Новые формы зерновых и зернобобовых культур для Северокавказского региона

Новые формы зерновых и зернобобовых культур для Северокавказского региона


На юге России стартовала уборка ячменя, пшеницы и гороха. При этом уже сейчас аграрии решают, какие семена ценных озимых продовольственных культур приобрести к посеву на следующий сезон. К сортам и гибридам сегодня предъявляют требования, которые в природе, как правило, не совместимы. Созданием сортов и гибридов с заданными характеристиками занимаются российские селекционеры.

Задачи, стоящие перед селекционером

В условиях повышающейся интенсификации ведения сельского хозяйства культурные растения должны обладать рядом требований: потенциалом продуктивности и качества выращиваемого сырья, толерантностью к болезням, пластичностью к резким колебаниям погодных условий. Культурные формы должны быть высокотехнологичными, пригодными к механизированной уборке и содержать ценные органические соединения, необходимые для глубокой переработки. Именно селекция растений решает огромную проблему совмещения в одном растении важнейших хозяйственно-биологических свойств и признаков.

В частности у пшеницы, как правило, не сочетаются высокая продуктивность и скороспелость. Увеличение урожайности часто сопровождается снижением белка и клейковины в зерне, а значит, и ухудшением его качества. Крупнозерные формы страдают такими недостатками как низкая морозостойкость и засухоустойчивость. Все эти проблемы становятся полем для экспериментов в селекционной практике.
Озимую пшеницу не зря называют царицей полей – ежегодно в России ее высевают на площади до 17 млн гектаров. При этом рожь занимает всего 1 млн га, ячмень и того меньше – около 800 тыс. га. Зерно злаковых культур (пшеницы, ржи, ячменя) ценится содержанием белка и углеводов; служит важнейшим сырьем для мукомольной и крупяной промышленности, хлебопечения, производства пива, солода, спирта, крахмала и крахмалосодержащих продуктов. Высокорослые сорта, отличающиеся большой вегетативной массой, используются для зеленого и сырьевого конвейеров (зеленая масса, сенаж, монокорм).
Одна из основных задач селекции – повышение урожайности. Средний показатель урожайности зерна пшеницы по России на 2021 год – чуть более 34 ц/га. Среди субъектов РФ по этому показателю лидирует Кубань, где традиционно высевают районированные сорта собственной селекции. В 2021 году озимую пшеницу здесь убирали с показателями в 60 центнеров с гектара.
Повышение урожайности озимой пшеницы традиционно связано с большими финансовыми затратами на сельхозпредприятиях. Энергозатраты направлены на обработку почвы, приобретение и внесение удобрений, борьбу с сорняками, вредителями и болезнями. Одну из важных строк расходов занимает приобретение высококачественных семян современных сортов. В получении качественного зерна важную роль играют и агротехника, и организация процессов в хозяйстве. Однако именно семенной материал – одна из главных составляющих успеха в сельхозпроизводстве. Внедрение районированных высокоурожайных сортов является самым доступным и дешевым способом для увеличения валовых сборов.

Какие методы в селекции пшеницы применяют ученые

Для создания одного сорта или гибрида селекционеру требуется от 12 лет и более. Ученые Дона в питомнике, созданном на базе «Коллекции видов пшеницы», куратором которой является кандидат биологических наук Борис Васильевич Романов, с коллегами ведут фундаментальные исследования в области видового разнообразия, биологических особенностей и генетических составляющих пшеницы. В основе селекционного процесса применяются межвидовая гибридизация, химический мутагенез с последующим массовым и индивидуальным отбором лучших форм растений. Гибридизация – распространенный метод, используемый в современной селекции пшеницы. Как правило, используют перекрестное и встречное опыление материнской и отцовской формами. В методике мутагенеза используют непопулярные растения или линии, которые потенциально могут изменить свою продуктивность. Для изменения хромосомного набора растений чаще всего применяют в качестве мутагенов химические вещества колхицин или нитрозометилмочевину. Метод индивидуального отбора заключается в выделении исследователем формы, которая послужит источником новой формы или линии и в дальнейшем – сорта. В конечном итоге все эти приемы воздействия изменяют природу растений в нужном направлении и позволяют районировать высокопродуктивные сорта с искомыми качественными показателями.

Как правило, для селекции используются образцы, внешне очень отличающиеся друг от друга. При отборе новой формы в первую очередь обращают внимание на высокорослость (современные сорта – карлики и полукарлики), от высоты соломины зависит степень потенциальной полегаемости при неблагоприятных погодных условиях, а также способность формировать продуктивные колосья (продуктивную кустистость). Кроме того, учитываются внешняя форма колосьев (длина, плотность расположения колосков), а также количественные показатели (число завязавшихся зерновок и их размер, который оценивают в массе 1000 зерен и массой зерна с колоса). Немаловажным показателем в селекции является длительность фаз роста и развития, от которых зависит в целом продолжительность вегетационного периода (группа спелости). Из косвенных показателей, учитываемых при отборе, селекционер дает оценку форме на устойчивость к болезням, абиотическим факторам и отзывчивости на оптимизацию минерального питания. Выделенные перспективные формы оцениваются на качественные показатели. Все это исследователь должен учитывать в селекционной практике при создании будущих новых сортов.

Особенности селекции зернобобовых культур

В Федеральном исследовательском центре «Всероссийский институт генетических ресурсов растений» имени Н.И. Вавилова собрана Коллекция генетических ресурсов растений (ГРР), которая служит стратегической базой эффективного стабильного развития сельского хозяйства. В коллекции насчитывается 13 327 образцов из семейства бобовых. Селекционеры Дона на базе Коллекции ГРР ВИР ведут работу по выведению сортов зерновых бобовых культур: нут, чечевица, чина, гуар. В качестве методов селекции зернобобовых используют индивидуальный отбор и гибридизацию. В селекционном процессе при отборе новой формы, кроме ранее отмеченных показателей, учитывают, что большинство видов бобовых растений имеют ветвящийся полегающий стебель, а также обладают способностью использовать симбиотическую азотфиксацию и отзывчивы на инокуляцию семян активными штаммами ризоторфина (клубеньковыми бактериями).

Ценные для селекции формы

Для селекционеров важно получить разнообразный исходный материал, который в дальнейшем вовлекается в процесс гибридизации. В основу селекционного процесса злаковых культур положены фундаментальные исследования, учитывающие видовое разнообразие, а также плоидность используемых промежуточных форм. В ФГБНУ «Федеральный Ростовский аграрный научный центр» на базе «Коллекции видов пшеницы» накоплен бесценный генетический материал злаковых форм (пшеницы, тритикале, ячменя, овса). Селекционная работа с зернобобовыми культурами ведется на базе Донского ГАУ с вовлечением коллекционных образцов, полученных из Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР).
Интерес для селекционной практики представляют выделенные высокопродуктивные формы, обладающие отличным качеством зерна образцы из видов: Triticum aestivum L, Triticum durum Desf., Triticum turgidum L, Triticum turanicum Jacubz., Triticum polonicum L, Triticum spelta L, Triticum petropavlovskyi Udac z. et Migusch, Triticum sphaerococcum Perciv.
Перспективными формами для Северокавказского региона из злаковых культур, в частности пшеницы, являются остистые и безостые, высокорослые и низкорослые, с разными по величине и плотности формами колоса, а также отличающиеся по продолжительности вегетационного периода. Из зернобобовых растений, в частности, перспективными формами для нута являются высокорослые, с прикреплением нижнего боба выше 18 см, формирующие большое количество завязи, имеющие крупное зерно с большим содержанием белка, отзывчивые на минеральное питание и инокуляцию ризоторфином, а также дружно созревающие. Немаловажной является продолжительность вегетационного периода, так как нут на юге России используется в севообороте в качестве предшественника для озимой пшеницы.

Зачем нужны синтетики

В последнее время в селекционной практике стали популярны так называемые синтетики – виды пшеницы, которые получены в результате межвидового скрещивания тех видов, которые считаются наиболее интересными. Они обладают различными ярко выраженными качествами, например, скороспелостью или, наоборот, поздним созреванием, либо отличаются высоким содержанием белка и клейковины или устойчивостью к мучнистой росе и септориозу. Их получают в результате скрещивания растений, относящихся к различным видам и несущих определенные ценные свойства, закрепленные на генетическом уровне.

В селекционной практике на Дону используются мало распространенные виды пшеницы. Например Triticum petropavlovskyi. Исторически этот вид обладает высоким стеблем до 150 см и рыхлым колосом, ценится за зноевыносливость и крупное стекловидное зерно. Основной недостаток пшеницы Петропавловского – склонность к полеганию. Кроме того, растения восприимчивы к грибным болезням, незасухоустойчивы, имеют длинный вегетационный период, что позволяет отнести форму к позднеспелой. К преимуществу выделенного образца из вида Triticum petropavlovskyi следует отнести высокую потенциальную урожайность зерна, способного накапливать большое количество белка. Цель выделенной формы – использование для создания кормовой базы для животноводства (зеленого и сырьевого конвейера).
В «Коллекции видов пшеницы» ФРАНЦ присутствуют полба и спельта как селекционные образцы. Виды выделяются высококачественным зерном для производства пшеничной крупы и муки для макаронных изделий.
В селекционном процессе используется Triticum turanicum, которая ценна тем, что имеются и яровые и озимые формы. Однако туранская пшеница, как и большинство двуручек, имеет низкую зимостойкость. Форма Triticum turanicum обладает мощным колосом, содержащим крупное зерно (масса 1000 зерен – от 60 г и более), способное накапливать 21-26% белка, и используется для получения высококачественных макаронных изделий и пшеничной крупы. Коллекция постоянно пополняется новыми формами, получаемыми в результате гибридизации и дальнейшего отбора.

Коллекция нута представлена одним культурным видом Cicer arietinum, включающим разные группы по происхождению: Южноевропейскую, Среднеевропейскую и Анатолийскую. Формы отличаются не только по цвету зерна (белозерный, черноплодный, коричневый, краснозерный, зеленозерный), но и по форме: округлая, голова совы, голова барана. Кроме того, в коллекции присутствуют различные по массе 1000 зерен: мелкие (51-150 г), средние (151-250 г), крупные (251-350 г) и очень крупные (> 350 г). Формы, содержащие повышенное количество белка, меньше развариваются.
Выделенные формы культурных растений требуют дальнейшего отбора и выявления ценных хозяйственных признаков, а также совершенствования сортовых агротехнологий. Перспективные линии размножаются и передаются в Государственную комиссию Российской Федерации для дальнейшего испытания и Государственной регистрации селекционных достижений, допущенных к использованию в определенных регионах России.

 Б.В. РОМАНОВ, кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории селекции и генетики культурных растений ФГБНУ ФРАНЦ К.И. ПИМОНОВ,
доктор сельскохозяйственных
наук, профессор кафедры растениеводства и садоводства
ФГБОУ ВО Донской ГАУ
Фото agronews.com,ultraalgeria.ultrasawt.com,freepik.com,freepik.com,unsplash.com

Газета «Земля наша и Жизнь» 2022 | Политика конфиденциальности