемых в республике свеклосемян показывает, что только 14% общего их количества соответствовало требованиям посевного стандарта. Если же говорить о фабричном семеноводстве гибридов на МС-основе, то их производство в условиях Республики Беларусь практически невозможно.
Так как условия в Республике Беларусь не позволяют получать кондиционные семена гибридов сахарной свёклы фабричной генерации, организовано их выращивание в благоприятных климатических условиях Италии и Сербии. Доработка семян проводится на современных заводах в Польше и Сербии. Семена, доработанные по европейским стандартам, имеют хорошие посевные качества: энергия прорастания у них — 95—97%, всхожесть 97—98%. Они дешевле импортных гибридов на 15—20% в зависимости от обработки.
В Институте биоэнергетических культур и сахарной свёклы была разработана и внедрена единая система селекционного процесса — программа «Бетаинтеркросс»
(Н.В. Роик). Суть программы сводится к скрещиванию односемянных МС-компонентов с многосе-мянными опылителями методом топкросса с целью определить наиболее ценные компоненты скрещивания и комбинаций. Ежегодно создавалось более 500 гибридных комбинаций. При изучении генетической ценности селекционных номеров специалисты формируют перспективные гибридные комбинации и испытывают их в разных эколого-климатических зонах. Возможно, следовало бы подумать о разработке подобной программы в рамках Евразэс с участием ведущих селекционеров стран Евразийского экономического Союза.
Много вопросов ещё предстоит решить. Для повышения эффективности и ускорения селекционной работы по созданию современных гибридов необходимо сократить сроки создания новых гибридов с освоением новых методов генетики, селекции и биотехнологии, в этом отношении актуально использование теплиц. Необходима кооперация на взаимовыгодной основе по созданию гибридов с ведущими селекционно-семеноводческими фирмами СНГ и дальнего зарубежья.
Необходимо объединить усилия селекционеров стран ЕАЭС, чтобы совместно созданные гибриды были способны уверенно конкурировать с иностранным посевным материалом. Научный потенциал и опыт семеноводов и селекционеров стран ЕАЭС позволяют рассчитывать на высокие результаты, а Несвижская опытная станция по сахарной свёкле готова предоставить свои технологические возможности в рамках совместных проектов. Результатом станет снижение импортозависимости свеклосахарной отрасли стран ЕАЭС в целом и укрепление продовольственной безопасности наших стран.
(Продолжение читайте в номере
7(16))
