ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 85, № 1, с. 9-11
С КАФЕДРЫ ПРЕЗИДИУМА РАН
Б01: 10.7868/8086958731501003Х
РАЗВИТИЕ ГЕНОФОНДА КАК ГЛАВНЫЙ ФАКТОР ТРЕТЬЕЙ ЗЕЛЁНОЙ РЕВОЛЮЦИИ В СЕЛЕКЦИИ ПШЕНИЦЫ
Л.А. Беспалова
Пшеница остаётся одной из трёх важнейших зерновых культур в нашей стране и в мире. Ей нет равных по ареалу возделывания и способности адаптироваться к различным почвенно-климати-ческим условиям. Для 4.5 млрд. человек в 94 странах пшеница — источник 20% потребляемого белка [1]. Даже небольшое повышение урожайности пшеницы или её питательной ценности оказывает огромное влияние на жизнь людей. В США с 1991 по 2012 г. площади под посев пшеницы сократились на 30%, не выдерживая конкуренции с гибридами кукурузы и сои. Поэтому правительства стран "Большой двадцатки", обеспокоенные ростом населения, некоторым уменьшением площадей под пшеницу и повышением цен на неё, запустили проект под названием "Международная исследовательская инициатива по улучшению пшеницы". Международный центр кукурузы и пшеницы (CIMMIT, Мексика) и Международный центр по сельскохозяйственным исследованиям засушливых регионов (ICARDA, Сирия) разработали глобальную программу WHEAT по улучшению продовольственной безопасности развивающихся стран. Канада, Франция, Германия, Великобритания и США подготовили собственные программы, а некоторые развивающиеся страны увеличили капиталовложения в исследования пшеницы. Новая инициатива направлена на повышение генетического потенциала урожай-
БЕСПАЛОВА Людмила Андреевна — академик, заведующая отделом селекции и семеноводства пшеницы и тритикале Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства им. П.П. Лукья-ненко.
bespalova_l_a@rambler.ru
ности пшеницы на 50% в течение следующих 20 лет.
По мнению академика А. А. Жученко [2], селекция и семеноводство являются наиболее широкодоступным и экономически эффективным средством как при выводе сельского хозяйства из кризисной ситуации, так и в достижении его процветания. В развитых странах селекция — это инновационная отрасль, инвестиции в которую сопоставимы лишь с информационными технологиями.
Собранная Н.И. Вавиловым и его соратниками генетическая коллекция внесла решающий вклад в создание суперсортов ХХ века (Саратовская 29, Безостая 1, Мироновская 808 и др.), сыгравших важную роль в удвоении урожаев пшеницы в нашей стране и за рубежом, в обеспечении продовольственной безопасности СССР. Перечисленные сорта ежегодно занимали более 30 млн. га и окупили все затраты на сельскохозяйственную науку за последние 100 лет. В настоящее время в Госреестр РФ селекционных достижений, допущенных к использованию, включено несколько сотен сортов отечественной селекции. Например, в Краснодарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства им. П.П. Лукьянен-ко селекционеры разных поколений методом ре-комбинационной селекции создали 308 сортов пшеницы и тритикале (гибрид ржи и пшеницы), причём по главной культуре — озимой мягкой пшенице — выведен 221 сорт, в том числе знаменитый сорт Безостая 1. Важной особенностью селекции является её ускорение. Если во время работы института с 1913 по 1973 г. было создано 49 сортов [3], то за последующие два периода по 20 лет — 57 и 115 сортов соответственно. Ускорение темпов эволюции в селекции прослеживается не только в умножении генетически разнообразных сортов, их высокой эффективности, но и в увеличении количества селектируемых зерновых культур, как новых и ранее не возделывавшихся, так и забытых старых (пшеница шарозёрная, полба).
Большое генетическое разнообразие сортов озимой пшеницы, допущенных к использова-
10
БЕСПАЛОВА
нию, создано в результате предбридинговой работы с культурными и дикими сородичами, экологически отдалённым исходным материалом. В настоящее время в Госреестр РФ селекционных достижений, допущенных к использованию, включено 64 сорта пшеницы мягкой озимой, 2 — мягкой факультативной, 1 — мягкой яровой, 2 — шарозёрной озимой, 7 — твёрдой озимой, 3 — твёрдой яровой, 1 — полбы яровой, 10 — тритикале озимой и 3 — яровой. Сорта пшеницы Бригада, Есаул, Лига 1, Юнона, Кума, Виза, Сила, Батько, Утриш, Юмпа, Трио, Веда, Шарада, Прасковья внесены в списки сильных пшениц (характеризуются генетически высокими хлебопекарными свойствами). По качеству зерна они превосходят или находятся на уровне лучших отечественных и мировых аналогов.
За последние пять лет (2010—2014) созданы и включены Государственной комиссией по сортоиспытанию в Госреестр 26 сортов пшеницы мягкой, твёрдой и шарозёрной озимой.
Сорта нового поколения превосходят по урожайности Безостую 1 на 20—30 ц с 1 га в зависимости от группы качества. Увеличение реализуемой потенциальной урожайности агрохимически эффективных высокоустойчивых к полеганию сортов, таких как Гром, Сила, Калым, продолжается за счёт дальнейшей трансформации морфострук-туры растения, перестройки архитектоники ценоза, уменьшения конкуренции за свет в оптически плотных посевах. Увеличение урожайности общей биомассы до 25—28 т с 1 га и уборочного индекса Кхоз до 42—52% позволило поднять потенциальную урожайность зерна до 9—12 т с 1 га в зависимости от скорости процессов морфогенеза, причём ультраскороспелые и скороспелые сорта лучше комбинируются с более высоким Кхоз, а среднеспелые и среднепоздние — с более высокой общей биологической урожайностью. Сорта Вершина, Этнос, Юка, Доля, Адель, Васса, несущие транслокации или рекомбинации ржи, отличаются повышенной жаро- и засухоустойчивостью, толерантны к переуплотнению почвы и к бедному агрофону.
Увеличение числа генетически разнообразных сортов и их агроэкологическая специализация расширяют адаптивный потенциал культуры и делают её производство более надёжным и стабильным. Ежегодный прирост урожайности озимой пшеницы в результате генетического конструирования новых, более эффективных типов растений составил в Краснодарском крае (в среднем за столетний период) 55 кг зерна на 1 га ежегодно, а в последние десятилетия — до 65 кг на 1 га.
Наибольшую урожайность в условиях 2014 г. сформировали среднеспелые (Гром, Васса, Трио, Таня, Дмитрий) и среднепоздние (Юка, Табор, Фортуна) сорта. Сорта краснодарской селекции,
которые занимали около 1.3 млн. га (98.2% от всей уборочной площади пшеницы), обеспечили урожайность 58.3 ц/га и рекордный валовой сбор зерна за всю историю земледелия края.
Программа реализации новой инициативы невозможна без развития генофонда пшеницы и её родичей. Тенденции эволюции в самом широком понимании этого процесса свидетельствуют, что дальнейший прогресс как в селекции, так и в сельскохозяйственном производстве может быть достигнут при использовании многообразия подходов, методов, исходного материала, диверсификации сортимента, сортовых технологий при условии их постоянного совершенствования. Изменяется среда обитания растений, усиливаются неблагоприятные антропогенные факторы, возможности и требования производителей зерна к конечной продукции, её себестоимости, устойчивости к болезням, вредителям. Тот, кто останавливается на крупных современных селекционных достижениях, теряет конкурентоспособность. Селекционеры должны предвидеть судьбоносные повороты в развитии сельского хозяйства и создавать сорта, которые могли бы в полной мере использовать новые ресурсы среды, нюансы каждой экологической зоны и подзоны, фактически каждого поля. Этого же требует небывалый мутагенный прессинг пестицидов, неблагоприятные антропогенные факторы, непредсказуемость аномальных погодных явлений. Именно поэтому необходимо создавать богатое сортовое многообразие. Генофонд возделываемых в производстве сортов должен обеспечивать население высоким и качественным урожаем, несмотря на пестроту экологических и погодных условий [4].
Сорта нового поколения должны отличаться высокой продуктивностью, качеством зерна, за-сухо- и жароустойчивостью, устойчивостью к полеганию, большим диапазоном продолжительности вегетационного периода. Кроме того, они должны быть разнообразными по чувствительности к фотопериоду и по отклику на яровизацию, что позволит им адаптироваться в широком спектре географических и агроэкологических условий. Для этого селекционеры ищут новые генетические вариации (из новых генетических источников), способные коренным образом изменить архитектуру растения и ценоза, замедлить старение растительного покрова, аккумулировать азот и фосфор, интенсифицировать азотный метаболизм растения, повысить эффективность фотосинтеза, особенно в период после цветения.
Интрогрессия (перенос генетической информации одного вида в генофонд другого вида методом гибридизации) адаптивно важных признаков из неиспользованной генетической плазмы позволит создать климатически эластичные генотипы. Открытие "чёрного ящика" генетических ресурсов Всероссийского института растениевод-
РАЗВИТИЕ ГЕНОФОНДА КАК ГЛАВНЫЙ ФАКТОР ТРЕТЬЕЙ ЗЕЛЁНОЙ РЕВОЛЮЦИИ
11
ства им. Н.И. Вавилова даст возможность по-новому взглянуть на потенциал одной из самых больших мировых коллекций пшениц и её родичей и эффективно использовать эти образцы посредством новейших инструментов и информационных технологий. Программа развития генофонда должна предусматривать значительное увеличение геноплазмы и, как следствие, генетических вариаций для создания сортов следующего поколения, превосходящих существующие и адаптированные к интенсивному производству зерна, увеличивающемуся патогенному комплексу, изменению климата (жаро- и засухоустойчивость), щадящим сельскохозяйственным технологиям (минимальная обработка почвы, снижение расхода воды на 1 т биомассы и др.). Чужеродные интрогрессии от родственных диких и культивируемых видов из семейства Poaceae (Мятликовые) трибы (колена) Тriticeae (Пшеницевые) позволят усилить работу по толерантности сортов к засо-лённым, кислым, переувлажнённым почвам, повысить устойчивость к патогенам и вредителям, улучшить фотосинтетические свойства.
Важнейшим биологическим и хозяйственным признаком сортов озимой пшеницы является продолжительность их вегетационного периода. У озимой пшеницы этот показатель в значительной степени коррелир
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.