Выведенные сорта полезные только для человека

В нескольких номерах журнала «Амурский садовод» мною было не мало рассказано о различных сортах плодовых и ягодных культур, подробно описаны их основные хозяйственные характеристики, отличия и потенциальные возможности. Описывая их, я старался рассказать об особенностях амурских и инорайонных сортов, объяснить причины, по которым невозможно возделывать множество сортов фруктовых деревьев и ягодных кустарников в открытозимующей форме в условиях Приамурья.

Читая эту информацию, наверняка у множества садоводов возникает вопрос – почему в Амурской области нет сортов плодовых и ягодных культур, которые были бы схожи по крупноплодности к примеру с алтайскими сортами? Или почему нельзя вывести сорт груши или яблони с размерами плодов, не уступающим привозным китайским или аргентинским? И, наконец, как вообще выводятся сорта плодовых?

Вывести такие сорта можно, но для этого требуется очень много времени и больших затрат труда. А вот каким образом происходит выведение новых сортов я и постараюсь ответить в этом номере.

Что такое сорт?

Для начала расскажу, что представляет собой сорт плодового растения.

Все сорта плодовых и ягодных культур в генетическом отношении являются клонами. В селекции существует даже такое понятие «сорт-клон» — совокупность растений, обладающих комплексом хозяйственно-полезных качеств, передающихся при вегетативном размножении. Вегетативное размножение это размножение усами (у земляники), корневыми отпрысками (малина), черенками и отводками (смородина, крыжовник, жимолость), делением куста (безусая земляника, смородина), прививкой (груша, яблоня, абрикос, слива). Если вы попытаетесь размножить какой-либо сорт при помощи семян, то он либо не воспроизведет себя полностью, либо потеряет какие-то отдельные качества (вкус, размер плодов или ягод, зимостойкость), да и назвать сортом полученное растение уже будет нельзя. С чем же это связано?

Чтобы ответить на этот вопрос необходимо разобраться, как выводятся сорта плодовых культур, из каких основных этапов состоит селекционная работа.

Создание модели будущего сорта

Прежде чем приступить к выведению нового сорта необходимо определить его параметры, создать модель.

Модель сорта – это тот идеал, который представляет каждый любитель фруктов и ягод, то есть, что именно хотел бы видеть обычный потребитель. Обычно это желание видеть в своем саду или на полке в магазине красивые, долго не портящиеся фрукты, богатые витаминами и очень приятные на вкус. Однако, для селекционера, ориентирующегося на потребителя, добавляется еще несколько показателей: сроки созревания — для увеличения продолжительности снабжения рынка; продуктивность – для повышения эффективности производства; зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям и другие показатели.

Создавая модель сорта, селекционер определяет его основные параметры и уж затем приступает к следующему этапу.

Подбор родительских форм

Чтобы создать сорт, необходимо подобрать родительские формы, которые послужат генетической основой для будущего сорта. Подбор родительских форм это очень трудоемкий процесс, который иногда занимает не один год. В основном это связано с тем, что необходимо время на то, чтобы найти нужную форму, размножить ее вегетативно, высадить в коллекцию, дождаться плодоношения, а не редко и изучить в течение двух-трех лет.

В качестве родительских форм могут привлекаться уже существующие сорта (как местные, так и инорайонные), обладающие комплексом хозяйственно-полезных качеств. Чаще всего инорайонные сорта используются для улучшения каких-либо отдельных признаков (например, крупноплодности).

Не редко в селекции используются в качестве родительских форм те гибридные формы, которые были поучены ранее в селекционном процессе, но по разным причинам не смогли стать сортами (низкая зимостойкость, высокая осыпаемость плодов, резкая периодичность плодоношения и др.). У таких форм могут быть отдельные признаки, которые они смогут передать своему потомству и уже в нем проявиться в сочетании с другими показателями.

В качестве исходного материала также могут использоваться дикорастущие представители местной флоры (сибирская ягодная яблоня, уссурийская груша, маньчжурский абрикос, дикорастущие виды черной смородины и др.). Достоинством диких форм является их высокая способность противостоять комплексу неблагоприятных условий, высокая устойчивость к грибным, бактериальным и вирусным заболеваниям, высокое содержание органических кислот и витаминов в плодах.

После того, как определены родительские формы, селекционер приступает к следующему этапу селекционного процесса – гибридизации.

Гибридизация

Гибридизация, или скрещивание – это процесс объединения наследственности двух родительских форм, а также форм предыдущих поколений.

Процесс гибридизации относительно не сложен и его может провести даже любитель хотя бы немного знакомый со строением цветка. Цветок большинства плодовых культур (за исключением облепихи) содержит в себе как мужскую часть (тычинки), так и женскую (один или несколько пестиков). На вершине тычинки (в пыльнике) созревает пыльца, каждое пыльцевое зерно несет в себе два спермия. В основании пестика (в завязи) созревает одна или несколько яйцеклеток. При опылении пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика (его вершину), там оно прорастает – вытягивается пыльцевая трубка, идущая до самого семязачатка, по пыльцевой трубке спермии попадают внутрь зародышевого мешка и происходит оплодотворение яйцеклетки. В результате оплодотворения образуется зигота, развивающаяся в зародыш семени. В результате этого процесса образуются плоды с семенами, содержащими наследственность двух растительных организмов. Однако в природе процесс опыления происходит неконтролируемо. В случае же целенаправленной гибридизации селекционер сам подбирает родителей и производит опыление искусственно.

Чтобы произвести искусственное опыление, для начала необходимо собрать пыльцу того растения, которое выбрано в качестве отцовского производителя. Для этого собирают бутоны за два-три дня до распускания, иглой выбирают из них пыльники, подсушивают на бумаге. Созревший пыльник растрескивается и из него высыпается пыльца. Хранят пыльцу в стеклянных флакончиках.

Одновременно с заготовкой пыльцы производят подготовку цветков на растении, которое выбрано в качестве материнского. За два дня до распускания бутонов производят их кастрацию – удаляют все пыльники, чтобы исключить самоопыление цветков и надевают марлевые изоляторы для того, чтобы не допустить к ним пчел, которые могут принести нежелательную пыльцу с других растений. После распускания цветков в изоляторе, производят их опыление – аккуратно наносят пыльцу на рыльце пестика кусочком резинки на медной или алюминиевой проволоке. Произведя опыление, снова одевают марлевый изолятор на ветку.

Обычно через неделю становится ясно, произошло ли оплодотворение. В случае успеха завязывается плод, несущий в себе гибридные семена.

Осенью, после созревания плода, семена выбирают, подсушивают и высевают на подготовленные гряды. Для таких культур как абрикос, слива, вишня производят предварительную подготовку к посеву – стратификацию (выдерживают при температуре +3…+5 0С в течение одного месяца).

В том случае, если полученные гибридные семена жизнеспособны, на следующий год получают гибридные сеянцы, сочетающие признаки двух родителей.

Другие способы получения материала для селекции

Большинство сортов плодовых и ягодных культур содержат в себе гены множества поколений сортов и гибридов, имеется множество доминирующих признаков, проявляющихся при жизни, а также признаков внешне не видимых, находящихся в подавленном (рецессивном) состоянии. Последние могут проявиться в следующих поколениях, если растение размножается семенным путем. Именно поэтому все сорта плодовых и ягодных культур размножаются только вегетативным путем (клонированием), который позволяет сохранить все хозяйственно-полезные качества. Собственно это будет являться ответом на один из поставленных в начале этой статьи вопросов, а именно, с чем связано сохранение сортовых признаков только при вегетативном размножении.

В редких случаях, правда, происходит и вегетативная изменчивость, получившая в научном мире название «почкового спорта» или клоновой изменчивости. Вегетативная изменчивость происходит в результате мутаций, происходящих в тканях растений. В результате таких мутаций может произойти полное перерождение сорта. Чаще всего клоновая изменчивость проявлятеся в изменении окраски плодов, когда на дереве вдруг проявляется ветвь с плодами совершенно другого цвета.

Селекционеры уже давно научились использовать это явление в своих целях, ведь достаточно размножить мутировавшую ветвь, чтобы получить новый сорт. Известно, что почти все сорта яблок (особенно американского происхождения) с яркой красной окраской являются почковыми мутантами обычных желтоплодных и зеленоплодных сортов.

Для человека мало сведущего в клоновой селекции можно привести пример с картофелем, который, как и плодовые растения, размножается вегетативно (клубнями) и тоже очень сильно подвержен клоновой изменчивости. Если из года в год садить только мелкие клубни этого растения, то произойдет его вырождение. И, наоборот, отбирая для посадки крупные, ровные клубни можно добиться улучшения сорта.

Не редко ученые стимулируют появление мутаций при помощи специальных химических веществ (химический мутагенез) или радиационного облучения (радиационный матагенез), но данные методы занимают незначительное место, по сравнению с традиционным методом получения исходного материала для селекции (гибридизацией).

В любом случае, какой бы метод получения гибридного материала не был использован (гибридизация или мутагенез, клоновый отбор), это всего лишь один из этапов большого и трудоемкого селекционного процесса. Получить гибридный организм это только пол дела, в дальнейшем предстоит вырастить его до плодоношения и провести всестороннее изучение.

Описанный процесс для кого-то может показаться простым, однако его не так просто осуществить, так как не редко на него уходит от двух до пяти лет. Также  требуется время для того, чтобы полученные гибридные сеянцы вступили в плодоношение. Что же следует дальше? В чем сложность выведения новых сортов? Сейчас мы в этом и постараемся разобраться.

Рост, рост, рост….

Итак, мы получили гибридные сеянцы, они уже несут в себе гены обоих родителей, однако мы не знаем, насколько много нужных нам признаков они сочетают. Сравнить это можно лишь с ростом ребенка, когда неизвестно, кем он вырастет – инженером, поэтом, ученым или гением, сочетающим в себе множество талантов и умений. Выяснить это можно лишь с годами. Таким образом, чтобы выяснить какими свойствами будет обладать гибридный сеянец нужно дождаться его плодоношения.

Все мы знаем, как долго растут деревья, и как долго нужно ждать того момента, когда деревья приносят первые плоды. Но что касается гибридных сеянцев, то у некоторых культур они растут еще дольше. К примеру, груши и яблони вступают в плодоношение на 8-14 год после посева семян. Есть правда и скороплодные культуры – это смородина, малина, абрикос, которые вступают в плодоношение на второй-третий год после посева.

Длительность вступления в плодоношение связана с необходимостью прохождения ювенильного (юношеского периода), когда растительный организм взрослеет, постепенно приобретает признаки культурности и, наконец, приносит плоды. Если проследить за ростом гибридного сеянца груши, то в начале жизни он будет сильно походить на своих диких предков – у него будут мелкие почки, светлая кора, большое количество колючек. В некоторых случаях эти признаки могут отсутствовать в раннем возрасте, что говорит о хороших потенциальных возможностях гибрида. Часто селекционеры на ранней стадии определяют по этим косвенным признакам, насколько хорошим сочетанием качеств плодов будет обладать тот или иной гибрид. Однако, это не всегда достоверно и приходится ждать вступления в плодоношение сеянцев.

В дальнейшем, по мере роста, из года в год, сеянцы начинают приобретать признаки культурности – у них темнеет кора, почки становятся более крупными, меняется размер и форма листьев, окраска листьев также может стать темнее, количество колючек становится меньше (не редко они исчезают полностью) и, наконец, сеянец вступает в плодоношение.

Здесь хочу сделать небольшое отступление – когда вы захотите приобрести саженцы каких-либо плодовых растений на рынке, у частных продавцов, а иногда и в специализированных питомниках, то сами сможете отличить по указанным мною признакам культурный саженец от дичка, который вам могут «не нарочно» предложить. Данные признаки закрепляются навсегда и передаются из поколения в поколение при вегетативном размножении. Для яблони к культурным признакам можно отнести большую, чем у дичков толщину побегов и их опушенность, а также опушенность листьев – чем она выше, тем больше культурность, выше качества плодов. Что касается ягодных культур, то там признаки культурности на вегетативных частях почти не проявляются и распознать дичок почти не возможно.

Но вернемся к гибридным сеянцам. Первые плоды, которые приносит сеянец, чаще всего не показывают всех своих качеств в первые годы, иногда требуется несколько лет, чтобы стабилизировались признаки вкуса, размера, формы и окраски. Лишь после этого можно судить о достоинствах и недостатках гибрида. В целом, на рост и предварительную селекционную оценку уходит от 8 до 20 лет в зависимости от того, насколько быстро вступает плодовая порода в плодоношение. При этом селекционеру важно получить не менее трех товарных урожаев с одного дерева или куста, чтобы выделить гибрид из общей массы. В идеале на это уходит три года, но очень часто случаются неурожаи по причине нападения вредителей или в особо суровые зимы сеянец оказывается не зимостойким. В этом случае селекционер предпочитает проверить гибрид дополнительно еще в течение двух-трех лет, чтобы исключить попадание малоценных образцов на первичное сортоизучение, которое требует больших материальных затрат и времени.

Давайте представим, что по прошествии нескольких лет, наконец, был выделен гибрид с нужными качествами. Он хорош всем  — имеет вкусные и привлекательные плоды, довольно урожаен, не плохо выдержал зимы, да и к вредителям вроде как устойчив. Но как выяснить, будет ли он успешно расти не только на том месте, где вы его посадили, но и в других, отличающихся по микроклиматическим условиям? Насколько лучшим он будет в сравнении с уже существующими (районированными) сортами. Чтобы выяснить это, необходимо перейти к следующему этапу – первичному сортоизучению.

Первичное сортоизучение

Первичное сортоизучение это этап, когда выделенный в результате селекционного отбора гибрид, сравнивается со стандартным (районированным) сортом. Сравнение проводится очень тщательным образом. Как же оно выглядит?

Для начала необходимо вырастить достаточное количество посадочного материала изучаемых новых сортообразцов и стандартных сортов. Для этого их размножают вегетативно. О необходимости вегетативного размножения плодовых культур с целью сохранения я говорил в первой части статьи и здесь подробно на этом вопросе останавливаться не буду. Для сравнительной оценки нового сортообразца необходимо вырастить от 15 до 30 саженцев в зависимости от культуры. Например, чтобы изучить один новый сорт черной смородины, необходимо высадить 30 растений районированного сорта и 30 растений изучаемого. При этом высаживаются они риндомизировано (в разброс) в трех повторениях (по 10 растений в каждом повторении).

После выделения гибрида в селекционном саду, на его размножение и закладку участка первичного сортоизучения обычно уходит 2-3 года. После этого вновь приходится ждать плодоношения, но оно уже наступает быстрее, ведь все высаженные растения являются клонами.

Дождавшись урожая, селекционер проводит сравнение нового сортообразца с районированным по урожайности, зимостойкости, засухоустойчивости, устойчивости к болезням и вредителям, вкусовым и товарным качествам плодов и другим показателям, которые могут оказаться важными. Оценка проводится в течение трех-пяти лет после начала плодоношения, после чего делается вывод о том, по каким именно хозяйственно-ценным признакам данный сортообразец можно рекомендовать в качестве нового сорта, определяется его назначение – столовое, техническое или универсальное. Не редко по результатам первичного сортоизучения новый сортообразец уступает контрольному сорту, и тогда его либо полностью выбраковывают, либо оставляют в коллекции для использования в дальнейшей селекции за отдельные признаки.

Но, допустим, изучаемый нами сортообразец превзошел по многим показателям стандарт. Что дальше? А дальше государственное сортоиспытание.

Государственное сортоиспытание и районирование

Государственное сортоиспытание проводится на специальных участках, где новый сорт сравнивается с районированным или лучшим инорайонным сортом. Схема и продолжительность госсортоиспытания почти полностью совпадает со схемой и продолжительностью первичного сортоизучения. С той лишь разницей, что оно проводится не в селекционном учреждении, а на специальном участке под наблюдением независимого эксперта.

В том случае, если новый сорт выдерживает и это испытание, действительно соответствует всем заявленным требованиям, ему присваивается сортовое название, вносят в государственный реестр селекционных достижений и допускают к использованию на территории субъекта Российской Федерации. Автору сорта выдается авторское свидетельство, а селекционному учреждению патент. После этого сорт считается районированным.

Чаще всего новый сорт может успешно возделываться только в том регионе, где он был выведен. В некоторых случаях такой сорт оказывается достаточно пластичным для того, чтобы выращиваться в условиях другого региона, тогда он получает более широкое распространение.

Изложенные мною этапы создания нового сорта плодового растения позволяют не плохо представить все сложности этого процесса, а самое главное – его продолжительность. И, таким образом, представленная информация позволяет ответить на вопросы, поставленные в предыдущем номере – «почему нельзя вывести сорт груши или яблони с размерами плодов, не уступающим привозным китайским или аргентинским?», «…как выводятся сорта плодовых культур?». Вывести такие сорта можно, но для этого необходимо много лет селекционной работы и больших финансовых затрат. Селекционная работа в Дальневосточном государственном аграрном университете в области плодовых и ягодных культур продолжается непрерывно, непрерывно ведется работа по улучшению сортовых качеств. Ну а каким образом эта работа ведется, мною был дан ответ в полной мере.