CC BY
48УДК 633,1:631.52
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СЕЛЕКЦИИ
В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Г. А. Баталова, член-корреспондент Россельхозакадемии - ГНУ НИИСХ Северо-Востока
E-mail: [email protected]
Дан анализ состояния селекционной науки в современных условиях и определены перспективные направления селекции в условиях изменения климата.
Ключевые слова: изменение климата, сельскохозяйственное производство, наука, селекция, сорта, урожай.
Стабилизация производства зерна по годам вне зависимости от изменения погодных условий - один из главных вопросов современного сельскохозяйственного производства. По данным Министерства сельского хозяйства России, урожайность зерновых и зернобобовых культур в среднем по стране составила 18,3 ц/га - 80,6 % к уровню 2009 г., валовой сбор зерновых и зернобобовых культур - около 71 млн. тонн, или 62,8 % от производства 2009 г. В структуре производства зерна России первое место занимает пшеница - 68,1 %, далее ячмень - 13,7 %, овес
- 5,3 %, кукуруза на зерно - 5,1 %, рожь
- 2,7 % и зернобобовые культуры -2,2 %. Аналогичная структура производства зерна и в Центральном ФО, куда входит Владимирская область.
2010 г. показал высокую зависимость растениеводства от меняющихся погодных условий, неустойчивого режима увлажнения и температур. Согласно «Стратегическому прогнозу изменений климата в Российской Федерации на период до 2015 г. и их влиянию на отрасли экономики России» и пессимистическому прогнозу Канадского климатического центра, в результате перемен климата произой-
дет значительный рост температур в основных сельскохозяйственных регионах России: на 6-80С зимой и на 4-50С летом. Влагообеспеченность сельскохозяйственных культур летом снизится. Увеличится частота засух. Общая биологическая продуктивность агро-фитоценозов в большинстве земледельческих районов страны может снизиться на 10-20%. В целом по стране к 2020 г. урожайность зерновых культур может снизиться на 9%, по сравнению с 2005 г.
В сложившихся условиях существенно возрастает роль сельскохозяйственной науки. В связи с этим Министерством сельского хозяйства и Россельхозакадемией разработан проект «Стратегии развития селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур в Российской Федерации на период до 2020 г.». Реализация мероприятий Стратегии позволит: повысить потенциал продуктивности сортов и гибридов на 25-30 %; обновить материально-техническую базу селекции не менее чем на 90% (к 2013 г. - до 50%, к 2018 г. - до 80% и к 2020 г. - свыше 90%); обновить материально-техническую базу семеноводства не менее чем на 50% (к 2013 до 10%, к 2018 г. до 40% и к 2020 году свыше 50 %); обеспечить сельскохозяйственных товаропроизводителей качественными сортовыми семенами основных сельскохозяйственных культур отечественного производства не менее 75% от потребности.
На основе разработки современных наукоемких методов и технологий селекции, модернизации селекционных центров будет создано не менее 2710 высокоурожайных, технологичных современных сортов и гибридов основных сельскохозяйственных культур, устойчивых к неблагоприятным факторам среды, в том числе засухоустойчивых. Возделывание сортов нового поколе-
ния с использованием современных технологий и обновленной материально-технической базы семеноводства позволит повысить качество семян. Доля высеваемых семян отечественного производства по основным сельскохозяйственным культурам увеличится в среднем до 75%.
Основным результатом реализации Стратегии должен стать рост средней по стране урожайности на 30-50%. Это позволит снизить себестоимость сельскохозяйственной продукции и повысить ее конкурентоспособность на мировом рынке.
В настоящее время в селекции используют комплекс методов, основанных на последних достижениях генетики, цитологии, ботаники, микробиологии, биотехнологии, информационных технологий и т.д. Однако основными методами остаются гибридизация и искусственный отбор. Генная инженерия - хотя и исключительно важный, но лишь один из многочисленных методов управления генетической изменчивостью организмов, используемых в селекционной практике. Современные методы селекции позволяют манипулировать одновременно десятками признаков, включая полигенные, тогда как возможности трансгеноза ограничиваются единичными генами. Если количество трансгенных сортов исчисляется десятками, то обычных -десятками тысяч и охватывает не 150, а свыше 5 тыс. культивируемых видов растений.
В селекции растений выделено несколько направлений, которые остаются актуальными и в XXI веке. 1. Селекция на урожайность - основной критерий оценки сорта, вбирает в себя все хозяйственнозначимые селекционные признаки. 2. В современных селекционных программах особое место отводится целевой селекции на
№ 4 (58) 2011
ВлаЭимгрскш ЗешейдеЦЬ
качество продукции в зависимости от направления использования и с учетом требований производства. 3. Селекция на устойчивость к воздействию естественных и антропогенных факторов: болезни, вредители и их комплекс, холодостойкость, зимостойкость, морозостойкость, засухоустойчивость, эда-фические стрессы, приспособленность к высоким дозам удобрений и машинной уборке и др.
Селекцию нужно вести в тех условиях, в которых планируется использование сорта, поскольку в селекции растений наряду с искусственным важнейшую роль играет естественный отбор. В настоящее время влияние естественного отбора на изменение генетической структуры популяции оценивается в 30 %. Поэтому "формирующему" действию естественного отбора, особенно в селекции на количественные признаки, горизонтальную устойчивость, биоценотическую адаптивность, следует уделять наибольшее внимание (Жученко, 1980; 2001). Однако необходимо помнить, что он обеспечивает лишь условное совершенствование признаков (Дарвин, 1859).
В ряду важнейших направлений селекции - создание сортов, способных противостоять засухе, с низким коэффициентом транспирации, быстро развивающих листовую поверхность и хорошо затеняющих почву. Для создания сортов данного типа необходимо расширение исследований в области молекулярной биологии, физиологии, биохимии и других направлений, обеспечивающих формирование засухоустойчивости культуры, сорта, растения. Наряду с этим следует знать морфологические особенности, обеспечивающие засухоустойчивость и позволяющие проводить эффективный скрининг засухоустойчивых генотипов.
Селекция на гетерозис - большой резерв роста продуктивности и стабильности урожая зерновых культур. Коммерческие гибриды озимой ржи впервые в мире поступили в производство в ФРГ. В Московском НИИСХ созданы 2 простых межлинейных и 4 топкроссных гибрида озимой ржи с урожайностью 8,3 - 8,9 т/га, а также новый высокоурожайный сорт с повышенным качеством зерна Московская 12. Селекционерами НИИСХ Северо-Востока на ГСИ передан сорт озимой ржи Рада, сочетающий урожайность более 6,0 т/га с адаптивностью, зимос-
тойкостью, устойчивостью к эдафичес-ким стрессам и полеганию.
Необходимо развитие новых направлений селекции, включая симби-отическое, биоэнергетическое, эко-типическое и экологическое. Цель симбиотической селекции - усиление симбиотических связей культурных растений с полезными почвенными микроорганизмами для мобилизации труднодоступных элементов питания, повышения устойчивости к патогенам, адаптации к стрессам (повышенная температура, кислотность почвы, техногенные загрязнения и т.п.).
Мощное развитие корневой системы, ее активная физиологическая деятельность - более длительное функционирование зародышевых и придаточных корней, повышенное содержание физиологически активных метаболитов - играют также важную роль в селекции агрохимически эффективных сортов, обеспечивающих снижение расхода минеральных удобрений на 30-40% и более. Модель этого сорта включает физиологические признаки, характеризующие устойчивость растений к полеганию, толерантность к стрессовым факторам (абиотическим и биотическим), а также показатели, ко-релирующие с активным поглощением и рациональным расходом элементов питания (Климашевский, 1995).
Биоэнергетическое направление селекции предполагает создание энергетически эффективных сортов растений, пригодных для конструирования агроценозов с высокой производительностью и длительной активностью фотосинтетической поверхности, обладающих оптимальным индексом урожая, расположением листьев, обеспечивающим максимальную листовую поверхность и т.д.
Повысить эффективность использования солнечной энергии в ходе фотосинтеза можно, сформировав определенный морфотип растения, учитывая при этом не только площадь листьев, но и роль нелистовых органов, поскольку их вклад в фотосинтез растения в определенные периоды может превышать значение листьев (Дорохов, Баранов, 1972; Чиков, 1998). Например, в фазе цветения овса роль листьев в фотосинтетических процессах достигает 40 %, стебля - 50 %, метелки - 10% и более. Новые сорта должны иметь оптимизированную репродуктивную зону (колос, метелка), вертикально
ориентированные листья, крупные, запасающие и репродуктивные (семена, плоды) органы и др.
Успешная селекция гороха в последнее десятилетие стала следствием использования признака безлисточко-вости или «усатости» (трансформации листочков в разветвленные усики), оптимизации архитектоники репродуктивной зоны и донорно-акцептор-ных отношений, уменьшения стебля за счет коротких междоузлий и введения генов детерминированного роста, придания стеблю большей прочности. Увеличение аттрагирующей емкости плодов (уборочного индекса) до 50-55 % достигается созданием более компактной репродуктивной зоны за счет ограничения роста стебля, это определяет дружное созревание семян и предотвращает израстание.
Многие параметры трудно, а чаще всего невозможно сочетать в одном сорте, но иметь набор требуемых свойств в некотором количестве сортов не проблема. Для этого необходимо иметь большой набор генетически разнокачественных сортов, позволяющих использовать преимущества генофонда, определяющих широкие приспособительные возможности культуры в конкретных и максимальный положительный эффект в различных средовых условиях.
В России получены сорта зерновых культур с потенциальной урожайностью более 10-12 т/га. Например, озимая пшеница Московская 39 (Московский НИИСХ), овес Гунтер (НИИСХ Северо-Востока). Однако по прогнозам экспертов, дальнейшее развитие производства зерна в наибольшей мере связывается не с ростом потенциальной урожайности, а с повышением стабильности урожаев возделываемых сортов. Высокая потенциальная урожайность была и будет важнейшей задачей работы селекционера. Однако создание сортов, обеспечивающих среднюю, но стабильную по годам урожайность качественного зерна, - не менее, а возможно и более важная задача, решение которой требует значительных усилий и знаний со стороны селекционера.
Учеными Россельхозакадемии в 2010 г. создано и передано на государственное испытание 344 сорта и гибрида различных сельскохозяйственных культур, обеспечивающих повышение урожайности на 20- 30 %.
ВлаЭитрсЫй ЗемлеЙлеф
№ 4 (58) 2011
С 2011 г. включено в Госреестр 310 сортов и гибридов. Так, яровой мягкой пшеницы на 2011 г. включено 185 сортов. Для Центрального ФО районировано 13 сортов, в т.ч. сорта новейшего сортимента Злата, Тризо и др. В производство допущено 198 сортов озимой мягкой пшеницы, из них 13 для Центрального ФО. Следует отметить, что для округа, где озимая пшеница занимает 21,4 % посевных площадей, данного набора сортов недостаточно. Особо следует отметить высокопродуктивные зимостойкие сорта селекции Московского НИИСХ: Московская 39, Немчиновская 24 и Немчиновская 57, которые обеспечивают потенциал урожайности 10 т/га и более зерна высокого качества. С 2011 г. в Госреестр внесен устойчивый к ряду грибных болезней сорт Московская 40 со средней урожайностью 6-7 т/га зерна отличных хлебопекарных качеств (сильная пшеница).
Ячмень - вторая по распространению после пшеницы зерновая культура в России. В Госреестр РФ на 2011 г. включено 159 сортов ярового и 27 озимого ячменя. Среди сортов, районированных с 2006 г., сорта селекции НИИСХ Северо-Востока: многорядный ячмень кормового направления Тандем, двурядный Родник Прикамья, которые способны на низкоплодородных почвах формировать урожай зерна 7,0-8,0 т/га. Широкое распространение в производстве получил ячмень сорта Новичок, устойчивый к почвенной кислотности. Использование данного сорта на полях Малмыжского района Кировской области позволило повысить урожайность ячменя с 1,2-1,4 до 2,8-3,0 т/га.
В Госреестр на 2011 г. включено 97 сортов ярового овса. Из них в районировании с 2011 г. 4 сорта пленчатого типа, в т.ч. Эклипс селекции НИИСХ Северо-Востока. Наряду с высокой урожайностью (до 8,0 т/га) сорт характеризуется, по данным ГСИ, устойчивостью к засухе, полеганию и осыпанию. Анализ Госреестра РФ показывает, что сортосмена овса идет более низкими темпами относительно сортосмены ярового ячменя. В целом сорта овса, включенные в Госреестр с 2006 по 2011 гг., составляют 25,7 % , у ячменя - 35,2 %. Среди сортов данной группы овес Яков (Московский НИИСХ), Конкур (Ульяновский НИИСХ), Гунтер и Вятский (НИИСХ Северо-Востока).
Сорт Вятский относится к группе голозерных овсов. В настоящее время в производство допущено 6 сортов голозерного овса. Все они районированы с 2000 по 2011 гг. С 2010 г. находится на ГСИ новый сорт голозерного овса Першерон (НИИСХ Северо-Востока). По результатам первого года ГСИ (2010 г.) сорт сформировал высокий в условиях засухи урожай зерна на сортоучастках Удмуртской Республики: Балезинский - 3,63 т/га, Глазовский - 3,45 т/га, где прибавка к стандарту составила 0,380,43 т/га. На сортоучастках южной зоны Кировской области урожайность нового сорта была 3,11 т/га, (Советский ГСУ) и 3,70 т/га (Яранский), в северной агроклиматической зоне области составила 2,65 т/га (Слободской ГСУ). Овес Першерон имеет высокий (11,3 т/га) урожай сухого вещества.
Интерес к использованию голозерных овсов значительно возрос в последние 20 лет. Зерно голозерного овса имеет высокую биологическую ценность. В 1 кг сухого вещества голозерного овса содержится 174 г сырого протеина (у пленчатого овса - 116 г), сырой клетчатки 23 г (у пленчатого -104 г). Выход овсяных хлопьев у голозерного овса на 27,1% выше, чем у пленчатых. Крупа и хлопья из голозерного овса имеют лучшие вкусовые качества по сравнению с таковыми у пленчатых сортов (^тесек, Zeman, 1991; Сегтак , Moudry, 1998).
При кормлении поросят голозерным овсом денежный доход на каждый килограмм прироста живой массы увеличивается на 3 - 3,5%, по сравнению с шелушенным пленчатым овсом. Включение в рацион кур-несушек до 40% голозерного овса обеспечивает дополнительную прибыль до 250 $ в расчете на 1000 голов.
Следует отметить, что в последние десятилетия практически прекращены исследования по созданию сортов кормового направления - на зеленую массу. В Госреесте только 5 сортов овса данной группы. Районированных сортов ячменя нет, хотя сорта для возделывания на зеленую массу в одновидовых посевах и смесях с бобово-злаковыми культурами как овса, так и ячменя ста-
новятся все более востребованными. Это связано с внедрением в сельскохозяйственное производство современных технологий заготовки кормов, необходимостью увеличения количества и повышения качества кормов для роста продуктивности животноводства.
С 2010 г. государственное сортоиспытание проходит овес кормовой сорта Буцефал селекции НИИСХ Северо-Востока - урожайность 8,7 т/га. Сбор сухого вещества у овса Буцефал в среднем за 2008-2010 гг. составил 10,4 т/га, что на 2,5 т/га превосходит стандарт Аргамак. Сорт универсального назначения использования, с высоким качеством зерна, устойчивый к полеганию и осыпанию. С 2011 г. начато испытание ярового ячменя кормового направления сорта Медикум 269 (Краснокутская СОС НИИСХ Юго-Востока).
Развитие данного направления селекции актуально для северных, северо-восточных регионов европейской части страны, восточной и западной Сибири, для условий, где многолетние и теплолюбивые кормовые культуры не способны обеспечить стабильную кормовую базу животноводства. Их уборка на зеленый корм приходится на период нехватки кормов, возникающей между скармливанием озимой ржи, первыми двумя укосами клевера лугового или клеверо-злаковых смесей. Положителен тот факт, что при возделывании ячменя и овса на зеленную массу они дают больше кормовых единиц с1 га, чем на зерно. По данным Н.И. Каше-варова и В.А. Вязовского (2010), на 1 кормовую единицу зерна овса приходится 88 г переваримого протеина, а на 1 кормовую единицу сухого вещества - 101 г.
Таким образом, сочетание различных направлений селекции обеспечивает формирование широкого набора сортов с комплексом хозяйственно-значимых свойств и признаков. В ходе селекции происходят устойчивые http://www.translate.ru/наследствен-ные преобразования организмов. По образному выражению Н.И. Вавилова (1887-1943), «...селекция представляет собой эволюцию, направляемую волей человека».
G.A.Batalova. CONDITION AND PERSPECTIVE HAnPB^EHMfl SELECTIONS OF AGRICULTURAL PLANTS IN MODERN CONDITIONS
The analysis of a condition of a selection science in modern conditions is given and perspective directions in the conditions of climate change are defined.
Keywords: climate change, agricultural production, a science, selection, grades, a crop.
№ 4 (58) 2011
JflaôuMipckiù ЗемлеШеф)
