ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 85, № 1, с. 19-22
С КАФЕДРЫ ПРЕЗИДИУМА РАН
Б01: 10.7868/80869587315010077
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ КОРМОПРОИЗВОДСТВА
В.М. Косолапов, З.Ш. Шамсутдинов
Директор Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова профессор Н.И. Дзюбенко всесторонне обосновал фундаментальную роль генетических ресурсов растений в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России. В рамках этой стратегической задачи важная роль отводится кормопроизводству. Посевы под кормовые культуры занимают 4/5 всех сельскохозяйственных угодий и являются составной частью земледелия, растениеводства, животноводства и сельскохозяйственной экологии. Кормопроизводство ориентировано на решение двуединой жизненно важной цели — на производство дешёвых высокобелковых, энергонасыщенных кормов для высокопродуктивного животноводства и на расширенное воспроизводство и сохранение плодородия почв на основе использования средо-образующих функций кормовых трав и их системных образований — кормовых агробиоцено-зов [1, 2].
Кормовые травы — это мощные, постоянно действующие, кумулятивные, средообразующие
Авторы работают во Всероссийском научно-исследовательском институте кормов им. В.Р. Вильямса. КОСОЛАПОВ Владимир Михайлович — член-корреспондент РАН, директор. ШАМСУТДИНОВ Зебри Шамсутдинович — член-корреспондент РАН, руководитель Селекционного центра по кормовым культурам. vniikormov@nm.ru
биологические факторы сохранения и повышения почвенного плодородия, улучшения параметров окружающей среды и устойчивости агро-сферы. Важнейшие агроэкономические проблемы в сельском хозяйстве можно успешно решить только с помощью рационального использования генетических ресурсов кормовых растений культурной и дикорастущей флоры и формирования на их основе географически (климатически), экологически, фитоценотически дифференцированных и хозяйственно специализированных сортов кормовых культур, приспособленных к особенностям природных зон и социально-экономическим условиям России [3, 4].
Как показывает отечественный и мировой опыт, сорт является главным биологическим средством увеличения урожайности. Он определяет технологию возделывания и возможные пределы антропогенной нагрузки на окружающую среду, а следовательно, и решение основных продуктивных и экологических проблем в растениеводстве и кормопроизводстве. Успешное решение фундаментальных задач селекции по созданию принципиально новых, устойчивых к экологическим стрессам, высокоурожайных сортов кормовых культур, отвечающих задачам устойчивого развития современного животноводства и экологического земледелия, может быть реализовано при наличии соответствующего разнообразия генетических ресурсов и идентифицированного генофонда.
Первые научные работы по мобилизации и использованию генетических ресурсов кормовых растений датируются 1904 г., когда профессор В.Р. Вильямс совместно с профессором В.С. Богданом организовали при Петровской сельскохозяйственной академии (ныне Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева) коллекционный питомник для изучения луговых кормовых растений. Впоследствии он был переведён на территорию села Качалкино (сейчас это Центральная экспериментальная база ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса), где в 1919—1920 гг. занимал около гектара земли, а его живая биологическая коллекция кормовых злаков насчитывала
19
2*
20
КОСОЛАПОВ, ШАМСУТДИНОВ
700 форм. Систематические же и более масштабные работы по мобилизации генетических ресурсов начались в 1930-е годы, когда во ВНИИ кормов была развёрнута селекционная работа с кормовыми культурами.
Для изучения генетических ресурсов дикорастущих кормовых растений ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса совместно с ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова проведены более 30 экспедиций в различные районы нашей страны. Экспедициями были охвачены обширные территории Дальнего Востока, Западной Сибири, Урала, Казахстана, Поволжья, Северного Кавказа, Киргизии, Азербайджана, Грузии, Армении, Украины, Архангельской и Вологодской областей, Кольского полуострова. Было обследовано свыше 600 тыс. га природных кормовых угодий, собрано более 6 тыс. образцов семян дикорастущих трав, обнаружены ценные формы люцерны, клевера, донника, эспарцета, костреца, лисохвоста, житняка, пырея, а также целый ряд эндемичных видов. Во ВНИИ кормов эту работу возглавлял В.Ю. Войтонис, а во ВНИИ растениеводства — профессор Е.Н. Синская.
Поступающие из экспедиций образцы кормовых культур проходили испытание по комплексу хозяйственно ценных признаков и свойств на экспериментальной базе ВНИИ кормов и опытных станциях. Ежегодно в полевых условиях изучалось 400—750 образцов. Всего было изучено около 150 видов кормовых растений, в том числе 15 видов клевера, 20 видов люцерны, более 30 видов овсяницы, 20 видов пырея, много видов донника, лядвенца, эспарцета, многолетних вики и горошка, астрагала, язвенника, чины и других культур. Проведена оценка богатого разнообразия местных форм тимофеевки, ежи, лисохвоста, полевицы, мятлика, регнерии, райграса и волос-неца. За последние 35 лет изучено более 300 новых видов, из них более 50 предложены к внедрению в сельскохозяйственное производство. Большое внимание было уделено формированию и изучению коллекции дикорастущих видов клевера, таких как альпийский, волосистоголовый, ре-пейниковый, красноватый, средний, люпино-видный, подземный и др. Наибольший интерес для селекционной работы представляют клевер красноватый и клевер сходный, отличающиеся повышенной устойчивостью к засолению, болезням и способностью размножаться корневыми отпрысками [5].
С использованием генетических ресурсов дикорастущих видов и местных популяций в нашей стране выведено более 50 сортов люцерны, 92 сорта клевера лугового, 23 сорта эспарцета, 46 сортов тимофеевки луговой, 20 сортов овсяницы луговой, 15 сортов житняка. Одной из проблем генофонда является поддержание жизнеспособности коллекций. Во ВНИИ кормов ежегодно прово-
дится их инвентаризация с определением всхожести около 250 единиц хранения, перерегистрация и описание в соответствии с требованиями универсальных международных классификаторов. Образцы с критической всхожестью пересеиваются в условиях тепличного комплекса и поля с применением искусственной и естественной изоляции. В настоящее время во ВНИИ кормов построено специализированное хранилище семян, где в регулируемой газовой среде с пониженным содержанием кислорода (2.4%) хранится около 2500 образцов кормовых растений. Такие условия обеспечивают длительную сохранность генетических ресурсов (20—25 лет) [5].
Наряду с мобилизацией, сбором и использованием генотипов растений природной флоры и формированием коллекций по комплексу признаков важное значение имеет экспериментальное создание новых генетически трансформированных форм, гибридов и сомаклональных (изменчивость в культуре клеток и тканей) линий кормовых культур с различными эколого-физио-логическими и хозяйственно ценными признаками [6, 7]. Для решения этой задачи разработаны и широко используются современные методы генной, хромосомной, геномной инженерии, кло-нального микроразмножения и соматической гибридизации кормовых культур. В отделах генофонда и биотехнологии селекционного центра ВНИИ кормов ведётся поиск методов экспериментального воздействия на генетические структуры клеток. В результате исследований в биотехнологии кормовых культур широко используются эксперименты по созданию исходного материала для селекции методом регенерации люцерны и клевера лугового, технология клеточной селекции, способы генетики in vitro и микроклонирования, технология генетической трансформации растений (люцерна, клевер), метод регенерации растений для генетической трансформации клевера лугового, способы получения трансгенных растений, методы гаметной селекции люцерны. Приоритет и новизна этих биотехнологических методов создания перспективного селекционного материала подтверждены патентами и авторскими свидетельствами Российской Федерации.
На основе биотехнологического метода клеточной селекции создан предельно устойчивый к солевому стрессу сорт люцерны синей Соле-устойчивая, успешно произрастающий в условиях Нижнего Поволжья на орошаемых каштановых комплексных почвах с 30—40% солонцов [6, 7]. Наряду с достаточно высокой продуктивностью данный сорт обладает высокой фотосинтетической активностью (3.5 г/м2 в сутки) и симбиоти-ческим потенциалом (около 30 активных клубеньков на одном растении), тогда как у стандартного сорта Ленинская местная последний был в 1.5 раза ниже. На фоне засоления у соле-
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ КОРМОПРОИЗВОДСТВА
21
устойчивого сорта содержание белка увеличилось в 1.5 раза по сравнению с таковым в незасолённой среде. Количество клетчатки снижалось на 30% при возрастании содержания незаменимых аминокислот, в том числе пролина, обладающего ос-мопротекторными свойствами. В период прорастания семян, когда растения наиболее чувствительны к солевому стрессу, сорт имел 100%-ную всхожесть в условиях хлоридно-сульфатно-на-триевого засоления при общей сумме солей 0.6%. У местных сортов всхожесть не превышала 10—20%.
В настоящее время генофонд кормовых растений ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса, сформированный на основе мобилизации генетических ресурсов растений природной флоры и методов биотехнологии, созданных экспериментальным путём, насчитывает около 6.5 тыс. единиц хранения и представлен 250 видами, в том числе 138 видами бобовых и 112 видами злаковых и других трав. Мировой опыт XX в. свидетельствует о том, что генетические растительные ресурсы являются важнейшим национальным богатством, а их сбор, хранение, изучение и использование играют решающую роль в обеспечении продовольственной, а следовательно, и национальной безопасности и суверенитета каждого государства.
Учёные-селекционеры ВНИИ кормов, используя имеющиеся генетические ресурсы и идентифицированный генофонд, создали свыше 150 новых сортов кормовых растений [3, 4]. Из них наиболее широкое распространение получили 85 сортов нового поколения, возделываемых в России, не уступающи
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.