Методы селекции, объемы и организация селекционного процесса

Для практической селекции необходимо знать: систематику растений, их биологические особенности, с которыми связаны приспособления к различным условиям произрастания. Растения, относящиеся к одной и той же ботанической единице, но разного географического происхождения, могут резко отличаться по целому ряду хозяйственно полезных/признаков и свойств; устойчивости к засухе, поражению болезнями, химическому составу зерна и т.д.
Такое биологическое различие в хозяйственно-полезных признаках и свойствах получило название экологический тип или экотип (от греч. эйкос - дом). Экотип - это наследственно-устойчивая форма конкретного вида растений, приспособленных к существованию в определенных почвенно-климатических условиях. Например, М. Якубцинер по мягкой пшенице выделил 20 экологических групп; по твердой - восемь. Основные из них:
Мягкая пшеница:
Степная южная группа мягких пшениц распространена на Украине, Молдавии и Северном Кавказе. Пшеницы преимущественно озимые, остистые, белоколосые с красным зерном. Имеют среднюю стадию яровизации, скороспелые.
Степная волжская группа пшениц распространена на юго-востоке России, остистая и безостая. У озимых форм стадия яровизации более длинная, зимостойкость выше чем у пшениц группы степная южная. Выделяются большой засухоустойчивостью и лучшим качеством зерна.
Лесостепная южная распространена в Лесостепных районах Украины и Краснодарском крае. Преобладают безостые формы, засухоустойчивость и стадия яровизации средняя.
Лесостепные волжская, западносибирская, восточносибирская группы представлены преимущественно яровыми формами. Занимают промежуточное положение между степной и лесостепной (полесской) группами. Пшеницы остистые и безостые, у озимых форм более продолжительная стадия яровизации и хорошая устойчивость к морозам при устойчивом снежном покрове.
К другим группам относятся: северорусская, лесная восточносибирская, среднеазиатская (богарная, поливная, горная) и т.д.
Твердая пшеница:
Степные: южная (Северный Кавказ, Украина), волжская (юго-восточная Россия), восточная (Зауралье и Сибирь) - в основном яровые, среднеспелые остистые пшеницы. Формы довольно устойчивы к засухе, средней кустистости. Колосья грубые, трудно обмолачиваются. Зерна стекловидные.
Дагенстанско-азербайджанская группа распространена в плоскостных районах Дагестана и низменно-предгорной зоне Азербайджана. Приурочена большей частью к поливным посевам. Пшеницы высокорослые с крупным продуктивным колосом. Чаще всего полуозимые формы со слабой зимостойкостью.
Среднеземноморская группа распространена в странах Среднеземноморья. Преобладают разновидности остистые, белозерные пшеницы с опушенными чешуями. Формы среднеспелые, очень требовательны к теплу в период созревания, отзывчивые на орошение.
Кроме экологических групп, для практической селекции необходимо знать характеристику хозяйственно-биологических признаков и свойств сортов, которыми они обладают в конкретных почвенноклиматических условиях.
Сколько же должно быть различных показателей у одного сорта? Н.И. Вавилов в работе „Научные основы селекции” идеальному сорту пшеницы определили 46 показателей. Ho он же в этой работе предупреждал, что идеала для всех времен и мест создать нельзя, что у каждого времени есть свой идеал. На заре зарождения земледелия хороша была полба, которую мы называем дикарем. Культура поля, говорил Н. Вавилов, всегда идет рука об руку с культурой человека. Накапливая знания, человек раздвигает и рамки идеала. Много признаков и свойств должно быть у вновь создаваемых сортов.
Несколько позже, Г.Гуляев и А.Дубинин к более важным показателям для сортов пшеницы определили следующие:
1) различия в продолжительности вегетационного периода и его структура, т.е. в прохождении отдельных фаз развития;
2) количественные признаки, определяющие урожай: число и масса семян, структура урожая;
3) вегетационные признаки: длина стебля, степень отрастания после различных повреждений и т.д.;
4) особенности цветения: открытое, закрытое, изменение типа цветения от условий погоды;
5) степень устойчивости: к засухе, к действию низких температур, к болезням и вредителям;
6) различия по биохимическому составу урожая: содержание белка, крахмала, клейковины и т.д.;
7) отношение к условиям увлажнения.
Академик П. Лукьяненко, создавший всемирно известный сорт пшеницы Безостая 1, в условиях Кубани главными хозяйственноценными признаками считал двадцать шесть:
1. Высокая продуктивность.
2. Продуктивный колос с высоким выходом зерна с колоса.
3. Соломина прочная, невысокая, устойчивая к ветрам и ливням.
4. Узкое отношение зерна к соломе, в идеале 1:1.
5. Высокая натура и масса 1000 зерен.
6. Высокая стекловидность зерна (не ниже 70%) при посеве по непаровым предшественникам.
7. Темно-красная и красная окраска зерна при минимальном количестве „желтобоких” зерен (I и II подтипы).
8. Высокое содержание белка и сырой клейковины (не ниже 28% в зерне) при высоких ее физических свойствах (I-а группа).
9. Высокие мукомольно-хлебопекарные качества зерна: хороший выход муки, высокий объем хлеба, хлеб с тонкой пористостью и хорошим внешним видом, достаточная сила муки (не ниже 280 е.а.) и др.
10. Неосыпаемость зерна.
11. Стебли выровненные, без подгонов, одновременно созревающие.
12-21. Устойчивость к болезням и вредителям (ржавчинам, головне, мучнистой росе, фузариозу, вирусам, вредной черепашке и др.).
22. Зимостойкость в условиях резких колебаний температур в зимневесенний период.
23. Устойчивость к почвенной и воздушной засухам.
24. Сравнительно короткий вегетационный период (скороспелые и раннеспелые).
25. Высокая отзывчивость на условия выращивания: удобрения, приемы агротехники и т.д.
26. Наличие в сорте отличительных морфологических признаков для апробации.
Конечно такое количество хозяйственно-ценных признаков в сорте трудно отыскать, поэтому необходимо для каждой экологической зоны знать важнейшие признаки, которые лимитируют урожай сорта в данном районе. Для этого важное значение имеет изучение корреляций между главнейшими биологическими признаками и урожайности зерна с гектара. По данным наших многолетних исследований высокая положительная корреляция существует между урожайностью зерна с гектара и массой зерна с одного колоса (r = 0,70±0,04 0,78±0,05); между урожаем зерна с гектара и выходом зерна в процентах от общего урожая (r = 0,88±0,06); между числом зерен и массой зерна с колоса (r = 0,64±0,04 0,82±0,02); между массой зерна с колоса и массой 1000 зерен (r = 0,43±0,06 0,68±0,04). Несколько меньшая положительная корреляция между урожаем зерна с гектара и массой зерна с колоса (r = 0,41±0,06); между урожаем и массой 1000 зерен (r = 0,34±0,06 0,47±0,05).
Отрицательная корреляция между урожайностью зерна с гектара и процентом поражения растений бурой ржавчиной (r = - 0,88±0,03); между урожаем и длиной вегетационного периода (r = - 0,82±0,07); между урожайностью и устойчивостью к полеганию (r = - 0,76±0,08) и др.
Поэтому прежде чем взять тот или иной сорт в качестве исходного материала, селекционер должен тщательным образом изучить хозяйственно-биологические признаки и свойства, установить корреляционную зависимость между важнейшими показателями и урожайностью и только после этого вовлекать их в комбинационную или мутационную селекцию.
Материальные признаки, законы наследственности и изменчивости' изложены ранее.
Селекция - это последовательное движение исходного материала по питомникам, которое определяется системой оценок и отборов.
Схема движения селекционного материала по питомникам представлена на рис. 6.1.
Питомники исходного материала включают: коллекционный питомник и гибридные питомники (F1-F4).
В коллекционном питомнике изучаются местные и селекционные сорта из мировой коллекции, сосредоточенные в Национальном центре генетических ресурсов Украины при Институте растениеводства им.
В.Я. Юрьева (г. Харьков) и в Всероссийском институте растениеводства им. Н.И. Вавилова (г.Санкт-Петербург).

Местные сорта в недалеком прошлом были основным исходным материалом в создании сортов пшеницы. На этой основе в начале XX столетия были созданы лучшие сорта озимой и яровой пшеницы. Так, всемирно известный сорт озимой пшеницы Украинка 0246 выведен путем отбора из Венгерской Банатки, самый морозостойкий сорт Ульяновка - из популяции Белеколоска безостая и т.д.
Селекционная ценность местных сортов заключается в том, что в большинстве случаев, они представлены сложными популяциями форм, различающихся по морфологическим и хозяйственно-биологическим признакам, которые хорошо приспособлены к конкретным почвенноклиматическим условиям. Несмотря на это, они повсеместно вытесняются селекционными сортами. Поэтому в каждом селекционном учреждении необходимо принимать все меры по сохранению местных сортов, т.к. они являются не только исходным материалом, но и важным звеном в системе мер по охране природы и окружающей среды.
В селекционных сортах более полно аккумулированы позитивные качества пшеницы, и они, как правило, имеют наименьшее количество отрицательных признаков. По использованию новых сортов в работе хорошо сказал академик П. Лукьяненко; „работа селекционера совершенно немыслима и бесперспективна без включения в изучение и гибридизацию новейших селекционных сортов”.
Ведущие селекционно-исследовательские учреждения: Селекционно-генетический институт (г. Одесса); Мироновский институт пшеницы им. В.Н. Ремесло (г. Мироновка); Краснодарский НИИСХ им. П.П. Лукьяненко (г.Краснодар) и др., имеют специальные подразделения, которые занимаются изучением и размножением коллекционных образцов. Наряду с этими подразделениями, при отделах селекции, имеются рабочие коллекции по культуре, с которой ведется селекция. На сортах рабочей коллекции проводится более детальное их изучение и гибридизация. Коллекционный материал, в свою очередь, подразделяется на образцы первого, второго, третьего года изучения и размножения.
Посев коллекционных образцов первого года изучения проводится кассетной сеялкой СКС-6-10 на площади 1-1,5 м2 с нормой высева 400-450 схожих семян на 1 м2 по схеме: 25-30 номеров коллекции; 2-3 стандартных сорта (на продуктивность, зимостойкость, скороспелость и т.д.); 25-30 номеров коллекции и т.д., повторность однократная. На второй, третий год изучения высевают лучшие образцы на площади 3-5 м2 и двукратной повторности. Посев проводится по хорошо подготовленному предшественнику.
В период вегетации, проводятся фенологические наблюдения и оценки, согласно методик, принятых в данном учреждении (обычно это методические указания по изучению образцов мировой коллекции). Уборка коллекционных образцов проводится вручную серпом с последующим структурным анализом растений, обмолотом на сноповых молотилках и анализом на качество зерна.
Объемы коллекционных питомников колеблятся по годам и, в среднем, составляют 500-600 номеров; в годы пересева - до 1000 и более образцов.
Лучшие номера рекомендуются селекционерам для посева в рабочие коллекции и селекционной проработке.