Модель сорта как составить

1. Понятие о модели сорта.

Модель сорта – это научный
прогноз, показывающий селекционеру,
каким должен быть сорт и его
отдельные признаки при выращивании в
заданных условиях возделывания, параметры
которого наилучшим образом удовлетворяют
требованиям, предъявляемым производством
к конкретной культуре.

1. Три основных этапа селекционного процесса.

I этап. Поиск
и создание исходного материала селекции
(дикорастущие растения, селекционные
и местные сорта, внутри- и межвидовые
гибридные популяции, мутанты и полиплоиды).
На первом этапе в соответствии с
поставленной зада­чей селекционер,
мысленно представляя будущий сорт,
анализи­рует многообразие выращиваемых
в данной зоне местных и се­лекционных,
а также инорайонных и зарубежных сортов
для обнаружения форм, наиболее ему
соответствующих.

II этап.
Цель этого этапа (отбора) — выделение
из популяции исходного материала
наиболее близких к намеченному образцу
растений и создание на базе их
наследственности новых популя­ций,
все особи которых будут обладать
требуемыми признаками. На завершение
отбора обычно требуется 5-7 поколений.
Отбор включает два мероприятия, которые
проводят поочередно в каж­дом поколении:
оценку растений и создание популяций
следую­щего поколения.

В каждом поколении
отбора оценку растений и выделение
наиболее ценных в качестве родоначальников
будущих потомств можно выполнить
различными методами, специфичность
кото­рых определяется числом и
значимостью оцениваемых призна­ков,
а также способом оценки каждого признака.
Например, ценность анализируемых
растений можно определять как по
от­дельному признаку, так и по комплексу
признаков. Один и тот же признак можно
оценить несколькими способами. Например,
продуктивность растения можно определить
как визуально, так и взвешиванием. В
первых поколениях отбора, когда материал
слишком разнообразен и многочислен,
обычно применяют легко выполнимые
способы оценки. В более поздних поколениях,
когда селекционный материал достигает
определенной выравненности и насыщенности
ценными растениями, а разница между
образцами нивелируется, применяют более
сложные и точные анализы.

Различают несколько
методов отбора. Их названия и способы
проведения определяются особенностями
создания популяций следующего поколения.
Разнообразие методов отбора, а точнее
методов получения популяций следующего
поколения, определя­ется тем, сколько
потомств вошло в состав каждой популяции
(от многих, от небольшого числа растений
или от одиночных растений), насколько
ограниченна была возможность переопыле­ния
у перекрестноопыляющихся растений, а
также тем, когда проводится оценка
растений (до цветения или после него).

В ходе селекционной
работы способы оценки растений и мето­ды
создания популяций следующих поколений
в случае необходи­мости могут быть
изменены в зависимости от изменения
качества и количества селекционного
материала. Их правильное сочетание в
значительной мере определяет успех
селекционной работы.

III этап.
Этот этап селекционного процесса
включает прове­дение различных по
объему и сложности испытаний полученно­го
в результате селекционной работы
материала. Различают пред­варительные
и конкурсные (станционные) испытания.

Предварительное
(малое) сортоиспытание – оценивают
лучшие линии из кон­трольного питомника.
Данные учета урожая и соответствующих
наблюдений подвергают статистическому
анализу. По результатам сравнения
совокупных данных о каждом сорте и
стандарте выделяют лучшие для изучения
в конкурсном сортоиспытании.

Конкурсное
(основное) сортоиспытание.
Здесь дают основную оценку лучшим
сортам, поступившим из предварительного
сортоиспытания и полученным для
экологического сортоиспытания из других
научно-исследовательских учреждений,
выделяя из них те, которые превосходят
районированные сорта. Общее число
испытуемых в конкурсном сортоиспытании
сортов обычно 10—20, но может достигать
и 40—60. Сорта изучают 2—4 года по методике
государственного сортоиспытания.

Н. Вавилов в работе „Научные основы селекции” писал, что самая большая трудность в селекции пшеницы состоит в том, что в одном сорте необходимо сочетать большое число ценных признаков и свойств. Он должен удовлетворять и земледельца, и мукомола, и пекаря.
Однако какие – бы не предъявляли требования к сорту, урожайность в конечном счете остается решающим показателем ценности селекционного материала или нового сорта.
Ho как можно выделить этот признак? Ведь урожайность всегда одновременно также и результат определенных агротехнических свойств сорта, таких, как устойчивость к полеганию, болезням и многим неблагоприятным факторам среды. Поэтому селекционная работа на этот признак должна вестись при постоянном учете и других направлений селекции, так как нельзя изменить ни одного признака, не затронув одновременно другие.
Урожай по X. Шмальцу математически может быть выражен формулой:

У = AЧБ, причем: Б = BЧT,

где У – урожайность с единицы площади; Б – масса зерна одного колоса; В – средняя масса одного зерна; Г – число зерен в колосе.
Из четырех приведенных признаков урожайности А, В и Г являются первичными, в то время как Б – производное от В и Г. И таких производных, влияющих на признак урожайности, в каждом сорте очень много.
Урожайность – сложный признак. Это, прежде всего, результат пройденного растением онтогенеза, в процессе которого формируются элементы продуктивности. Морфология растения, устойчивость к неблагоприятным условиям среды и вредным организмам, размера и числа отдельных элементов продуктивности и, в целом, урожай в значительной степени определяется длиной вегетационного периода, темпами онтогенеза на отдельных его этапах. Темпы же онтогенеза обусловлены генотипом растения и конкретными факторами среды, т.е. результатом взаимодействия сорт – среда.
Для обеспечения высокого урожая сорта, его растения должны сочетать, по крайней мере, три основных фактора: успешно противостоять неблагоприятным воздействиям внешних факторов; с максимальной эффективностью использовать благоприятные условия среды; иметь высокую потенциальную продуктивность.
Высокая продуктивность у пшеницы обеспечивается: числом колосков и зерен в колосе, массой 1000 зерен и зерна с одного колоса и растения. Максимальный урожай – это реализация самого благоприятного равновесия между всеми его компонентами.
П. Лукьяненко в повышении урожайности считал наиболее важным признаком – массу зерна с колоса. Им отмечена довольно стабильная корреляция у озимой пшеницы между массой зерна с колоса и урожаем с единицы площади (от 0,34 до 0,43). Для яровой пшеницы наибольшая корреляция (от 0,71 до 0,90) отмечена между числом зерен в колосе и продуктивностью.
Г. Добрынин, в противоположность П.Лукьяненко и С. Леонтьеву, считал, что продуктивность растения повышается с каждым боковым побегом, сформировавшимся в результате кущения. По этому поводу Э. Мухаметов писал, что одним из ведущих в иерархии адаптивных приспособлений, обеспечивающих высокую пластичность и процессы саморегуляции растительного организма, является способность злаковых растений образовывать и редуцировать побеги кущения, колоски и цветки. Интенсивные сорта, благодаря высокой энергии кущения и формирования большого числа побегов на растении, образуют более мощную корневую систему, большую фотосинтетическую поверхность посева, что позволяет им полнее использовать природные и агротехнические факторы для накопления высокого урожая.
Сельскохозяйственное производство с каждым годом увеличивает требования к сортам. Сорт должен обладать высокой урожайностью, зимостойкостью, высоким качеством зерна с хорошим аминокислотным составом, устойчивостью к полеганию, болезням и вредителям, отзывчивостью на высокий уровень агротехники, особенно на внесение повышенных доз органических и минеральных удобрений, на орошение, хорошо приспосабливаться к местным условиям. Способность обеспечивать стабильно высокие урожаи зерна в различных почвенно-климатических условиях в настоящее время является первоочередным требованием к современным сортам. Производственное значение сорт приобретает лишь в том случае, если он в разных условиях среды обладает большой пластичностью и буферностью.
Пластичность или буферность делится на обычную (широкую) и специфическую (узкую). J.Oka считал, что сорта с широкой приспособляемостью, как правило, дают стабильные, но более низкие урожаи в разнообразных условиях среды. Сорта же с узкой приспособляемостью имеют высокий генетический потенциал продуктивности и дают высокие урожаи в благоприятных и низкие – в неблагоприятных условиях среды.
Адаптивная эволюция пшеницы происходила путем генетических рекомбинаций и изоляции во взаимодействии с естественным и искусственным отбором. По мере увеличения стрессовой нагрузки размах варьирования устойчивости в популяции возрастает. В группе наименее устойчивых организмов процент гибели растений в период вегетации под влиянием стресса значительно выше, чем в группе наиболее устойчивых. В результате элиминации неустойчивых растений, общий уровень устойчивых к стрессам сохранившейся части популяции возрастает.
Наибольшую стабильность урожайности в условиях стресса обнаруживают сорта, когда главным компонентом продуктивности является число зерен на растение.
Гибридные, гетерогенные и гетерозиготные, а также среднерослые сорта обладают высокой приспособляемостью и стабильностью урожайности в различных агроэкологических условиях возделывания.
Стабильность урожаев зависит от способности сорта реагировать на условия, что называется фенотипической пластичностью, которая обусловлена генетической структурой сорта, т.е. реакцией его генотипов, как особей и популяции – как единого целого.
Дисперсионный анализ урожайности зерна сортов пшеницы позволил С. Бороевичу сделать вывод, что изменчивость урожая в наибольшей мере обусловлена взаимодействием между сортом и факторами окружающей среды (географические пункты, годы), затем случайными и неопределенными факторами (объективные и субъективные ошибки в агротехнике) и в наименьшей мере – генетическими различиями в урожайности между сортами.
З. Натрова и Я. Смочек приводят следующие величины, влияния факторов среды на урожайность озимой пшеницы и ее компоненты (в %):
а) урожайность с единицы площади – 95;
б) число колосков и масса зерна в колосе – 88;
в) число зерен в колосе – 86;
г) масса 1000 зерен – 36.
Как видим, факторы среды являются решающими. Они вызывают значительные колебания урожая зерновых культур, а поэтому определяют специфичность направления селекции, а именно-необходимость ведения селекции на пластичность. Однако, сорт, который бы смог противостоять всем лимитирующим факторам окружающей среды создать нельзя.
Влияние отрицательного взаимодействия типа среда – сорт (год, сорт – географический пункт) можно преодолеть созданием сорта для конкретной зоны и сложившейся агротехники, или же выращивая большее число сортов в одном хозяйстве, районе, области.
По этой причине, прежде чем начать селекционную работу, необходимо составить модель сорта, скрытую в подсознании опытного селекционера. Модель сорта-это своего рода рабочий чертеж, на основании которого селекционер создает теоретически обоснованный идеал генотипа. Она может быть использована на подготовительном этапе селекции при отборе растений в гибридных потомствах и в испытании, особенно при оценке приспособляемости сортов к конкретным климатическим условиям.
Модель сорта заключается в конфронтации трех моментов: хозяйственные цели, экологические условия и коллекция сортов.
Хозяйственные цели сформированы в долгосрочных программах развития сельскохозяйственного производства (тематических заданиях учреждения). Так, В. Ремесло в перспективных планах ставил своей целью достигнуть урожайности пшеницы 9-10 т на 1 га.
Знание экономических условий, для которых выводится сорт, необычайно важно. Р. Андерсон (СИММИТ, по И. Фолтыну) указывал, что сорта должны быть так приспособлены к условиям выращивания, будто бы они „сшиты портным по мерке”. Кроме этого, знания необходимы:
– для установления лимитов устойчивости к неблагоприятным условиям, болезням, вредителям, полеганию и формированию качества зерна;
– для установления показателей количественных признаков, и прежде всего элементов продуктивности;
– для разработки агротехнических мероприятий, способствующих развитию количественных признаков, чтобы поднять потенциальную урожайность.
Изучение коллекции сортов гарантирует комплексность модели, т.к. необходимо знать, что мы хотим получить – „улучшить” или „рекомбинацию”. Для „улучшения” нужно найти сорт, который по своим признакам больше всего приближается к идеотипу. В случае „рекомбинации” изыскивают сорта, которые четко отличаются по некоторым отдельным признакам.
Теоретические основы создания модели сорта зерновых впервые изложены шведским ученым Мак Кеем в 1966 году на V Югославском симпозиуме по селекции пшеницы. За основу модели Мак Кей использовал морфологически различные особенности растения (кущение, число колосьев, число зерен и массы зерна в колосе), которые адекватны урожайности в различных экологических условиях.
В 1968 году Дж. Дональд на III Международном симпозиуме по генетике пшеницы в Австралии изложил проект модели сорта пшеницы с карликовым типом роста, прямостоячими (эректоидными) листьями и однопобеговым типом стебля.
Программой создания комплексно-ценных сортов озимой пшеницы в Юго-Западном селекцентре (г. Одесса) для условий Степи Украины интенсивные сорта пшеницы должны были характеризоваться следующими морфологическими и хозяйственно ценными признаками (табл. 7.1.).

В. Кумаков и др. для условий Поволжья при уровне продуктивности 55-60 ц/га предлагал следующие оптимальные параметры сорта:
1. число растений перед уборкой – не менее 320 шт./м2;
2. число продуктивных стеблей – 550-600 шт./ м2;
3. продуктивность одного растения -1,9-2,1 г; в т.ч. с главного колоса – 1,15-1,20 г, с бокового – 0,75-0,85 г.;
4. число зерен в главном колосе – 34-38 шт.;
5. число колосков в колосе -15-16 шт.;
6. озерненность одного колоса – 2,2-2,4 шт.;
7. масса 1000 зерен, – 38-42 г;
8. оптимальная высота растений – 90-95 см.
Кроме этого, растения должны иметь увеличенный флаговый лист, не менее 5 зародышевых и 2-3 пары узловых корней, кущение должно быть ранним, развитие побегов синхронным.
Г. Тетерятченко для условий Лесостепи Украины предложил модель сорта, которая должна сочетать высокую продуктивность, морозостойкость и устойчивость к полеганию. Это прежде всего, низкорослые растения (70-100 см) с прочной, толстой и устойчивой к полеганию соломиной, имеющей в своей внутренней структуре хорошо развитые механические ткани (с толщиной механического кольца 80 мкм и более), большое число (до 40) крупных проводящих пучков большого диаметра, с интенсивным формированием и высокой степенью склерификации клеточных оболочек всех тканей надземных междоузлий и слабой или средней степенью склерификации клеточных стенок тканей базальных узлов и междоузлий. Такие растения должны относительно медленно расти и развиваться в осенний период вегетации, иметь большее количество толстых зародышевых и вторичных узловых корней с высокой энергией их прироста, среднюю или высокую кустистость, хорошо развитые прямостоячие листовые пластинки, крупные, хорошо озерненные колосья с высокой массой 1000 семян.
В 1992 году для условий Мироновки мы предложили следующую модель интенсивного сорта озимой пшеницы (табл. 7.2).
Интересные модели сорта для условий орошения Средней Азии предложены Р. Удачиным и др.; для Югославии – С. Бороевичем; для Румынии – A. Tianu, N Saulescu и др. Отдельные элементы моделей сорта встречаются в работах Ю. Пучкова, А. Абакуменко, С.Лыфенко, Е. Кожемякина с соаавт., Н. Литвиненко и др.

Таким образом, обобщая данные литературы и многолетний опыт нашей работы (более 40 лет) можно сделать вывод, что модель сорта должна охватывать широкий круг признаков фенотипа и генотипа с учетом агроэкологических условий, для которых создается сорт.

Уровень, достигнутый в совершенствовании большинства плодовых и ягодных растений, достаточно высок и создавать новые сорта, лучше существующих, трудно. Превзойти по комплексу признаков такие сорта яблони, как Айдаред, Голден Делишес, Ренет Симиренко, сливы — Кабардинская ранняя, Стенлей, Кубанская легенда, черешни — Крупноплодная, Мелитопольская черная, земляники — Зенга Зенгана, Холидей, Роксана и др., очень трудно. Однако предела потенциальных возможностей генотипов ни одной плодовой и ягодной культур еще никто не достиг. Прежде всего необходимо определить показатели будущего сорта на данном этапе селекции. Для этого разрабатывают модель будущего сорта, определяют пределы колебаний признака с учетом генетической изменчивости сортов.

Примером может служить модель десертного сорта яблони интенсивного типа для Нечерноземья, разработанная В. В. Кичиной (1988).

1. Адаптация для широкого ареала при зимостойкости выше, чем у Антоновки обыкновенной.
2. Мощная энергия развития.
3. По силе роста карлики и полукарлики.
4. Компактность или спуровый габитус.
5. Иммунитет к парше.
6. Иммунитет к мучнистой росе.
7. Высокая продуктивность при урожайности 70…90 т/га и выше.
8. Скороплодность на уровне и выше Гринсливза, Брусничного, Джестера.
9. Ежегодное плодоношение.
10. Яркая красная, желтая или зеленая окраска плодов.
11. Одномерная правильная округлая и сферическая форма плодов.
12. Красивая блестящая поверхность плодов, тонкая прочная кожица, без оржавленности, без жирного воскового налета, чечевичек, ямчатости, растрескиваний.
13. Масса плодов 140…160 г, диаметр 65…75 мм.
14. Сладко-кислый вкус при содержании сахаров 12…16% и невысокой кислотности сока (pH 3,4…3,8), приятный аромат.
15. Мякоть мелкозернистая, складывающегося типа, сочная.
16. Окраска мякоти чисто-белая.
17. Сердечко небольшое и компактное, семенная трубка закрытого типа.
18. Лежкость плодов зимних сортов семь-восемь месяцев и больше.
19. Сохраняемость плодов летних сортов после съема и зимних после изъятия из холодильника — 15…20 дней.
20. Содержание в плодах витамина С на уровне 30 мг% и выше.
21. Неосыпаемость плодов при полном их вызревании.
22. Плоды не мельчают при перегрузке урожаем и ослаблении ухода.
23. Выход плодов товарной категории экстра 80…90 %.
24. По срокам созревания — летние, осенние и зимние.

В селекционных программах необходимо выделять особо важные признаки, лимитирующие возделывание сорта в конкретных условиях. Для яблони, груши, сливы и малины в северной зоне плодоводства лимитирующий признак — морозостойкость, которую надо сочетать с высокой продуктивностью и хорошим качеством плодов. В южной зоне решающее значение приобретает технологичность сортов при сочетании с высоким качеством плодов.

Разнообразный генетический потенциал важнейших плодовых и ягодных растений позволяет достичь одну и ту же цель в создании новых сортов различными путями, используя разные источники ценных признаков. Генетические различия между сортами и видами обусловливают существование биологических типов, по-разному реализующих один признак. Например, создание слаборослых сортов у яблони, груши, сливы, алычи может идти по пути выведения сортов с различным типом слаборослости — спуровым (компактная крона), колонновидным, кустовидным, стелющимся. Поэтому для решения одной селекционной задачи необходимо разрабатывать несколько самостоятельных программ.

При высоком уровне выраженности ценных признаков очень сложно вести селекцию одной культуры одновременно по всем важным направлениям. В этой ситуации разрабатываются селекционные программы, направленные на совершенствование какого-либо одного признака. При этом имеется в виду, что уровень других важнейших признаков должен быть на уровне, достигнутом лучшими стандартными сортами. Например, если необходимо создать самоплодный сухофруктовый сорт сливы, то надо предусмотреть, чтобы самоплодность в нем сочеталась с высокими (на уровне сортов Венгерка итальянская, Венгерка ажанская) сухофруктовыми качествами.

В связи с многоплановостью работы по селекционному улучшению плодовых и ягодных культур многие селекционеры ведут селекцию по нескольким селекционным программам. Так, селекционную работу с яблоней многие селекционеры ведут по таким программам: создание сортов зимостойких, иммунных к парше и мучнистой росе, триплоидных, слаборослых, сортов с высоким содержанием биоактивных веществ и т. д.

В селекции сливы на Крымской опытно-селекционной станции разрабатывают программы по созданию сортов зимостойких, слаборослых, самоплодных, сортов с плодами, содержащими повышенное количество биоактивных веществ.

В сложных селекционных программах, предусматривающих объединение в одном генотипе большого количества признаков, взятых от значительного числа исходных форм, где они существуют разрозненно, необходимо предусмотреть поэтапное их объединение вначале в малом числе генотипов. Только после нескольких последовательных этапов, направленных на постепенное объединение таких признаков, возможно решение поставленной задачи. Примером этого являются программы селекции малины и яблони, намеченные В. В. Кичиной.

Во многих случаях положительные результаты дает селекция одновременно на комплекс важных признаков. Для этого необходимо создать очень гетерозиготную гибридную популяцию с использованием доноров различных признаков. Для более продуктивной работы по отбору гибридов, имеющих благоприятные сочетания признаков, необходимо иметь достаточно многочисленные гибридные семьи и хорошо разработанную методику отбора на каждый признак.

Разрабатываемая модель сорта и программа его создания должны быть сориентированы не только на фенотипическое проявление признаков, но и учитывать особенности генотипа, определять допустимые пределы внешних факторов среды, в которых он может реализовать свой положительный потенциал. В генотипе нового сорта должны присутствовать те гены, которые определяют наилучшее проявление наиболее важных признаков.

Каждый селекционер должен сам разработать модель нового сорта, хотя есть примеры, когда модель сорта разрабатывают коллективно. Селекционные программы должны быть увязаны с материальной базой и возможностями селекционера, конкретными условиями, в которых будет проводиться работа по созданию нового сорта.

Источник: Г.В. Еремин, А.В. Исачкин, Е.Н. Седов; под ред. проф. Г.В. Еремина. Селекция и сортоведение плодовых культур. Колос. Москва. 1993

Задавались ли вы вопросом откуда берутся сорта? Что это вообще такое сорт растения и как его создать? В этой статья я постараюсь ответить на этот вопрос.

И так, начнем с первого вопроса, что такое сорт. А точнее, что из себя представляет собой сорт плодового растения.

Все сорта плодовых и ягодных культур в генетическом отношении являются клонами. В селекции существует даже такое понятие «сорт-клон» – совокупность растений, обладающих комплексом хозяйственно-полезных качеств, передающихся при вегетативном размножении. Вегетативное размножение это размножение усами (у земляники), корневыми отпрысками (малина), черенками и отводками (смородина, крыжовник, жимолость), делением куста (безусая земляника, смородина), прививкой (груша, яблоня, абрикос, слива). Если вы попытаетесь размножить какой-либо сорт при помощи семян, то он либо не воспроизведет себя полностью, либо потеряет какие-то отдельные качества (вкус, размер плодов или ягод, зимостойкость), да и назвать сортом полученное растение уже будет нельзя. С чем же это связано?

Чтобы ответить на этот вопрос необходимо разобраться, как выводятся сорта плодовых культур, из каких основных этапов состоит селекционная работа.

Создание модели будущего сорта

Прежде чем приступить к выведению нового сорта необходимо определить его параметры, создать модель.

Модель сорта – это тот идеал, который представляет каждый любитель фруктов и ягод, то есть, что именно хотел бы видеть обычный потребитель. Обычно это желание видеть в своем саду или на полке в магазине красивые, долго не портящиеся фрукты, богатые витаминами и очень приятные на вкус. Однако, для селекционера, ориентирующегося на потребителя, добавляется еще несколько показателей: сроки созревания – для увеличения продолжительности снабжения рынка; продуктивность – для повышения эффективности производства; зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям и другие показатели.

Создавая модель сорта, селекционер определяет его основные параметры и уж затем приступает к следующему этапу.

Подбор родительских форм

Чтобы создать сорт, необходимо подобрать родительские формы, которые послужат генетической основой для будущего сорта. Подбор родительских форм это очень трудоемкий процесс, который иногда занимает не один год. В основном это связано с тем, что необходимо время на то, чтобы найти нужную форму, размножить ее вегетативно, высадить в коллекцию, дождаться плодоношения, а не редко и изучить в течение двух-трех лет.

В качестве родительских форм могут привлекаться уже существующие сорта (как местные, так и инорайонные), обладающие комплексом хозяйственно-полезных качеств. Чаще всего инорайонные сорта используются для улучшения каких-либо отдельных признаков (например, крупноплодности).

Не редко в селекции используются в качестве родительских форм те гибридные формы, которые были поучены ранее в селекционном процессе, но по разным причинам не смогли стать сортами (низкая зимостойкость, высокая осыпаемость плодов, резкая периодичность плодоношения и др.). У таких форм могут быть отдельные признаки, которые они смогут передать своему потомству и уже в нем проявиться в сочетании с другими показателями.

В качестве исходного материала также могут использоваться дикорастущие представители местной флоры (сибирская ягодная яблоня, уссурийская груша, маньчжурский абрикос, дикорастущие виды черной смородины и др.). Достоинством диких форм является их высокая способность противостоять комплексу неблагоприятных условий, высокая устойчивость к грибным, бактериальным и вирусным заболеваниям, высокое содержание органических кислот и витаминов в плодах.

После того, как определены родительские формы, селекционер приступает к следующему этапу селекционного процесса – гибридизации.

Гибридизация

Гибридизация, или скрещивание – это процесс объединения наследственности двух родительских форм, а также форм предыдущих поколений.

Процесс гибридизации относительно не сложен и его может провести даже любитель хотя бы немного знакомый со строением цветка. Цветок большинства плодовых культур (за исключением облепихи) содержит в себе как мужскую часть (тычинки), так и женскую (один или несколько пестиков). На вершине тычинки (в пыльнике) созревает пыльца, каждое пыльцевое зерно несет в себе два спермия. В основании пестика (в завязи) созревает одна или несколько яйцеклеток. При опылении пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика (его вершину), там оно прорастает – вытягивается пыльцевая трубка, идущая до самого семязачатка, по пыльцевой трубке спермии попадают внутрь зародышевого мешка и происходит оплодотворение яйцеклетки. В результате оплодотворения образуется зигота, развивающаяся в зародыш семени. В результате этого процесса образуются плоды с семенами, содержащими наследственность двух растительных организмов. Однако в природе процесс опыления происходит неконтролируемо. В случае же целенаправленной гибридизации селекционер сам подбирает родителей и производит опыление искусственно.

Технику гибридизации вы можете посмотреть в этом видео на моем канале.

Чтобы произвести искусственное опыление, для начала необходимо собрать пыльцу того растения, которое выбрано в качестве отцовского производителя. Для этого собирают бутоны за два-три дня до распускания, иглой выбирают из них пыльники, подсушивают на бумаге. Созревший пыльник растрескивается и из него высыпается пыльца. Хранят пыльцу в стеклянных флакончиках.

Одновременно с заготовкой пыльцы производят подготовку цветков на растении, которое выбрано в качестве материнского. За два дня до распускания бутонов производят их кастрацию – удаляют все пыльники, чтобы исключить самоопыление цветков и надевают марлевые изоляторы для того, чтобы не допустить к ним пчел, которые могут принести нежелательную пыльцу с других растений.

После распускания цветков в изоляторе, производят их опыление – аккуратно наносят пыльцу на рыльце пестика кусочком резинки на медной или алюминиевой проволоке. Можно также применять обычные пластиковые ручки, деревянные карандаши и другие предметы, к которым пыльца будет легко прилипать.

Произведя опыление, снова одевают марлевый изолятор на ветку.

Обычно через неделю становится ясно, произошло ли оплодотворение. В случае успеха завязывается плод, несущий в себе гибридные семена.

Осенью, после созревания плода, семена выбирают, подсушивают и высевают на подготовленные гряды. Для таких культур как абрикос, слива, вишня производят предварительную подготовку к посеву – стратификацию (выдерживают при температуре +3…+5 0С в течение одного месяца).

В том случае, если полученные гибридные семена жизнеспособны, на следующий год получают гибридные сеянцы, сочетающие признаки двух родителей.

Другие способы получения материала для селекции

Большинство сортов плодовых и ягодных культур содержат в себе гены множества поколений сортов и гибридов, имеется множество доминирующих признаков, проявляющихся при жизни, а также признаков внешне не видимых, находящихся в подавленном (рецессивном) состоянии. Последние могут проявиться в следующих поколениях, если растение размножается семенным путем. Именно поэтому все сорта плодовых и ягодных культур размножаются только вегетативным путем (клонированием), который позволяет сохранить все хозяйственно-полезные качества. Собственно это будет являться ответом на один из поставленных в начале этой статьи вопросов, а именно, с чем связано сохранение сортовых признаков только при вегетативном размножении.

В редких случаях, правда, происходит и вегетативная изменчивость, получившая в научном мире название «почкового спорта» или клоновой изменчивости. Вегетативная изменчивость происходит в результате мутаций, происходящих в тканях растений. В результате таких мутаций может произойти полное перерождение сорта. Чаще всего клоновая изменчивость проявляется в изменении окраски плодов, когда на дереве вдруг проявляется ветвь с плодами совершенно другого цвета.

Селекционеры уже давно научились использовать это явление в своих целях, ведь достаточно размножить мутировавшую ветвь, чтобы получить новый сорт.

Для человека мало сведущего в клоновой селекции можно привести пример с картофелем, который, как и плодовые растения, размножается вегетативно (клубнями) и тоже очень сильно подвержен клоновой изменчивости. Если из года в год садить только мелкие клубни этого растения, то произойдет его вырождение. И, наоборот, отбирая для посадки крупные, ровные клубни можно добиться улучшения сорта.

Не редко ученые стимулируют появление мутаций при помощи специальных химических веществ (химический мутагенез) или радиационного облучения (радиационный матагенез), но данные методы занимают незначительное место, по сравнению с традиционным методом получения исходного материала для селекции (гибридизацией).

В любом случае, какой бы метод получения гибридного материала не был использован (гибридизация или мутагенез, клоновый отбор), это всего лишь один из этапов большого и трудоемкого селекционного процесса. Получить гибридный организм это только пол дела, в дальнейшем предстоит вырастить его до плодоношения и провести всестороннее изучение.

Рост, рост, рост….

Итак, мы получили гибридные сеянцы, они уже несут в себе гены обоих родителей, однако мы не знаем, насколько много нужных нам признаков они сочетают. Сравнить это можно лишь с ростом ребенка, когда неизвестно, кем он вырастет – инженером, поэтом, ученым или гением, сочетающим в себе множество талантов и умений. Выяснить это можно лишь с годами. Таким образом, чтобы выяснить какими свойствами будет обладать гибридный сеянец нужно дождаться его плодоношения.

Все мы знаем, как долго растут деревья, и как долго нужно ждать того момента, когда деревья приносят первые плоды. Но что касается гибридных сеянцев, то у некоторых культур они растут еще дольше. К примеру, груши и яблони вступают в плодоношение на 8-14 год после посева семян. Есть правда и скороплодные культуры – это смородина, малина, абрикос, которые вступают в плодоношение на второй-третий год после посева.

Длительность вступления в плодоношение связана с необходимостью прохождения ювенильного (юношеского периода), когда растительный организм взрослеет, постепенно приобретает признаки культурности и, наконец, приносит плоды. Если проследить за ростом гибридного сеянца груши, то в начале жизни он будет сильно походить на своих диких предков – у него будут мелкие почки, светлая кора, большое количество колючек. В некоторых случаях эти признаки могут отсутствовать в раннем возрасте, что говорит о хороших потенциальных возможностях гибрида. Часто селекционеры на ранней стадии определяют по этим косвенным признакам, насколько хорошим сочетанием качеств плодов будет обладать тот или иной гибрид. Однако, это не всегда достоверно и приходится ждать вступления в плодоношение сеянцев.

В дальнейшем, по мере роста, из года в год, сеянцы начинают приобретать признаки культурности – у них темнеет кора, почки становятся более крупными, меняется размер и форма листьев, окраска листьев также может стать темнее, количество колючек становится меньше (не редко они исчезают полностью) и, наконец, сеянец вступает в плодоношение.

Здесь хочу сделать небольшое отступление – когда вы захотите приобрести саженцы каких-либо плодовых растений на рынке, у частных продавцов, а иногда и в специализированных питомниках, то сами сможете отличить по указанным мною признакам культурный саженец от дичка, который вам могут «не нарочно» предложить. Данные признаки закрепляются навсегда и передаются из поколения в поколение при вегетативном размножении. Для яблони к культурным признакам можно отнести большую, чем у дичков толщину побегов и их опушенность, а также опушенность листьев – чем она выше, тем больше культурность, выше качества плодов. Что касается ягодных культур, то там признаки культурности на вегетативных частях почти не проявляются и распознать дичок почти не возможно. Подробно об этом вы сможете посмотреть здесь.

Но вернемся к гибридным сеянцам. Первые плоды, которые приносит сеянец, чаще всего не показывают всех своих качеств в первые годы, иногда требуется несколько лет, чтобы стабилизировались признаки вкуса, размера, формы и окраски. Лишь после этого можно судить о достоинствах и недостатках гибрида. В целом, на рост и предварительную селекционную оценку уходит от 8 до 20 лет в зависимости от того, насколько быстро вступает плодовая порода в плодоношение. При этом селекционеру важно получить не менее трех товарных урожаев с одного дерева или куста, чтобы выделить гибрид из общей массы. В идеале на это уходит три года, но очень часто случаются неурожаи по причине нападения вредителей или в особо суровые зимы сеянец оказывается не зимостойким. В этом случае селекционер предпочитает проверить гибрид дополнительно еще в течение двух-трех лет, чтобы исключить попадание малоценных образцов на первичное сортоизучение, которое требует больших материальных затрат и времени.

Давайте представим, что по прошествии нескольких лет, наконец, был выделен гибрид с нужными качествами. Он хорош всем – имеет вкусные и привлекательные плоды, довольно урожаен, не плохо выдержал зимы, да и к вредителям вроде как устойчив. Но как выяснить, будет ли он успешно расти не только на том месте, где вы его посадили, но и в других, отличающихся по микроклиматическим условиям? Насколько лучшим он будет в сравнении с уже существующими (районированными) сортами. Чтобы выяснить это, необходимо перейти к следующему этапу – первичному сортоизучению.

Первичное сортоизучение

Первичное сортоизучение это этап, когда выделенный в результате селекционного отбора гибрид, сравнивается со стандартным (районированным) сортом. Сравнение проводится очень тщательным образом. Как же оно выглядит?

Для начала необходимо вырастить достаточное количество посадочного материала изучаемых новых сортообразцов и стандартных сортов. Для этого их размножают вегетативно. О необходимости вегетативного размножения плодовых культур с целью сохранения я говорил в первой части статьи и здесь подробно на этом вопросе останавливаться не буду. Для сравнительной оценки нового сортообразца необходимо вырастить от 15 до 45 саженцев в зависимости от культуры. Например, чтобы изучить один новый сорт черной смородины, необходимо высадить минимум 21 растение районированного (контрольного) сорта и 21 растение изучаемого. При этом высаживаются они риндомизировано (в разброс) в трех повторениях (по 7-10 растений в каждом повторении).

На фото я представил участок первичного сортоизучения черной смородины. Просто его проще сфотографировать, чем такой же аналогичный с деревьями груш. Он будет намного больше, да и вид сверху будет сделать проблематично.

После выделения гибрида в селекционном саду, на его размножение и закладку участка первичного сортоизучения обычно уходит 2-3 года. После этого вновь приходится ждать плодоношения, но оно уже наступает быстрее, ведь все высаженные растения являются клонами.

Дождавшись урожая, селекционер проводит сравнение нового сортообразца с районированным по урожайности, зимостойкости, засухоустойчивости, устойчивости к болезням и вредителям, вкусовым и товарным качествам плодов и другим показателям, которые могут оказаться важными.

Оценка проводится в течение четырех-шести лет после начала плодоношения, после чего делается вывод о том, по каким именно хозяйственно-ценным признакам данный сортообразец можно рекомендовать в качестве нового сорта, определяется его назначение – столовое, техническое или универсальное. Не редко по результатам первичного сортоизучения новый сортообразец уступает контрольному сорту, и тогда его либо полностью выбраковывают, либо оставляют в коллекции для использования в дальнейшей селекции за отдельные признаки.

Но, допустим, изучаемый нами сортообразец превзошел по многим показателям стандарт. Что дальше? А дальше государственное сортоиспытание.

Государственное сортоиспытание и районирование

Государственное сортоиспытание проводится на специальных участках, где новый сорт сравнивается с районированным или лучшим инорайонным сортом. Схема и продолжительность госсортоиспытания почти полностью совпадает со схемой и продолжительностью первичного сортоизучения. С той лишь разницей, что оно проводится не в селекционном учреждении, а на специальном участке под наблюдением независимого эксперта.

В том случае, если новый сорт выдерживает и это испытание, действительно соответствует всем заявленным требованиям, ему присваивается сортовое название, вносят в государственный реестр селекционных достижений и допускают к использованию на территории субъекта Российской Федерации. Автору сорта выдается авторское свидетельство, а селекционному учреждению патент.

Чаще всего новый сорт может успешно возделываться только в том регионе, где он был выведен. В некоторых случаях такой сорт оказывается достаточно пластичным для того, чтобы выращиваться в условиях другого региона, тогда он получает более широкое распространение.

Изложенные мною этапы создания нового сорта плодового растения позволяют неплохо представить все сложности этого процесса, а самое главное – его продолжительность.

Подписывайтесь на канал, заходите на сайт “Плодовый и ягодный сад в Приамурье“, оставляйте свои пожелания.