Реферат: Организация селекционного процесса по выведению нового сорта черешни
Первая декада апреля была холодной. Дневная
температура воздуха не превышала +10°C. Вторая и третья
декады были теплыми, среднесуточная температура воздуха была 13,50 С
(max 23°C).
Май месяц в этом году выдался холодным. Что очень
сильно повлияло на цветение плодовых культур. В первую декаду мая дневная t
воздуха не превышала +7°C, а ночами наблюдались заморозки. Ночные заморозки
продержались неделю, а в самые сильные из них температура опускалась до -4°C. Такая погода, с низкой дневной температурой, но уже без ночных
заморозков простояла до 18 мая. В третьей декаде мая погода улучшилась, дневная
температура воздуха доходила до 21°C.
Летом 2000 г. среднесуточная температура воздуха была
18-23°C (max 31°C). Среднемесячное количество
осадков за этот период выпало больше нормы.
В сентябре среднемесячная температура воздуха
находилась на уровне средних многолетних данных. Распределение количества осадков
в этом месяце было неравномерным. В первой декаде осадков не было совсем, зато
во 2 и 3 декадах их выпало больше нормы.
Успешное
возделывание черешни в нашей зоне возможно при соблюдении ряда условий. Особое
внимание должно быть уделено сорту, подвоям, местоположению и защищенности
участков также технологии возделывания культуры. Черешня в южных районах
центрально-черноземных областей, рекомендуется для широкого производственного
испытания и для приусадебного садоводства. В промышленных насаждениях ей можно
отводить до 1 процента площади сада.
Основная задача, стоящая перед селекционерами.—выведение
новых крупноплодных сортов столового и технического назначения, превосходящих
существующие по зимостойкости и засухоустойчивости, устойчивости к некоторым
наиболее опасным заболеваниям, с повышенным содержанием в плодах питательных и
биологически активных веществ, отличающихся скороплодностью, быстрым наращиванием
урожая и умеренным ростом дерева. Перечисленные качества должны быть
воссоединены в возможно меньшем количестве сортов. Однако при определении
селекционных заданий по зонам страны необходимо исходить из требований
народного хозяйства и конкретных почвенно-климатических условий.
В южных областях России и в Крыму необходимо вывести
скороплодные, зимо- и засухоустойчивые сорта черешни ранних и сверхранних
сроков созревания, сочетающих приспособленность к местному климату с высокими
столовыми и консервными качествами плодов, нерастрескивающихся в дождливую
погоду, урожайностью и устойчивостью к некоторым болезням, пригодные для
механизированной уборки плодов.
Для средней и северной зон основное направление селекции
— создание крупноплодных, высокозимостойких и урожайных сортов разных сроков
созревания, сочетающих устойчивость к болезням с высокими вкусовыми и товарными
качествами плодов.
Селекция многолетних растений — длительный и дорогостоящий
процесс. И это связано не только с продолжительным ювенильным периодом и
существующей системой сортоиспытания, но и с высокой степенью гетерозиготности
и полиплоидией природой многих плодовых и ягодных культур. От момента
гибридизации до внедрения нового сорта в производство обычно проходит 20—30, а
иногда и более лет, что требует от селекционера особенно тщательного подхода к
планированию селекционной программы на перспективу и заставляет его предвидеть
судьбу вновь создаваемого сорта.
Успешная реализация селекционной программы или ее
неудача в современных условиях определяется многими причинами объективного и
субъективного характера.
Анализируя их, Р. Брингхерст выделил следующие факторы
риска (Bringhurst, 1970): недостаточность финансирования; ошибочность
стратегии, выбранной селекционером; методические ошибки селекционных исследований;
невозможность начать работу с наиболее перспективного направления; отсутствие
стремления селекционера и возможностей к непрерывному совершенствованию
исходного материала от поколения к поколению; несвоевременность уничтожения
селекционного брака и перегруженность селекционера текущими учетами;
отсутствие широкого кругозора и эрудиции у самого селекционера. Четкость целей
и задач, решаемых в процессе осуществления селекционной программы, в какой-то
мере также определяет ее результативность.
Главная задача на первом этапе подготовительного периода
заключается в определении селекционером приоритетных направлений своей работы
в конкретной зоне и параметров идеального сорта, к достижению которых он будет
стремиться при отборе. Этому предшествует глубокий анализ существующего
мирового сортимента и последних достижений селекции, анализ тенденций развития
товарного и любительского садоводства, маркетинга плодово-ягодной продукции и
совершенствования перерабатывающей промышленности, анализ уровня и перспектив
уже ведущихся селекционных программ. Необходимые сведения по этому вопросу
дают материалы государственного испытания новых сортов в нашей стране и за
рубежом, опубликованные результаты соответствующих научных исследований, а
также личные впечатления от знакомства с поведением сортов и гибридов и их
диких сородичей на государственных сортоиспытательных участках, в коллекциях
научных учреждений, в промышленных и любительских садах.
Вторым важным моментом является построение модели
идеального сорта и детальная проработка основных ее параметров. Эта модель, с
одной стороны, должна базироваться на уже достигнутых уровнях, реализованных в
наиболее современных сортах и отборах, с другой — она Должна учитывать
тенденции современных исследований, направленных на принципиально новое решение
селекционных задач. В-третьих — она должна строиться с учетом -специфики
комплекса погодно-климатических особенностей, т. е. быть зональной.
Периодически, с возникновением новых требований производства, а также с
достижением более высоких уровней каждого селекционного признака в ней
проводятся необходимые корректировки.
Чтобы выводимый сорт был достойным конкурентом лучших
образцов мирового сортимента, его параметры должны соответствовать оптимальным
значениям важтей-1йих селекционных признаков.
В зависимости от культуры и предъявляемых требований
таких параметров может быть разное количество. Для удобства их целесообразно
скомпоновать в несколько групп:
а) признаки, определяющие продуктивность и качество
продукции;
б) признаки, определяющие устойчивость растения к
экстремальным факторам среды, вредителям и болезням;
в) признаки, определяющие технологичность сорта.
Следующим этапом подготовительной работы является
теоретическая проработка возможностей создания сорта с намеченными параметрами,
включающая выяснение следующих положений (Бороевич, 1984):
1) какой исходный материал необходим, чтобы
создать такую генетическую изменчивость, которая обеспечит проведение отбора на
заданных уровнях;
2) какие методы скрещивания в наименьшем числе
генераций позволят сочетать параметры всех важнейших селекционных признаков на
уровне модели идеального сорта;
3) какие методы отбора будут способствовать наиболее
эффективному и быстрому выделению нужных генотипов.
Здесь определяются сроки проведения всей программы и
отдельных ее этапов, возможные пути ускорения селекционного процесса и
необходимость интеграции с лабораториями различного профиля. С широким
внедрением компьютеризации, вероятно, представится возможность смоделировать
селекционный процесс и до начала практического воплощения общего замысла найти
более оптимальные решения, обеспечивающие успех программы, снижающие степень
риска. Проблемы исходного материала и путей реализации селекционных идей на
данном этапе построения селекционной программы являются самыми важными и их решение
прежде всего должно опираться на достижения генетики, как теоретической базы
селекции любой культуры, сопровождаться широким применением мирового опыта и
общих подходов к селекции растений на специфические признаки.
Несмотря на сложность использования плодовых в качестве
объекта генетических исследований, достигнуты определенные успехи в частной генетике
этих культур: определен характер наследования некоторых хозяйственно-ценных
признаков и идентифицированы гены, контролирующие отдельные из них.
Разумеется, что для построения генетической модели
сорта этих данных явно недостаточно, тем не менее их привлечение резко
повышает результативность работы селекционера, в особенности при олигогенном
контроле признака, т. к. позволяет обоснованно подходить к подбору пар для
скрещивания, проводить браковки на ранних этапах селекционного процесса. Опыт
свидетельствует, что практически невозможно ни по одной из плодовых культур за
1— 2 генерации воплотить модель идеального сорта в реальные генотипы — в каждом
скрещивании могут участвовать только 2 родительские формы и обычно каждая из
них пока обладает лишь 1—2 селекционными признаками на необходимом уровне.
Следовательно, выведение конкурентоспособных сортов, во-первых, с большей
долей вероятности можно планировать при выполнении долгосрочной селекционной
программы, состоящей из 4—5 этапов скрещиваний и отбора, во-вторых, создание
более совершенных сортов должно сочетаться с постоянным совершенствованием исходного
материала, созданием специальных родительских форм, называемых комплексными
донорами (Кичина, 1984).
Селекционер с учетом генетической изученности культуры
сам для себя создает исходные формы, от поколения к поколению накапливающие максимальные
уровни селекционных признаков (от 1—2 до 10—12), и от гибридизации между ними
получает 80—90% гибридного фонда, чтобы на заключительном этапе иметь
соответствующий материал для отбора по всем селекционно-важным признакам. Именно
создание таких родительских форм, фундамента будущих сортов — главная задача
всех промежуточных этапов в долгосрочной селекционной программе.
Накопление генетического потенциала целесообразнее
вести на геноплазме адаптированных сортов, т. к. их генотипы включают в себя
гены и блоки генов, которые обеспечивают высокую выживаемость и стабильное плодоношение в условиях,
характерных для одной или нескольких климатических зон (последнее
предпочтительнее, хотя и не всегда достижимо). Как правило, этими качествами
могут обладать местные сорта и формы, в течение 50—150 лет прошедшие проверку
естественного отбора, и они. несомненно, представляют большую ценность для
селекционера на определенном этапе его работы. Однако в тех случаях, когда
работами предшественников в тех или иных генотипах уже были совмещены 2—3
оптимальных уровня селекционных признаков на геноплазме адаптированных сортов,
начинать селекционную программу необходимо на основе наиболее прогрессивных из
них, добиваясь в дальнейших генерациях максимального совершенствования всех
селекционных признаков. Привлечение же старых сортов и диких форм оправданно,
если по какому-либо из селекционных признаков их уровень в новых сортах
превзойти не удалось. Такой принцип подбора родительских пар был проверен на
практике селекционерами-ягодоводами (Bringhurst, 1970, 1983) и
оказался высокоэффективным.
Второй принцип при подборе исходного материала
обеспечение его генетического разнообразия (Вавилов, 1935). Такую возможность
дает анализ родословных привлекаемых в скрещивания сортов и гибридов;
географическая же отдаленность их происхождения не всегда отражает их
генетическую дивергенцию (Бороевич, 1984).
Было показано (Огольцова, 1992), что использование
принципа многовариантности в достижении определенных селекционных целей
увеличивает пределы изменчивости в направлении отбора и обеспечивает большую надежность
защиты от повреждающих воздействий среды и патогенов.
Это явление широко распространено в природе и при анализе
того или иного признака часто оказывается, что механизмы достижения равного конечного
результата у разных групп растений разные. Так, например, отбор на увеличение
числа ягод на узле у черной смородины даст равный результат, если его вести на
увеличение числа генеративных почек, на увеличение числа кистей, формирующихся
в одной почке, и на увеличение числа ягод в кисти; но наиболее высокий общий
результат, по-видимому, будет получен при оптимальном сочетании уровней этих
трех признаков. Подобным образом можно вести селекцию на устойчивость к
заморозкам: избежание заморозков за счет сдвига срока цветения; на устойчивость
бутонов, открытых цветков и завязей к понижению температуры; на закрытый тип
цветения; на способность к регенерации после повреждения заморозками. По
возможности, в долгосрочной селекционной программе такая многовариантность
селекционного поиска должна найти отражение, поскольку она снижает риск неудачи
в решении определенных селекционных задач.
Сложные селекционные признаки (зимостойкость, урожайность,
полевая устойчивость к вредителям и болезням) в настоящее время принято раскладывать
на составляющие — компоненты и вести селекцию на совершенствование каждого из
компонентов, а также на оптимальное их сочетание.
Чтобы вывести конкурентоспособный сорт, надо вести
работу с большим гибридным фондом. Количество селекционных признаков
достаточно велико (более 60, например, у черной смородины), а вероятность
сочетания их максимумов статистически невелика (например, при селекции на
крупноплодность у черной смородины гибриды, превышающие максимальное значение
родителей, в лучших комбинациях встречаются с частотой 6—20%), поэтому
целесообразно определить разумные пределы общего числа гибридов.
Ограниченность земельных площадей под их посадку, финансовых средств и
физических сил селекционера (наиболее ответственные учеты и отборы ведет
только селекционер; время, необходимое для обеспечения их надежности и
достоверности, обычно ограничено сроком цветения или созревания плодов и т. п.)
свидетельствует в пользу общего размера гибридного фонда в объеме 10—15 тысяч
плодоносящих сеянцев. Перегруженность селекционера текущими учетами может быть
одной из причин неудачи селекционной программы в целом (Bringhurst, 1970). Чем больше признаков планируется совместить в конкретной
комбинации скрещивания, тем больше должен быть размер гибридной семьи. На
основании экспериментальных данных Уильямс (Williams, 1959)
подсчитал, что при селекции яблони на независимо наследуемые полигенно
контролируемые признаки только 1 сеянец из 6250 будет обладать сочетанием 5-ти
из них на приемлемом уровне.
Поэтому необходимо, во-первых, еще до высадки в сад отобрать
сеянцы, уже совмещающие ряд селекционно-ценных свойств; во-вторых, на заключительных
этапах селекционной программы вести скрещивания родителей с высоким уровнем
каждого из полигенно наследуемых признаков. Применение браковок на ранних
стадиях жизни сеянцев позволяет ежегодно прорабатывать значительно больший
объем гибридного фонда и еще до высадки в сад спланировать сочетание
нескольких приоритетных признаков, без которых никакой из сеянцев не сможет
стать сортом (устойчивость к болезням, зимостойкость, энергия роста и т. п.).
Идеально было бы начать браковку со стадии гамет, обеспечив участие в
оплодотворении только тех из них, которые обладают нужными аллелями генов, но
пока эти способы браковки недостаточно надежны. Браковки сеянцев до плодоношения
в селекционной практике называются предварительным отбором; они позволяют
оставить, например, у яблони и малины, лишь около 1% от первоначального числа
сеянцев (если получено 20 тысяч сеянцев в семье, то в сад будет высажено всего
200 штук).