Как выводится сорт

Как выводится сорт

Наука, которая разрабатывает методы (спо­собы) выведения сортов растений, называется селекцией. Латинское слово «селекцио» по-русски означает отбор или выбор.

Отбор человек применяет с давних пор. Первобытные люди отбирали непосредственно в природе дикие растения, которые давали им пищу или волокно для одежды. Отобранные растения они переносили к своим жилищам. В результате длительного отбора появились но­вые, культурные растения. Число их по мере роста знаний и опыта людей посте­пенно увеличивалось. Теперь можно сказать, что все те культурные растения, которые мы возде­лываем на своих полях, огородах, в садах, в основном результат многовековой деятельности человека. Многие виды и формы растений, со­зданные неизвестными селекционерами, суще­ствуют с незапамятных времен.

Около двух тысяч лет назад в древнем Риме появились произведения писателя и агронома Колумеллы, ученого Варрона, поэта Верги­лия, в которых встречаются первые указания, как нужно вести отбор растений.

Долгое время селекция была искусством, которое передавалось из поколения в поколение. К концу XVIII — началу XIX в. селек­ционеры-практики вывели немало сортов и не­виданных до того времени форм растений, осо­бенно овощных и декоративных цветочных. Больших успехов они достигли и в выведении новых пород сельскохозяйственных животных. Так, Англия в тот период стала ведущей страной по развитию племенного животноводства, ми­ровым поставщиком племенных лошадей, ро­гатого скота, кур. Как в Англии, так и во Франции, Германии, США и других странах быстро развивались крупные предприятия, снаб­жавшие сельское хозяйство высокосортными семенами и высокопородными животными.

С первой половины прошлого века началось особенно бурное развитие естествознания, науч­ные открытия следовали одно за другим. Боль­шую роль в то время сыграло создание Шванном и Шлейденом клеточной теории (см. т. 4 ДЭ, ст. «Клеточное строение растений и жи­вотных»). Были установлены многие законо­мерности в размножении и питании растений.

С развитием естествознания появилась и научная селекция. Фундаментом науч­ной селекции явилась теория английского уче­ного Чарлза Дарвина. Используя свои личные исследования и огромный опыт животноводов и растениеводов в создании и улучшении пород и сортов, он доказал, что современные расте­ния и животные произошли от более простых организмов в результате естественного отбора и эволюции, неизбежной из-за свойства измен­чивости организмов (см. т. 4 ДЭ, ст. «Эволю­ционное учение Чарлза Дарвина»).

Научная селекция стала могучим оружием в руках человека — преобразователя природы. О замечательных достижениях отечественных и зарубежных ученых-селекционеров вы прочте­те в разделе «Творцы сельскохозяйственной науки».

Познакомимся с методами, которые применя­ют в своей работе ученые-селекционеры, чтобы вывести новые сорта или формы растений.

Метод отбора, хотя он и наиболее древний, остается и до сих пор одним из основных ме­тодов селекции растений.

Человек давно подметил, что каждое расте­ние способно в той или иной степени переда­вать потомкам свои признаки. На этом явлении природы и основывается метод отбора и другие селекционные методы. Приведем несколько примеров.

В каждом посеве есть лучшие и худшие растения, а среди лучших — наилучшие. На­пример, для злаков это растения с крупным и многозерным колосом, устойчивые к болезням, осыпанию, полеганию. Взяв лучший колос с выбранного растения, надо обмолотить его и высеять каждое зерно в отдельности. Среди выросших растений мы снова найдем луч­шие и худшие. Опять отберем из них луч­шие. Такой многократный отбор может дать в результате более или менее однородный материал, который будет обладать все­ми теми признаками и свойствами, которые нас интересуют. Отбор надо вести в тех поч­венных и климатических условиях, в которых новый сорт будет возделываться.

Надо быть очень наблюдательным, уметь подмечать особенности строения, свойства и признаки растений, выделяющие их из всех остальных. Для этого необходимо проводить тщательное наблюдение за выращиваемыми ра­стениями. Убедившись, что растения стали од­нородны по ценным для нас признакам и свой­ствам, мы можем приступить к простому их размножению.

Надо знать, что не всегда отбор дает поло­жительные результаты. Иногда отобранные ра­стения по тем или иным причинам теряют нуж­ные признаки в следующем же поколении. При­чины этого явления различны. Например, под влиянием разных условий среды в растении могут происходить ненаследственные измене­ния, так называемые модификации. Многие формы мягкой пшеницы, выращенные в доли­не, имеют белый или слегка красноватый колос, а в высокогорных районах цвет колоса у них становится темно-красным или почти черным. Но если семена, собранные с таких растений, посеять в долине, они дадут снова светлые ко­лосья.

Другой пример. Все цветковые растения в основном делятся на перекрестноопыляющиеся и самоопыляющиеся (см. т. 4 ДЭ, ст. «Половое размножение растений»). Но есть растения, ко­торые по характеру оплодотворения являются одновременно и теми и другими. Если условия благоприятные, т. е. стоит солнечная теплая погода, они цветут открыто и происходит пере­крестное опыление. В ненастную погоду цветок полностью не раскрывается, что приводит к самоопылению. Вести отбор среди «перекрест­ников» значительно труднее, чем у самоопы­ляющихся растений. Так, например, у озимой ржи можно нередко наблюдать появление ко­лосьев с зерном интенсивно розовой, почти ма­линовой окраски. Однако отбор растений по этому признаку обычно не удается. Из-за пе­рекрестного опыления из малиновых зерен вырастают растения, в колосьях которых обра­зуются зерна с обыкно­венной для озимой ржи окраской.

У озимой ржи мож­но наблюдать, хотя и не часто, растения с вет­вистым колосом. Чтобы закрепить этот признак, мы прежде всего долж­ны исключить возмож­ность переопыления это­го растения с каким-ли­бо другим, имеющим обыкновенное строение колоса. Для этого все ко­лосья выбранного рас­тения ветвистого типа должны быть изолиро­ваны вместе, под одним бумажным мешочком. Тогда опыление прои­зойдет лишь между ними. Растения с ветвистым строением колоса, развившиеся из полученных семян, надо выращивать отдельно, удалив все растения с неветвящимися колосьями. Чтобы закрепить этот признак, надо и в последую­щих поколениях сразу же после колошения уни­чтожать все растения, у которых колосья обык­новенные, неветвистые. Тогда естественное пе­рекрестное опыление произойдет между расте­ниями, имеющими только ветвистое строение колоса. Таким путем нами¹ была создана новая форма озимой ветвистой ржи.

В некоторых случаях ненаследственные из­менения бывают довольно резкими. Таким путем, например, известный американский се­лекционер Бербанк вывел новый сорт карто­феля. Вот как это произошло. На картофель­ном поле, где произрастал малоизвестный сорт картофеля, не дававший обычно семян, Бер­банк обнаружил на одном растении ягоду. В ней оказалось 23 семени, которые весной посея­ли на грядке. Из каждого семени развились пышные кусты, но осенью ни одно из этих ра­стений ягод не дало, зато каждое из них об­разовало гнездо прекрасных клубней. Бербанк писал об этом: «По мере того как мы продви­гались вдоль ряда, выкапывая один куст за другим, мы обнаруживали на каждом последую­щем кусте клубни нового типа. На одном были мелкие клубни необычной формы, на другом — крупные с глубокими глазками, на следую­щем — клубни красного цвета с грубой кожу­рой. Но на двух кустах выросли клубни, кото­рые можно было немедленно выделить в само­стоятельный сорт. Это были очень большие гладкие белые клубни, превосходящие во многих отношениях любой из существующих сортов».

Сорт картофеля Бербанк, несмотря на то что он был выведен в 1872 г., до наших дней возделывается на полях. Важно отметить, что сам факт нахождения такой ценной ягоды кар­тофеля Бербанк назвал открытием. По его сло­вам, «материалы для подобных открытий окружают нас в изобилии». Это очень верно. Внимательный наблюдатель может найти много ценного в лесу, на лугах, по склонам гор, берегам морей, рек и на любом поле.

Отбор — самый простой метод получения новых сортов растений, но и в нем есть свои сложности, как вы убедились. Все же этот ме­тод наиболее доступен всем любителям при­роды.

Основная зерновая культура в нашей стра­не — пшеница. Большинство старых сортов пшеницы было получено из местных и зарубеж­ных сортов путем отбора. К ним относятся та­кие знаменитые в свое время сорта, как яро­вые — Цезиум 111, Лютесценс 62, Мильтурум 321; озимые — Украинка, Лютесценс 329, Кооператорка, Степнячка и др. Все эти пшеницы сыграли в истории развития селекции и се­меноводства зерновых большую роль. Сейчас они уже сходят со сцены. На смену им при­шли новые сорта (Безостая 1, Саратовская 29 и др.), полученные главным образом мето­дом гибридизации (скрещивания). Примерно то же самое можно ска­зать и о сортах других культурных расте­ний. Как же применяется в селекции метод гибридизации?

Прежде чем приступить к скрещиванию, нужно поставить определенную задачу. Напри­мер, необходимо получить такой сорт пшени­цы, который был бы более урожайным. Для до­стижения этой цели нужно прежде всего подоб­рать исходный материал. Каким он должен быть? Наряду с другими положительными свой­ствами и признаками избранные сорта пшеницы должны отличаться высокой урожайностью.

Семена отобранных сортов высевают на уча­стке (селекционеры называют его питомником исходного материала) в обычных, полевых ус­ловиях. Из выращенных растений выбирают самые лучшие по сочетанию хозяйственно по­лезных признаков, а также по продуктивности и скрещивают их между собой. Полученные се­мена высевают затем в гибридном питомнике с хорошо обработанной и удобренной почвой, где вновь отбираются лучшие растения. Семена лучших гибридных растений разных поколений затем высеваются в селекционном питомнике. Здесь дается оценка потомству от выделен­ного ранее растения. Потомство называют линией. Лучшие линии поступают в контроль­ные питомники для дальнейшего изучения и затем в предварительное сортоиспытание гиб­ридов. Самые лучшие сорта, выдержавшие ис­пытание, поступают в станционное конкурс­ное сортоиспытание. Здесь обычно отбирают­ся сорта высокого класса, которые направ­ляются в систему государственного сортоис­пытания. Если сорт выдержит в этом испытании конкурс, т. е. в определенных районах, областях страны займет по урожаю и другим хозяйствен­но ценным признакам первое место, то он ре­комендуется там для возделывания. С этого момента он становится районированным сор­том, т. е. сортом государственным.

Но работа селекционера не заканчивается на этом. Одновременно с районированием на автора сорта возлагается большая и ответст­венная обязанность — обеспечить семеноводство высококачественными семенами.

Большинство современных сортов получе­но в результате скрещивания близких форм (внутри вида). Однако в наше время все чаще применяется так называемая отдаленная ги­бридизация растений, относящихся не толь­ко к разным видам, но и родам. Научные ос­новы отдаленной гибридизации заложены И. В. Мичуриным. Пример — работа И. В. Ми­чурина по скрещиванию устойчивой к неблаго­приятным условиям Уссурийской груши, пло­ды которой плохого качества, с грушей Бере рояль, обладающей совершенно противополож­ными свойствами и качествами (см. т. 4 ДЭ, ст. «Иван Владимирович Мичурин»).

Методом отдаленной гибридизации создал И. В. Мичурин и прекрасный новый сорт вишни Краса севера. Цветки вишни Владимир­ская ранняя он опылил пыльцой черешни сорта Винклер белая (вишня и черешня относятся к разным ботаническим видам). Вишня вынос­ливее черешни, зато плоды черешни крупнее и содержат больше сахара. Полученные гибрид­ные растения дали крупные розовые плоды, в то же время новый сорт вишни оказался устойчи­вым против морозов и болезней.

В наше время метод отдаленной гибридиза­ции широко применяется в селекции всех куль­тур, в том числе и зерновых растений — пше­ницы, ржи, ячменя и др.

При отдаленной гибридизации иногда про­водятся возвратные скрещива­ния — гибриды первого поколения снова скрещиваются с одной из родительских форм.

Многие селекционеры используют метод сложной ступенчатой гибридиза­ции, в основе которого лежит система по­вторных скрещиваний. Автор этого метода — ученый-селекционер А. П. Шехурдин — так оп­ределил сущность ступенчатой гибридизации: «Полученные в результате скрещивания формы растений с рядом положительных признаков вновь скрещиваются с другими формами или сортами, имеющими другие положительные свойства, отсутствующие у ранее полученных форм растений».

Методом сложной ступенчатой гибридиза­ции получены ценные сорта пшеницы — Альбидум 43, Альбидум 210, Альбидум 24, Стек­ловидная 1 и др.

В выведении новых сортов, а также видов пшеницы и ржи особенно больших успехов можно ожидать от скрещивания культурных растений с дикими. Приведу пример из нашей практики получения пшенично-пырейных гиб­ридов. У обычной пшеницы есть ряд недостатков: она малоустойчива против неблагоприят­ных условий, страдает от морозов и засухи, поражается болезнями, ее зерно мучнистое. Пырей же не боится ни засухи, ни холода, отдельные виды его очень устойчивы против грибных заболеваний. В зерне пырея содержит­ся много клейковины, ценной для хлебопечения. Можно ли, скрещивая эти два растения, по­лучить гибриды, в которых сочетались бы по­лезные признаки и пшеницы и пырея?

Можно, если правильно подобрать исходные родительские пары, добиться их скрещивания, тщательно вести отбор в определенных усло­виях. Нужно сказать, что культурные растения скрещиваются с дикими в большинстве случаев с трудом. Часто гибриды первого поколения бывают стерильными, т. е. неспособными завя­зывать зерна ни от естественного опыления, ни от искусственного нанесения пыльцы на рыль­ца. В таких случаях приходится прибегать к разным способам преодоления стерильности у растений.

Один из лучших современных методов в этих случаях — метод полиплоидии. Он заключается в следующем. Проросток гибридного семени первого поколения подвергают обработ­ке раствором ядовитого вещества колхицина, ко­торый, действуя на делящиеся клетки, задер­живает расхождение хромосом в них и образо­вание клеточной перегородки между дочерними клетками. В результате возникают клетки с удвоенным набором хромосом (см.  т. 4 ДЭ, ст. «Наследственность»). Они дают начало по­липлоидным побегам или полиплоидному расте­нию в целом. Такие растения-полиплоиды уже способны давать семена. Далее с ними ведется селекционная работа.

Соединение признаков скрещиваемых расте­ний не происходит механически. Это слож­ное биологическое явление, которое современ­ная наука усиленно изучает. При отдаленной гибридизации происходит перестройка всего организма, нередко появляются такие призна­ки и свойства, которые у родителей не были ясно выражены, а находились как бы в скрытом состоянии. Ученым предстоит еще много по­трудиться, чтобы познать эти сложные жизнен­ные явления.

В нашей лаборатории в итоге этой сложной и длительной работы были созданы пшенично-пырейные гибриды типа обычной озимой и яро­вой пшеницы. Эти сорта успешно возделываются во многих районах страны.

С помощью отдаленной гибридизации можно создать не только новые виды и формы расте­ний, но и новые культуры, например многолет­нюю пшеницу, которая может давать урожай 2—3 года подряд от одного посева. После убор­ки на зерно она отрастает, и поздней осенью ее или скармливают скоту в виде зеленого корма, или убирают на сено. Эти новые растения, ранее не встречавшиеся ни в природе, ни среди культивируемых человеком, уже созданы и сейчас совершенствуются.

Живая природа, в частности мир растений, непрерывно изменяется. Это один из великих законов жизни. Используя этот закон, человек может бесконечно не только улучшать уже су­ществующие растения, но и создавать новые, такие, каких никогда не было на Земле.

Селекция, как и всякая наука, год от года обогащается новыми методами выведения сор­тов. Бурное развитие физики и химии постави­ло на службу селекционеру новейшие техниче­ские приборы, станции искусственного клима­та, новые конструкции оранжерей, где не толь­ко можно выращивать растения самых различ­ных стран мира, но и ставить опыты, выводить новые сорта и создавать новые виды, разно­видности и формы.

В селекции все чаще применяются радиа­ционные излучения, радиоактивные и хими­ческие вещества, с помощью которых можно изменять растения.

Однако наиболее плодотворных результатов можно ожидать только в том случае, когда все эти методы применяются в тесном сочетании с основными селекционными методами — отбором и гибридизацией. Именно это единство селек­ционных методов — тот ключик, с помощью которого человек откроет новые тайны растений и сделает их еще более полезными.

Значительно меньше сортов у зер­новых и овощных культур. Но и сре­ди них есть «чемпионы», такие, как пшеница, рис и картофель; насчиты­вающие тысячи сортов.

¹ Автор статьи — акад. Н. В. Цицин.