Создание моделей сортов

В развитых странах селекция растений достигла громадного расцвета и больше не в состоянии совершать гигантских скачков, а всякий ее дальнейший шаг становится все более и более затруднительным. После второй мировой войны Югославия также добилась значительного прогресса в селекции всех основных полевых культур. Относительно легко было превзойти сорт пшеницы Bankut, тяжелее - сорта San Pastore и Безостая 1, а итальянский сорт Libellula превзошли только отечественные новые высокоурожайные сорта Sava, Zlatna dolina, Drina и Novosadska rana. Аналогичная картина наблюдается и с гибридами кукурузы, сортами ячменя и другими культурами, где уже достигнут высокий уровень селекции.

Поэтому для создания сорта, лучшего, чем существующие (а это возможно, так как генетический предел еще не достигнут ни у одной из культур), недостаточно проводить отбор в дикорастущих, как, впрочем, и в гибридных популяциях. Можно ожидать гораздо большего и быстрого успеха, если выработать подробную программу селекции, в которой будет спланировано, что и как нужно делать на отдельных этапах работы; в конце концов, это выразится или смоделируется в конкретном идеотипе, который необходимо создать.

В этом смысле весьма поучительна схема, показывающая, как менялись пропорции тела свиньи от дикой до породной. Именно по схематичному наброску внешнего вида дикой свиньи видно, что не соответствовало потребностям человека, чего он хотел достичь и что создал (рис. 8.1). Различия между дикой и породной свиньей таковы, что ни бесконечно большая популяция, ни широкая норма реакции дикой свиньи при благоприятных зоотехнических условиях не смогли бы дать породности. Разумеется, породность получают не внезапно, а через ряд переходных во времени генотипов, путем скрещиваний и отбора новых рекомбинаций генов при изменяющихся условиях среды в течение длительной смены поколений.

Теоретические основы создания модели сорта зерновых в зависимости от экологических условий были наиболее полно изложены шведским ученым Мак Кеем на V Югославском симпозиуме по научно-исследовательской работе с пшеницей в 1966 г. В поисках критериев, по которым можно успешно вести селекцию на урожайность, Мак Кей отходит от фотосинтеза как первого фактора, определяющего структуру урожая зерна. Современные методы не позволяют использовать в практической селекции такие физиологические параметры, как истинная ассимиляция, передвижение продуктов фотосинтеза к зерну и т.д. Поэтому Мак Кей подчеркивает, что в разработке моделей сортов нужно ограничиться морфологически различимыми особенностями, которые адекватны урожайности в различных экологических условиях. Зерновые имеют несколько элементов структуры урожая, формирующихся последовательно один за другим в ходе онтогенеза и обнаруживающих сезонную тенденцию, что заметно при благоприятном влиянии экологических факторов на их формирование. К этим элементам относятся такие признаки, как кущение, число колосьев, число зерен и масса зерна в колосе.

Изменения в параметрах свиньи под влиянием селекции и зоотехники

На III Международном симпозиуме по генетике пшеницы в 1968 г. в Австралии доктор Дж. Дональд изложил проект создания модели пшеницы с карликовым типом роста, прямостоячими листьями и, что было особенно интересно, однопобеговым типом стебля, т.е. модель растения без кущения (рис. 8.2).

Модель сорта яровой пшеницы

В противоположность Дональду Финлей считает, что нет необходимости уточнять модель сорта, который нужно создавать, так как у него быстро уменьшается запас генетической изменчивости, а высокие урожайность и приспособляемость могут быть достигнуты в различных условиях. Исходя из этого положения, Мартинич подчеркивает необходимость создания сортов с широкой генетической приспособляемостью.

Огромное число селекционеров в различных странах мира сегодня создают свои собственные модели новых сортов, и выражение этого в реально существующих программах - не простая дань моде, а насущная потребность в подробно разработанных селекционных программах, учитывающих все возможные факторы. Модель может оказаться бесполезной лишь в том случае, если она не охватывает широкого круга признаков, если предусматривает создание только одного типа сорта и не учитывает агроэкологических условий, для которых создается сорт.

Понятно, что моделирования с учетом требований фенотипа недостаточно; в дальнейшем нужно выработать генетическую структуру этого фенотипа и определить пределы условий окружающей среды, для которых выводятся сорта. Создавая идеотип, необходимо исходить из известного факта, что фенотип есть результат реализации генотипа в определенных условиях окружающей среды, и при этом полезно придерживаться нескольких принципов:

- установить признаки сорта, которые являются результатом взаимодействия его с окружающей средой. С этой целью прежде всего определяют лимитирующие факторы (низкие или высокие температуры, засуха, вспышки вредителей и т.д.), чтобы знать признаки нового сорта, которые противопоставляются факторам среды, лимитирующим урожайность. Далее для обеспечения полной выраженности степени фенотипического проявления генов по отдельным признакам новых сортов и максимального использования генетического потенциала продуктивности необходимо учесть те благоприятные факторы среды, которые существуют объективно, н те, которые можно создать, а именно: качество пашни, распределение и количество выпадающих осадков, возможность орошения, нормы и дозы минеральных удобрений, сроки сева и т.д.;

- определить признаки сорта, обусловленные взаимоотношением с другими растениями. Здесь имеется в виду плотность посева, которую устанавливают в зависимости от наличия вышеупомянутых двух групп факторов. Плотность посева будет зависеть от положения в пространстве листьев или ветвей, от высоты стеблей, Уровня агротехники, опасности возникновения эпифитотий и т.д.

Если речь идет о смешанном посеве, например кукуруза - соя, рожь - вика и т.д., следует принимать во внимание высокорослость каждой культуры и положение листьев в пространстве у более высокорослой культуры, а также расположение каждой из них, чтобы ослабить затенение, снижающее фотосинтетическую активность;

- выяснить потребности товарного рынка. В зависимости от конкретной культуры необходимо определить желательные качества новых сортов - содержание белков или витаминов, лежкость и пригодность к транспортировке сельскохозяйственной продукции и т.д.

После соблюдения указанных принципов и с учетом того, что селекцию трудно вести сразу по большому количеству признаков, целесообразно выделить основные из них:

- селекция по признакам, обеспечивающим достижение оптимальной плотности посева. Число растений на единице посевной площади - первый составной элемент структуры урожая; следовательно, селекция проводится по таким признакам, которые будут способствовать достижению оптимальной плотности посева. Сюда относится устойчивость к низким температурам, если она служит лимитирующим фактором, устойчивость к полеганию и т.д.;

- селекция на более высокую эффективность фотосинтеза. До сих пор этого достигали селекцией на устойчивость к патогенным организмам, повреждающим фотосинтетический аппарат, а также на соответствующую продолжительность периода вегетации и т.д. Для обеспечения более высокой эффективности фотосинтеза как решающего фактора в дальнейшем повышении генетического потенциала продуктивности в селекционный процесс нужно включить те параметры, по которым можно проводить фенотипический отбор; к ним относятся, например, индекс урожайности, эректофильное положение листьев, эффективная продолжительность сохранения листовой поверхности и т.д.;

- селекция на экономное расходование удобрений. До сих пор это проводилось опосредованно: путем селекции на устойчивость к полеганию с целью получения более высокой плотности посева. Однако в условиях, где позволяет сезон года, необходимо было бы вести селекцию на структуру корневой системы, поскольку до настоящего времени селекционная работа проводится только с надземными частями растений;

- селекция конечных элементов структуры урожая с целью повышения генетического потенциала продуктивности. Селекция на вышеупомянутые признаки не обеспечивает получения высоких урожаев a priori, поэтому ее нужно вести на такие показатели, как количество и масса зерна или плодов и другие конечные продукты. Это особенно важно, так как у огромного числа культур, чьи репродуктивные органы составляют хозяйственный урожай, акцепторы продуктов фотосинтеза (колос, початок) лимитируют урожайность в большей степени, чем фотосинтетический аппарат.

Наконец, желательный генотип нужно разрабатывать путем включения в него генов, контролирующих те признаки, по которым ведется селекция.

Отбор проводят по фенотипу, поэтому его целесообразно определять при помощи основных признаков и элементов структуры урожая, которые можно последовательно прослеживать в ходе онтогенетического развития, с тем чтобы установить их пределы и как конечный результат выразить в желательном генетическом потенциале продуктивности. Такова модель высокопродуктивных сортов пшеницы для агроэкологических условий континентальной части Югославии, точнее для Средней Европы (рис. 8.3).

Модель создания высокопродуктивных сортов пшеницы для условий Югославии

В заключение при разработке общего плана выведения новых сортов растений необходимо выяснить следующие положения.

1. Можно ли с помощью материала, находящегося в распоряжении селекционера, создать такую генетическую изменчивость, которая обеспечит успех селекции согласно установленной модели? - Поэтому нужно определить направление селекции.

2. Содержит ли создаваемая популяция такую генетическую изменчивость, которая обеспечит дальнейший успех в комбинировании признаков, по которым ведется селекция? - Осуществлять соответствующую подборку материала и применять соответствующие методы скрещивания родительских пар.

3. Какие методы отбора в генетической популяции способствуют наиболее эффективному и быстрому выделению лучшего потомства и получению новых сортов? - Выбрать соответствующий метод отбора.

4. Какой должна быть генетическая структура (генетический состав) нового сорта, чтобы она могла соответствовать агроэкологическим условиям и отвечать потребностям товарного рынка? - Установить генетический состав сорта, который будет создаваться в процессе селекции.

5. Каким способом нужно испытывать отобранные линии, гибриды или популяции, чтобы с относительно высокой степенью достоверности выделить лучшие генотипы? - Установить тип опыта, уровень агротехники, сезоны, места проведения испытаний и т.д.

Указанные проблемы, моменты и вопросы будут предметом обсуждения в следующих главах.