ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 85, № 3, с. 224-232
ОБОЗРЕНИЕ
Б01: 10.7868/80869587315030081
Представленная ниже статья содержит результаты формирования генофонда кормовых культур на основе мобилизации и изучения генетических ресурсов растений природной и культурной флоры, показывает значение экспедиционного сбора экономически значимых видов, экотипов, популяций дикорастущей флоры и роль исходного материала, созданного экспериментальным путём на основе методов биотехнологии и генной инженерии. Авторы излагают результаты селекционной работы, дают краткую характеристику новых инновационных, хозяйственно специализированных сортов кормовых культур, обосновывая их роль в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ИННОВАЦИОННЫХ СОРТОВ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР
В.М. Косолапов, З.Ш. Шамсутдинов
Генетические ресурсы растений — основной биосферный и продовольственный ресурс человечества, обеспечивающий нас продуктами питания, жильём, одеждой и лекарствами. Они содержатся в природных экосистемах лесов, саванн, пастбищ и охотничьих угодий, пустынь, тундры, рек, озёр и морей, а также на крестьянских (фермерских) полях, в садах, генетических банках, ботанических садах и зоопарках.
Согласно Конвенции о биоразнообразии [1], каждый вид, экотип, местный сорт — это уникальный переход к эколого-биосферной стратегии, происходивший в течение длительного естественного и/или искусственного отбора комплекса
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. aridland@mtu-net.ru; vniikormov@nm.ru
коадаптированных блоков генов, обеспечивающих адаптацию к местным природным и антропогенным условиям. Их потеря приводит к существенному снижению потенциала производительности сельского хозяйства при глобальных и локальных изменениях погодно-климатических условий.
Утрата биологического разнообразия и обеднение генетических ресурсов на планете происходят главным образом из-за разрушения среды обитания, чрезмерной эксплуатации сельскохозяйственных ресурсов, загрязнения окружающей среды и привнесения инородных растений и животных в результате нерационального природопользования [1]. Поэтому сбор, сохранение и использование в сельском хозяйстве генетических ресурсов растений — стратегически важная задача на современном этапе развития мирового сообщества, она непосредственно связана с обеспечением как национальной, так и глобальной продовольственной безопасности [2].
Кормопроизводство в современных условиях — крупная отрасль человеческой деятельности, ведущаяся на 4/5 всех сельскохозяйственных угодий и являющаяся частью земледелия, растениеводства, животноводства и сельскохозяйственной экологии. Она не может успешно развиваться без использования генетических ресурсов природной и культурной флоры [3, 4].
В системе агропромышленного комплекса (АПК) кормопроизводство решает двуединые фундаментальные задачи: производство дешёвых высокобелковых, энергонасыщенных кормов для высокопродуктивного животноводства с целью получения молока, мяса, кожевенного сырья; расширенное воспроизводство и сохранение пло-
дородия почв на основе использования естественных средообразующих, средоулучшающих функций кормовых растений и их системных образований — кормовых агробиоценозов.
Многолетние кормовые травы имеют фундаментальное значение в сельском хозяйстве, сохраняя и повышая устойчивость агро- и биосферы. Они занимают ведущее место среди возобновляемых источников получения белковых и энергонасыщенных кормов, средств биотической мелиорации сельскохозяйственных земель, а также экологической и фитоценотической реставрации повреждённых участков биосферы. Многолетние травы — лучшее биологическое средство предупреждения эрозионных процессов и борьбы с опустыниванием, их наличие является мощным средообразующим и средовосстанавливающим фактором в повышении и сохранении почвенного плодородия. Таким образом, многолетние травы — всепроникающий, системообразующий элемент устойчивого развития жизнеспособного сельского хозяйства [5—7]. Эти важнейшие естественные, фундаментальные эколого-биогеоце-нотические (планетарные) свойства многолетних кормовых трав проявляются на уровне видов, экотипов, сортов и кормовых агробиоценозов. Сорт определяет особенности технологии возделывания, а следовательно, и возможные пределы антропогенной нагрузки на окружающую среду [8].
Для успешного решения задач общенационального масштаба в России был основан и функционирует до настоящего времени Селекционно-семеноводческий комплекс по кормовым культурам с достаточно солидным научным потенциалом, включающий 5 специализированных селекционных центров, 12 комплексных селекционных центров и более 20 научных селекционно-семеноводческих подразделений по кормовым культурам в отраслевых, зональных, областных научных учреждениях. Селекционные центры и другие научные учреждения ведут работу с 60 видами кормовых растений, ими создано и включено в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, 1116 сортов, относящихся к 100 видам кормовых культур (кроме кукурузы), в том числе 461 сорт многолетних кормовых трав.
Следует отметить результативную работу селекционеров ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса, НИИСХ Северо-Востока, УралНИИСХ, Ленинградского НИИСХ, Краснодарского НИИСХ, Ставропольского НИИСХ, СибНИИ кормов и других институтов, создавших сорта кормовых растений нового поколения, не уступающие лучшим зарубежным по урожайности, а по зимостойкости значительно их превосходящие.
Новая парадигма землепользования, основанная на принципах экологизации и биологизации
АПК, предусматривает коренное улучшение научного обеспечения природопользования и устойчивое развитие сельскохозяйственного производства на базе интернализации мировых интеллектуальных ресурсов [8]. Фундаментальную основу экологизации и биологизации сельскохозяйственного производства составляет система географически и экологически дифференцированных, хозяйственно специализированных, взаимодополняющих по эколого-биологическим и фито-ценотическим характеристикам высокопродуктивных, наделённых мощными средообразующей и средоулучшающей функциями сортов кормовых культур.
Успешное решение фундаментальных и приоритетных задач селекции по созданию принципиально новых, устойчивых к экологическим стрессам высокоурожайных сортов кормовых культур, возможно при наличии соответствующего идентифицированного генофонда, разнообразия генетических ресурсов кормовых растений природной и культурной флоры, при разработке научно обоснованных методов мобилизации генетических ресурсов природной флоры, внедрении современных технологий хранения и создания генетических коллекций, включающих маркеры и доноры кормовых культур с редко встречающимися и хозяйственно ценными признаками. Большое значение имеет создание новых экспериментальных трансформированных форм, гибридов и со-маклональных линий кормовых культур на основе методов генной, хромосомной и геномной инженерии, составление компьютерной базы паспортных и оценочных данных, совместимой с международной информационной системой [7].
Природная (дикорастущая) флора — важный источник формирования генофонда кормовых растений. Формирование и рациональное использование генофонда растений в качестве исходного материала для селекции новых сортов, улучшения отдельных признаков уже существующих сортов и введения в культуру новых видов были, есть и будут приоритетными задачами биологической и сельскохозяйственной науки [4, 8, 9].
В настоящее время во многих странах мира развиваются исследования, направленные на более полную мобилизацию растительных ресурсов и создание их генетического фонда. В США, Австралии, Мексике, Японии организованы мощные научные центры по сбору, хранению и интенсивному использованию большого разнообразия культурных и дикорастущих видов в различных отраслях сельского хозяйства. На основе этого материала уже выведены качественно новые сорта продовольственных и кормовых культур с повышенной устойчивостью к широкому спектру абиотических стрессовых факторов, болезням и вредителям. Однако, несмотря на эти усилия и определённые успехи, обширные генетические
ресурсы природной флоры ещё очень слабо используются в качестве исходного материала для селекции в целом и выведения экологически специализированных сортов в частности [4, 10, 11].
Богатейшим источником редких хозяйственно ценных признаков являются дикорастущие родичи кормовых культур. Из 250 тыс. видов растений, которые насчитывает мировая флора [12], для удовлетворения потребностей человека интенсивно используются лишь 150—200 видов. В то же время дикие животные потребляют в пищу до 60% всех растений. В этой связи изучение и оценка разнообразия дикорастущей флоры имеет большое значение для введения её в культуру и использования в качестве исходного материала с целью создания фитоценотически и экологически специализированных сортов кормовых культур [4, 10].
На территории Российской Федерации произрастает около 20 тыс. видов высших растений. Богатство же генетических ресурсов кормовых растений не исчерпывается только числом населяющих эту территорию видов, оно определяется и внутривидовым разнообразием — совокупностью подвидов, географических (климатических), эда-фических, пастбищных, фитоценотических эко-типов и биотипов, которое обусловлено большой пестротой зонально-экологических и биогеоце-нотических условий, складывавшихся в прошлые геологические эпохи и формирующихся в настоящее время. Именно разнообразие физико-географических, экологических и биоценотических условий вдоль зонально-географического градиента способствовало формированию многообразного генетического и фитоценотического фонда как результата дивергентной эволюции [13, 14] и гибридогенеза [15].
Разработка проблемы формирования и рационального использования генетических ресурсов кормовых куль
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.