CC BY
56
УДК / UDC 634.11.047:[631.52+581.52]
ПРОГРЕСС В СЕЛЕКЦИИ И ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
В ЯБЛОНЕВЫХ САДАХ
ADVANCES IN BREEDING AND WAYS OF IMPROVEMENT OF ECOLOGICAL
CONDITIONS IN APPLE ORCHARDS
Седов E.H., доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАН, заведующий лабораторией селекции яблони Sedov E.N., Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Academician of the Russian
Academy of Sciences, Apple Breeding Laboratory Head Седышева Г.А., доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник
Sedysheva G.A., Doctor of Agricultural Sciences, Chief Researcher Серова 3.M., кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Serova Z.M., Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher Янчук Т.В.*, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Yanchuk T.V., Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher Корнеева С. А., кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Korneeva S.A., Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher
ФГБНУ ВНИИ селекции плодовых культур, Орловская область, Россия All Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding, Orel Region, Russia
*E-mail: yantattat@yandex.ru
Над созданием новых сортов яблони в институте работает сплоченный междисциплинарный коллектив, давший более 50 сортов яблони, включенных в Госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию. В институте создано более 20 первых в России сортов яблони иммунных к парше (ген Vf), в том числе уже широко внедряемые в производство Александр Бойко, Вавиловское, Болотовское, Веньяминовское, Имрус, Кандиль орловский, Курнаковское, Масловское, Приокское, Рождественское, Свежесть, Солнышко, Строевское, Юбилей Москвы, Юбиляр, Яблочный Спас. Впервые в мире в результате интервалентных скрещиваний типа диплоид х тетраплоид создана и районирована серия триплоидных сортов яблони, характеризующаяся более регулярным плодоношением, высокими товарными и потребительскими качествами плодов, повышенной самоплодностью. Большой интерес представляют шесть колонновидных сортов яблони, из которых три уже включены в Госреестр (Приокское, Восторг, Поэзия) и три проходят государственное испытание (Гирлянда, Орловская Есения, Созвездие). Колонновидные сорта яблони селекции института характеризуются высокой скороплодностью и урожайностью. Ставится задача создать сорта яблони, объединяющие в своих геномах иммунитет к парше, триплоидность и колонновидность («три в одном»). Из обширного гибридного фонда выделен ряд элитных сеянцев (кандидатов в сорта), объединяющих в своих геномах иммунитет к парше, колонновидность и триплоидность. Такие сорта обеспечат: раннее и обильное плодоношение (за счет колонновидности (ген Со); иммунитет к парше (за счет гена Vf); более регулярные урожаи с высокими товарными и потребительскими качествами плодов (за счет триплоидности (3х)). Создание таких сортов уменьшит пестицидную нагрузку в саду, улучшит экологическую обстановку в саду и его окрестностях и сделает продукцию сада более чистой в санитарном отношении.
Ключевые слова: яблоня, селекция, сорта, иммунитет к парше, диплоиды, триплоиды, тетраплоиды, колонновидность, гены.
In the institute a united scientific team works at the development of new apple varieties. It has developed more than 50 apple varieties that have been included in the State Register of breeding achievements admitted for use. Over 20 scab immune apple varieties (Vf) have been released in the institute for the first time in Russia, including widely introduced varieties like Aleksandr Boyko, Vavilovskoye, Bolotovskoye, Veniaminovskoye, Imrus, Candil Orlovski,
Kurnakovskoye, Maslovskoye, Priokskoye, Rozhdestvenskoye, Svezhest, Solnyshko, Stroevskoye, Yubiley Moskvy, Yubilar and Yablochny Spas. For the first time in the world as a result of intervalence crossings such as diploid x tetraploid, a series of triploid apple varieties has been developed and zoned. These varieties are characterized by more regular fruit-bearing, high marketable and consumer qualities of fruit and higher autogamy. Of great interest are six columnar apple varieties, three of which have already been included in the State Register (Priokskoye, Vostorg and Poezia) while Girlianda, Orlovskaya Yesenia and Sozvezdia are passing the state testing. Columnar apple varieties from the institute breeding program are characterized by high early fruiting and productivity. The task is set to develop apple varieties combining scab immunity, triploidy and columnar habit in their genomes ("three in one"). From the extensive hybrid pool a number of elite seedlings have been allocated (candidate varieties) that combine scab immunity, triploidy and columnar habit in their genomes. Such varieties will provide: early and abundant fruiting (owing to columnar habit (Co); scab immunity (owing to Vf gene); more regular yields with high marketable and consumer qualities of fruit (owing to triploidy (3x)). The development of such varieties will reduce the pesticide load in the orchard, improve the environment in the orchard and its surroundings and make the orchard production more pure. Key words: apple, breeding, varieties, immunity to scab, diploids, triploids, tetraploids, columnar habit, genes.
Введение. Исследования проводились во Всероссийском научно-исследовательском институте селекции плодовых культур (ВНИИСПК) -старейшем помологическом и селекционном учреждении России, отметившем в 2015 году свое 170-летие. В институте создано и районировано более 50 сортов яблони.
Целью исследований являлось совершенствование селекционного процесса при создании иммунных к парше, триплоидных и колонновидных сортов яблони.
Условия, материалы и методы. Исследования по созданию современных сортов яблони проводились на базе опытного хозяйства института в течение более 60 лет по общепринятым методикам [1, 2].
Результаты и обсуждение. Основными приоритетными направлениями селекции яблони во ВНИИСПК являются создание иммунных к парше, триплоидных и колонновидных сортов яблони.
Селекция иммунных к парше сортов яблони
Парша (Venturia inaequalis (Cke). Wint) - одно из самых вредоносных заболеваний яблони. Снижение урожая яблок в средней полосе России от поражения паршой составляет не менее 40%, а в отдельные годы достигает 7080% [3]. Показано, что экономия в связи с исключением дополнительных опрыскиваний против парши в садах иммунных сортов составляет около 150 долларов [4].
И.В. Мичурин [5] и Н.И. Вавилов [6] считали селекцию наиболее радикальным средством борьбы с болезнями.
История создания иммунных к парше сортов яблони связана с кооперативной программой университетов США. Целенаправленная крупномасштабная селекционная программа по выведению иммунных к парше сортов яблони проводится во ВНИИСПК с 1976 года [7, 8].
К настоящему времени в различных странах мира создано более 200 иммунных к парше сортов. Наибольшее количество иммунных сортов яблони создано в России, США, Чехии, Германии. Только в нашем институте создано и включено в Госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию (районировано) более 20 сортов, в том числе иммунный отечественный сорт Имрус (1996 г.).
В таблице 1 приведена краткая хозяйственно-биологическая характеристика 23 иммунных к парше сортов.
Таблица 1 - Краткая хозяйственно-биологическая характеристика иммунных районированных сортов яблони селекции ВНИИСПК_
Сорт Гл. гены и плоидность (VI, Со, 3х) Срок созревания Продолжительность лежкости плодов Масса плодов, г Внешний вид / Вкус плодов, балл Год включения в Госреестр
Александр Бойко VI + 3х 3 до второй декады марта 200 4,4/4,3 2013
Афродита VI р-з до конца декабря 130 4,4/4,4 2006
Болотовское VI 3 до февраля 150 4,3/4,3 2001
Вавиловское VI + 3х 3 до начала марта 170 4,6/4,3 2015
Веньяминовское VI 3 до конца февраля 130 4,4/4,4 2001
Восторг VI + Со 3 до февраля 170 4,3/4,3 2016
Здоровье VI 3 до середины февраля 140 4,3/4,3 2001
Ивановское VI 3 до середины февраля 150 4,4/4,4 2010
Имрус VI 3 до конца февраля 140 4,3/4,4 1996
Кандиль орловский VI 3 до февраля 120 4,4/4,3 2001
Курнаковское VI 3 до середины февраля 130 4,3/4,3 2002
Масловское VI + 3х л до конца сентября 200 4,3/4,3 2010
Орловское полесье VI р-з до середины января 140 4,4/4,3 2001
Памяти Хитрово VI 3 до конца февраля 170 4,3/4,3 2001
Приокское VI + Со 3 до февраля 150 4,5/4,4 2014
Рождественское VI + 3х 3 до конца января 140 4,4/4,3 2001
Свежесть VI п-з до мая 140 4,3/4,3 2001
Солнышко VI П-0 до декабря 140 4,4/4,3 2001
Старт VI 3 до конца февраля 140 4,3/4,3 2002
Строевское VI 3 до конца февраля 120 4,5/4,4 2001
Юбилей Москвы VI 3 до конца февраля 120 4,3/4,3 2002
Юбиляр VI + 3х л до конца сентября 130 4,4/4,3 2009
Яблочный Спас VI + 3х л до конца сентября 200 4,4/4,3 2009
Примечание: ген Vf - сорт иммунный к парше; 3х - сорт триплоидный; ген Со - колонновидный; з - сорт зимний; р-з - раннезимний; п-з - позднезимний; п-о - позднеосенний; л - летний.
Многолетние полевые наблюдения и учеты, а также лабораторные исследования при искусственном промораживании в камерах искусственного климата позволяют утверждать о достаточной зимостойкости иммунных к парше сортов яблони селекции ВНИИСПК. Иммунные к парше сорта яблони характеризуются высокой урожайностью. Например, средняя урожайность сорта Имрус - первого отечественного иммунного к парше (ген УО, в среднем за ряд лет на полукарликовой вставке 3-3-72 составила 26 т/га [9]. Из иммунных сортов уже получили широкую производственную оценку среди зимних: Александр Бойко, Болотовское, Вавиловское, Веньяминовское, Имрус, Кандиль орловский, Рождественское, Свежесть, осенний сорт Солнышко и летние: Масловское, Юбиляр и Яблочный Спас.
Выведением иммунных сортов занимаются в России также Всероссийский НИИ генетики и селекции им. И. В. Мичурина, Северо-Кавказский зональный НИИ садоводства, Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства, Кабардино-Балкарская ГСХА, Крымская опытная селекционная станция ВИР, Свердловская селекционная станция садоводства, Всероссийский НИИ цветоводства и субтропических культур.
Создание триплоидных сортов
«Полиплоидия оказывается особенно ценной в тех случаях, когда в качестве урожая используют вегетативные органы. Так благодаря более крупным клеткам и, соответственно, органам аутополиплоидные формы винограда, яблони, груши, картофеля, редиса, столовой свеклы и других культур имеют важное хозяйственное значение» [10]. Широко распространенной формой спонтанной полиплоидии является образование полиплоидов за счет нередуцированных гамет. Уже к 1943 году были известны тетраплоидные спорты сортов Мекинтош, Онтарио, Папировка и Уэлси. От их скрещивания с диплоидными сортами получали большой процент триплоидных сеянцев. Инициаторами селекции яблони на полиплоидном уровне являются шведские исследователи. В конце тридцатых - начале сороковых годов прошлого столетия шведский ученый Нильсон-Эле был вдохновлен идеей селекции триплоидных сортов путем скрещивания диплоидных сортов с тетраплоидными [11]. Отмечалось даже, что развитие этого направления следует считать, как вступление в новую эру селекции яблони [12]. Ставилась задача от систематических скрещиваний диплоидных с тетраплоидными сортами и формами получать новые триплоидные сорта. Однако это направление селекции яблони по неизвестным причинам было свернуто.
Во ВНИИСПК селекция яблони на полиплоидном уровне была начата с 1970 г. [8, 13], где впервые в мире создана целая серия триплоидных сортов от интервалентных скрещиваний типа диплоид х тетраплоид, а также ряд сортов от скрещивания между собой диплоидных родителей [14, 15]. Триплоидные сорта яблони характеризуются меньшей периодичностью плодоношения по годам, более высокой товарностью (и массой) плодов, повышенной самоплодностью. Краткая характеристика этих сортов дана в таблице 2.
Таблица 2 - Краткая хозяйственно-биологическая характеристика триплоидных
сортов яблони селекции ВН ИИСПК
Сорт и его происхождение Срок созревания Продолжительность лежкости плодов Масса плодов, г Внешний вид / Вкус плодов, балл Год включения в Госреестр
От скрещивания типа диплоид х тетраплоид
Августа (Орлик х Папировка тетраплоидная) п-л до конца сентября 160 4,4/4,4 2008
Бежин луг (Северный синап х Уэлси тетраплоидный) 3 до февраля 150 4,4/4,3 2010
Дарёна (Мелба х Папировка тетраплоидная) п-л до конца сентября 170 4,5/4,3 2011
Министр Киселев (Чистотел х Уэлси тетраплоидный) 3 до середины марта 170 4,4/4,4 2017
Орловский партизан [Орлик х 13-6-106 (с-ц Суворовца)] 3 до конца января 190 4,5/4,2 2010
Осиповское (Мантет х Папировка тетраплоидная) л до середины сентября 130 4,4/4,4 2013
Патриот [16-37-63 (Антоновка краснобочка х SR0523) х 13-6106 (с-ц Суворовца)] 3 до февраля 200 4,5/4,3 2013
От ск рещивания типа диплоид х диплоид
Память Семакину [Уэлси х 1124-28 (сеянец Голден Грайма)] р-з до конца декабря 160 4,5/4,3 2001
Рождественское (Уэлси х ВМ41497) 3 до конца января 140 4,4/4,4 2001
Юбиляр (814 - свободное опыление) п-л до конца сентября 130 4,4/4,3 2009
Примечание: п-л - сорт позднелетний; л - летний; р-з - раннезимний; з - зимний.
Наибольшую ценность представляют триплоидные сорта яблони, обладающие иммунитетом к парше (3* + ген К ним относятся сорта Александр Бойко, Вавиловское, Масловское, Яблочный Спас, полученные от интервалентных скрещиваний, а также Рождественское и Юбиляр, происхождение от скрещивания двух диплоидных сортов (в результате отсутствия редуцированного деления у одного из родителей). Краткая хозяйственно-биологическая характеристика триплоидных сортов, обладающих иммунитетом к парше приведена в таблице 1.
Селекция колонновидных сортов Колонновидные яблони являются компактами, растущими в один ствол, который обрастает кольчатками и копьецами. Сад из колонновидных деревьев. Первыми селекционерами колонновидных форм яблони были английские ученый Ист-Моллингской опытной станции. В России пионерами селекции колонновидных сортов яблони стали В.В. Кичина [16] и М.В. Качалкин [17]. Колонновидные сорта яблони отличаются высокой скороплодностью и урожайностью. Во Всероссийском НИИ селекции плодовых культур создание колонновидных сортов яблони начато в 1984 году [18]. Создано 8 колонновидных сортов, из которых 3 сорта - Приокское, Поэзия и Восторг районированы и три сорта проходят государственное испытание. Краткая их характеристика приведена в таблице 3 [18].
Таблица 3 - Краткая хозяйственно-биологическая колонновидных сортов яблони селекции ВНИИСПК
характеристика
Сорт и его происхождение Срок созревания Продолжительность лежкости плодов Масса плодов, г Внешний вид / Вкус плодов, балл Год передачи на ГСИ Год включения в Госреестр
Восторг [270-124 (Маяк х КВ103) х 23-17-62 (814 -свободное опыление)] 3 до февраля 130 4,3/4,3 2014 2016
Гирлянда [224-18 ^0523 х Важак) х 22-34-95 (814 х ПА-29-1-1-63)] 3 до февраля 120 4,3/4,3 2016
Орловская Есения [224-18 ^0523 х Важак) х 22-34-95 (814 хПА-29-1-1-63)] 3 до февраля 170 4,3/4,5 2016
Поэзия [224-18 (8Я0523 х Важак) - свободное опыление] 3 до февраля 140 4,4/4,3 2012 2016
Приокское [224-18 ^0523 х Важак) - свободное опыление] 3 до февраля 150 4,5/4,4 2012 2014
Созвездие [224-18 ^0523 х Важак) х 22-34-95 (814 х ПА-29-1-1-63)] 3 до февраля 120 4,3/4,5 2015
Все сорта, кроме Поэзии, приведенные в таблице обладают иммунитетом к парше (ген Vf).
Данные, приведенные в таблице 4, свидетельствуют о высокой скороплодности колонновидных сортов яблони селекции ВНИИСПК. Уже на 3-4 год после окулировки на карликовом подвое 62-396 колонновидные сорта обеспечивали урожай от 57 до 232 ц/га, а на 5-6 год после окулировки от 112 до 336 ц/га, тогда как неколонновидные сорта на том же подвое на 3-4 год после окулировки еще не вступили в плодоношение, а на 5-6 год после окулировки только начали вступать в плодоношение.
Таблица 4 - Скороплодность колонновидных сортов яблони селекции ВНИИСПК (окулировка 2009 г., подвой 62-396)_
Сорт Число учетных деревьев Урожайность в ц/га
за 3-4 годы после окулировки (в среднем за 2012-2013 гг.) за 5-6 годы после окулировки (в среднем за 2014-2015 гг.)
Колонновидные сорта селекции ВНИИСПК
Орловская Есения 28 182 336
Приокское 59 154 294
Поэзия 28 70 266
Восторг 25 64 262
Гирлянда 54 232 224
Памяти Блынского 32 57 224
Зеленый шум 31 141 217
Созвездие 27 84 112
Колонновидные контрольные сорта
Московское ожерелье 81 57 224
Валюта 54 126 203
НСР 32 64
Возделывание иммунных к парше, колонновидных сортов позволяет сократить пестицидную нагрузку в саду, создает более комфортные условия труда и показывает экономическую эффективность производства плодов.
В заключение следует отметить, что во ВНИИСПК уже созданы элитные сеянцы яблони (кандидаты в сорта), обладающие триплоидностью, колонновидностью и иммунитетом к парше («три в одном»). Примером могут служить ЭЛС № 219 и 295 (табл. 5).
Таблица 5 - Совмещение генов Vf + Со у сеянцев с тройным набором х ромосом
Элитные сеянцы Продолжительность лежкости плодов Масса плодов, г Внешний вид плодов, балл Вкус плодов, балл
№ 219 [Поэзия (Со + УО х 30-47-88 (Либерти (УО х 13-6-106 (Суворовец - свободное опыление)] до февраля 280 4,7 4,2
№ 295 [Поэзия (Со + УО х 30-47-88 (Либерти (УО х 13-6-106 (Суворовец - свободное опыление)] до апреля 180 4,6 4,4
Выводы. Предстоит создать сорта с вышеописанными признаками. Принципиально новые сорта с этими качествами должны обеспечить: 1) раннее и обильное плодоношение (за счет колонновидности (ген Со); 2) иммунитет к парше (за счет гена Vf) и 3) более регулярные урожаи плодов с высокими товарными и потребительскими качествами плодов (за счет триплоидности) [14, 15, 19, 20].
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур. Орел: ВНИИСПК, 1995. 502 с.
2. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. Орел: ВНИИСПК, 1999. 608 с.
3. Седов Е. Н. Селекция и новые сорта яблони. Орел: ВНИИСПК, 2011. 624 с.
4. Кичина В. В. Принципы улучшения садовых растений. М., 2011. 528 с.
5. Мичурин И.В. Селекция - рычаг в получении растений, иммунных (устойчивых) против болезней и вредителей // Сочинения. М., 1948. Т. 4. С. 225-230.
6. Вавилов Н.И. Проблемы иммунитета культурных растений // Избран. тр. в 5 т., T. IV. М.,: Наука, 1964. 518 с.
7. Жданов В. В., Седов Е.Н. Селекция яблони на устойчивость к парше. Тула: Приок, кн. изд-во, 1991. 208 с.
8. Седов Е. Н., Жданов В. В. Устойчивость яблони к парше (сорта и селекция). Орел: Приок. кн. изд-во, 1983. 116 с.
9. Красова Н.Г., Галашева А.М. Урожайность сортов в интенсивном саду // Селекция и сортовая агротехника плодовых культур (сб. ст.). Орел: ВНИИСПК, 2004. С. 24-31.
10. Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений и проблемы агросферы (теория и практика). T. I. М.: изд-во «Агрорус», 2004. 690 с.
11. Nilsson-Ehle H. Production of tetraploid apples and their significance for practical apple breeding in Sweden // Hereditas, Lund, 1938. 24. P. 195-209.
12. Einset J. Apple breeding enters a new era // Fm Res. N.Y., 1947. 13(2). P. 5.
13. Седышева Г.A., Седов Е.Н. Полиплоидия в селекции яблони. Орел: ВНИИСПК, 1994. 272 с.
14. Инновации в изменении генома яблони. Новые перспективы в селекции / Е.Н. Седов, Г.А. Седышева, М.А. Макаркина, Н.С. Левгерова, З.М. Серова, С.А. Корнеева, Н.Г. Горбачева, Е.С. Салина, Т.В. Янчук, А.В. Пикунова, З.Е. Ожерельева. Орел: ВНИИСПК, 2015. 336 с.
15. Приоритетные направления селекции. Новые сорта яблони для промышленных и любительских садов / Е.Н. Седов, З.М. Серова, Г.А. Седышева, М.А. Макаркина. Орел: ВНИИСПК, 2016. 64 с.
16. Кичина В.В. Колонновидные яблони: Все о яблонях колонновидного типа. М., 2002. 160 с.
17. Качалкин М.В. Яблоня 21 века. Колонны, которые плодоносят. М., 2013. 64 с.
18. Седов Е.Н., Корнеева С.А., Серова З.М. Колонновидная яблоня в селекционном саду. Орел: ВНИИСПК, 2013. 64 с.
19. Приоритетные направления в селекции яблони и создание зимних сортов / Е.Н. Седов, З.М. Серова, Г.А. Седышева, Т.В. Янчук // Вестник МичГАУ. 2016. № 3. С. 6-13.
20. О конструировании геномов: новые возможности селекции яблони (Malus domestica Borkh) на устойчивость к парше, качество и технологичность / Е.Н. Седов, Г.А. Седышева, З.М. Серова, С.А. Корнеева // Сельскохозяйственная биология. 2016. № 3. С. 411-418.
