Селекця полевых культур

 

Притертая ледяная корка образуется в результате таяния снега во время оттепели и последующего снижения температуры. Если толщина ее достигает 3-5 см, а держится она 4-6 нед и более, посевы значительно изреживаются и могут погибнуть. Для отбора устойчивых к ледяной корке сортов целесообразно создавать провокационный фон. С этой целью сеют семена в вегетационные сосуды с почвой, ванночки или другие емкости и в начале зимы создают притертую ледяную корку толщиной 3-5 см и более, пропитывая водой почву на эту глубину.

 

Вымокание растений при избыточном увлажнении наблюдается в пониженных местах рельефа в осенний и, главным образом, в весенний периоды. Застоявшаяся вода ухудшает доступ кислорода к растениям, вследствие чего нарушается ход физиологических процессов и накапливаются некоторые вещества в токсических концентрациях (ацетальдегид, этиловый спирт и др.). При длительном воздействии избытка влаги растения гибнут. Для удовлетворительной дифференциации сортов по устойчивости к избыточному увлажнению продолжительность затопления в опытах должна быть 5-8 сут при температуре 15-20°С.

 

Выпирание растений возникает при частых чередованиях оттепелей и похолоданий, приводящих к поочередному оттаиванию и замерзанию почвы. Вследствие этого у растений обрываются корни и узел кущения или корневая шейка выступает над поверхностью почвы. Поскольку устойчивость к выпиранию зависит от мощности корней и их прочности, то возможна селекция на этот признак. Данный показатель характеризует также устойчивость растений к выдуванию. Таким образом, гибель растений при перезимовке происходит по разным причинам. Поэтому зимостойкость надо представлять как явление комплексное, обусловленное различными биологическими свойствами растений и меняющееся в зависимости от условий окружающей среды. Следовательно, оценка сортов по зимостойкости может быть правильной только применительно к тому району, в условиях которого она проведена. Из всех повреждающих факторов зимнего периода основным во многих зонах является низкая отрицательная температура, а остальные лишь усиливают пагубное действие мороза или дополняют комплекс неблагоприятных условий зимы.

 

Морозостойкость растений зависит от ряда факторов: состояния самих растений, их мощности и фазы развития, осеннего закаливания, глубины залегания узла кущения и др.

 

Оценивают морозостойкость по прямым и косвенным признакам.

 

Полевые методы оценки зимостойкости.

 

При использовании данных методов получают наиболее правильную оценку зимостойкости сортов. Для этого необходимо ежегодно в принятые в данном районе сроки высевать разные сорта и весной оценивать их перезимовку. Для объективной оценки необходимо иметь данные за ряд лет.

 

Глазомерная оценка перезимовки. Практически все селекционеры весной глазомерно определяют количество перезимовавших растений в процентах или баллах. Обычно применяют пятибалльную систему:. 5 - отсутствие следов гибели растений; 4 - незначительные повреждения; 3 - гибель примерно половины растений; 2 - гибель больше половины растений; 1 - полная гибель или сохранение единичных растений. Так как этот метод субъективный, необходимо, чтобы весь селекционный материал оценивал один человек. При хорошем навыке метод дает близкую к действительности оценку состояния посевов после перезимовки.

 

Метод прямого подсчета растений. Широко применяется Госкомиссией по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. Весной до боронования посевов подсчитывают живые и погибшие растения на пробных площадках; ширина каждой площадки два рядка, длина 0,5-1 м.

 

Посев на различных элементах рельефа. Зимостойкие формы можно успешно отбирать в полевых условиях при посеве растений рядками или узкими полосами через различные элементы рельефа, где наряду с возвышенными участками, с которых сдувается снег, имеются и ровные участки и понижения. При таких условиях на оголенных возвышенных элементах рельефа сохраняются морозостойкие формы, а в понижениях - устойчивые к вымоканию, выпреванию и ледяной корке.

 

Искусственное удаление снега и снегозадержание. На Саратовской опытной станции (ныне НИИ сельского хозяйства Юго-Востока) был испытан метод оценки зимостойкости озимых сортов пшеницы путем искусственного удаления снежного покрова и, наоборот, при снегозадержании. Метод позволяет объективно оценивать зимостойкость сортов, а создание избыточного снежного покрова - определять и устойчивость к ледяной корке. Вследствие большой трудоемкости метода его целесообразно применять для оценки только наиболее перспективных сортов.

 

Посев в районах с более суровыми зимами. Экологическое испытание селекционного материала путем посева в районах с более неблагоприятными условиями зимнего периода, чем в месте его создания, бывает достаточно эффективным. Изложенное показывает, что полевая оценка зимостойкости при всей ее объективности достаточно длительна. Поэтому был предложен ряд лабораторных и лабораторно-полевых методов,

 

Лабораторные методы оценки.

 

Их делят на прямые и косвенные. При использовании первых, непосредственно действуя на растения низкими температурами, можно учесть степень устойчивости к ним различных сортов. Косвенные методы учитывают не холодостойкость растений, а какое-либо иное их свойство, коррелирующее с зимостойкостью.

 

Метод монолитов. Монолиты берут в поле с помощью механических пил или другими способами. Они должны включать два смежных рядка, в каждом из которых не менее 15 растений. Толщина монолита 12-15 см. Их помещают в ящики 30 х 30, 30 х 40 см или других размеров. Для учета максимальной морозостойкости монолиты промораживают один раз в середине зимы. В ряде случаев проводят двукратное промораживание: в середине зимы и в предвесенний период. При изучении динамики морозостойкости монолиты промораживают три раза: в начале, в середине (в первой половине января) и в конце зимы. Начальная температура в камере промораживания должна быть на 2-3°С ниже температуры возле узла кущения или близкой к ней. Температуру для промораживания подбирают, исходя из условий района, закаливания и особенностей изучаемых сортов. В камере ее снижают постепенно на 1-2°С в час, а при достижении заданного уровня растения выдерживают в камере 24 ч. Предвесеннее промораживание обычно проводят при температуре -12 ... -14°С. После завершения промораживания температуру в камере постепенно повышают до -2 или 0°С. Монолиты выгружают и в течение 1-2 дней оттаивают при температуре от 4 до 6°С, увлажняют, накрывают бумагой для медленного оттаивания и уменьшения испарения. Затем их переносят в теплицу для отрастания при 18-20°С. Растения подсчитывают дважды: первый раз на 10-12-й и второй - на 23-25-й (для учета ложного отрастания) день. Результаты подсчета выражают в процентах. Метод позволяет достаточно надежно характеризовать морозостойкость (зимостойкость) сорта, определять состояние растений в полевых условиях, делать прогноз их перезимовки, устанавливать динамику критических температур и выявлять устойчивость сортов к оттепели. К его недостаткам относятся трудоемкость и длительность.

 

Метод В.Я.Юрьева.

 

Семена сортов, высеянных в поле, одновременно сеют и в специальные ящики с землей, где растения развиваются в течение осени. В последнем случае допустимо небольшое опоздание с посевом, так как растения в ящиках растут интенсивнее, чем в грунте. Наиболее удобный размер ящика 40 х 30 х 12 см. В нем размещают 12 рядков зерен. Один сорт занимает 2-3 рядка. В каждом ящике обязательны один-два стандарта. После посева и до появления всходов почву в ящиках поливают. Перед выпадением снега их переносят в холодное неотапливаемое помещение. В мягкую зиму растения в ящиках промораживают в холодильных камерах так Метод прост и дает сравнительное представление о морозостойкости сортов; широко используется в селекции. Кроме указанных методов промораживания растений успешно применяют метод пучков в модификации Е.М. Полтарева. Образцы отбирают в начале зимы, когда почва слегка промерзает, выкапывая по 6-8 пучков растений (по количеству промораживаний). Получил также распространение разработанный Г.А. Самыгиным метод промораживания семян.

 

Косвенные методы оценки. Для предварительного определения морозостойкости можно использовать методы оценки на основе изучения анатомо-морфологических признаков, биохимических, биофизических и других особенностей растений. К ним относятся методы определения размера клеток (В.В. Колку-нов, 1929), глубины залегания узла кущения, дифференциации конуса нарастания (описан в работе О.И. Колоши, 1969), анатомический метод, разработанный К.Г. Тетерятченко и М.А. Ильинской-Центилович, определения содержания Сахаров, активности фермента р-фруктофуранозидазы, выхода электролитов, концентрации клеточного сока в узлах кущения и др.

 

№ 39

 

Создание устойчивых к болезням и вредителям сортов - весьма сложное и трудное направление в селекции, особенно у пшеницы. Трудности в селекции пшеницы связаны, прежде всего, с тем, что каждый патоген имеет физиологические расы. Так, число рас листовой ржавчины превышает 180. Далее, патоген довольно быстро эволюционирует, нередко опережая селекционный процесс выведения нового сорта. Это создает необходимость вести постоянный контроль изменчивости, как самой культуры-хозяина, так и паразита, и с учетом изменений, происходящих в популяции патогена, вести поиск новых генов устойчивости.

 

Однако главное затруднение в селекции на устойчивость к болезням связано со сложным характером взаимодействия между двумя биологическими системами (двумя организмами) - пшеницей и патогеном. Нужно учитывать генетические системы того и другого, а также тщательно контролировать внешние условия с учетом их влияния, как на растение, так и на болезнь. Основа современных представлений о взаимодействии хозяин-паразит была сформулирована Н.И. Вавиловым в 1935 году. Взаимодействия хозяин-паразит, приводящие к снижению вредоносности последнего, могут быть следующими.

 

1. Устойчивость, обусловленная наличием немногих расоспецифических генов (вертикальная устойчивость, или специфическая), большого числа малых аддитивно взаимодействующих генов, дающих неспецифический по отношению к отдельным расам эффект или универсально-устойчивыми моногенами (горизонтальная устойчивость).

 

2. Толерантность к паразиту - низкая вредоносность на фоне высокого заражения посева. Обеспечивается высокой скоростью регенерации нанесенных повреждений или является следствием невысокой роли в формировании урожая пораженных паразитом органов, частей растения.

 

3. Несовпадение во времени или пространстве пика развития паразита и чувствительной к нему фазы роста растения. В условиях искусственного заражения растение обнаруживает высокую восприимчивость, но в полевых условиях посев может быть чист от паразитов.

 

Установлено, что эволюция паразитов сопряжена с эволюцией поражаемого ими растения и появление у сортов зоны новых генетических факторов устойчивости приводит к обогащению популяции патогена новыми агрессивными расами. Это создает необходимость непрерывной селекции новых устойчивых сортов, постоянного поиска все более эффективных генов устойчивости. Скорость эволюции паразита определяется частотой возникновения новых мутаций и скоростью смены поколений. В отношении болезней с высокой скоростью рассообразовательного процесса эффект достигается использованием тех генов устойчивости, в отношении которых мутация вирулентности гибельна для паразита или значительно понижает жизнеспособность последнего. Вертикальная устойчивость может обеспечить весьма эффективную, но кратковременную защиту сорта. Особенно опасным оказывается введение одного и того же гена устойчивости во многие широко распространенные сорта, что ускоряет эволюцию паразита. Гораздо более эффективна селекция с использованием универсальных моногенов устойчивости.

 

Для замедления образования новых агрессивных рас предложена система горизонтальной устойчивости, основанная на введении в один сорт нескольких так называемых малых генов устойчивости, не предотвращающих полностью, но резко ослабляющих развитие болезни. Замедление развития паразита приводит к уменьшению числа его поколений за вегетацию и количества образовавшихся спор. В этом случае слабо агрессивные расы продолжают существовать в посеве пшеницы (не нанося заметного урона урожаю) и своим присутствием препятствуют размножению новых агрессивных рас. Недостатком горизонтальной устойчивости для селекции является трудность тестирования многочисленных слабых генов, которые, как правило, не могут быть установлены заражением отдельных проростков в лабораторных условиях, а требуют оценки в поле и только на достаточно крупных делянках.

 

Селекцию на полигенную устойчивость ведут обычно традиционным методом отбора из гибридных популяций, который и длителен, и сопряжен с риском потери части генов. Хорошую защиту представляет совмещение горизонтальной и вертикальной устойчивости.

 

Вертикальная устойчивость используется также при создании многолинейных (мультилинейных) сортов, представляющих собой смесь генетически близких аналогов с различными генами вертикальной устойчивости. При наличии в посеве четырех или большего числа линий с различными генами устойчивости возникают расы паразита, вирулентные по отношению к одному из этих генов, но их споры погибают, попадая на соседние растения с другими генами устойчивости.

 

В ряде случаев повышение устойчивости к болезням достигается введением генов, обусловливающих морфологические признаки, непосредственно затрудняющие развитие паразита. Например, сильный восковой налет на листьях препятствует удержанию на них капель росы, необходимых для прорастания спор ржавчины.

 

Повышение устойчивости во многих случаях может быть достигнуто изменением сроков прохождения фаз развития сортами, в результате чего период наибольшей чувствительности растения к повреждению перестает совпадать с сезонным пиком развития паразита. У скороспелых сортов вегетация успевает завершиться до массового распространения ржавчины на посевах.

 

Там, где не удается защитить растения от повреждений, большое значение приобретает толерантность. Толерантность к паразиту, снижение его вредоносности в большинстве случаев можно достигать за счет усиления регенерационной способности растения.

 

№ 46

 

Питомники бывают четырех основных видов: исходного материала (коллекционные и гибридные); селекционные; контрольные; специальные.

 

Коллекционные питомники служат для первичного изучения нового материала и отборов для закладки селекционных питомников. В них обычно высевают 200—300 образцов каждой культуры, а иногда значительно больше. Например, в Краснодарском НИИСХ в коллекционном питомнике озимой пшеницы ежегодно имеется от 600 до 1000 образцов, материал ежегодно пополняют и обновляют.

 

В один год могут быть высеяны не все сорта, а часть их. В каждом образце культуры сплошного посева 500—1000 семян, а пропашных—100—200 семян или клубней.

 

Площадь делянки для зерновых культур обычно равна 1—5 м2, для пропашных—10—20 м2. Посев, как правило, без повторностей, контроль размещают через 10—20 номеров.

 

Гибридные питомники предназначены для оценки гибридных популяций и отбора, начиная с F2, лучших элитных растений для закладки семей селекционного питомника. Высевают семьи первого и последующих поколений всех гибридных комбинаций.