ФГБНУ "Поволжский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства имени П.Н. Константинов"
Качественные семена - гарантия урожая!
Более 80 лет опыта селекционной работы!
Производство оригинальных и элитных семян охватывает 21 сельскохозяйственную культуру

Научная концепция создания сортов сельскохозяйственных культур на групповую и комплексную устойчивость к стрессовым факторам

Научная концепция создания сортов сельскохозяйственных культур на групповую и комплексную устойчивость к стрессовым факторам                                  В.Ф. Казарин, д.с.-х.н.
Концепция (от лат. сonception – понимание, система) – это определенный способ понимания, трактовки какого-либо предмета, процесса, явления; либо ведущий замысел, конструктивный принцип научной деятельности.
Каждая теория или гипотеза имеет свою концепцию, свой смысл и свой принцип научной деятельности.
Концепция определяет стратегию действий.
 
Основное влияние во всех селекционных технологиях уделено характеристике генетических механизмов приспособления возделываемых растений к неблагоприятным факторам среды и возможности его повышения.
Для России эта проблема особо актуальна: пахотные земли расположены в основном в районах неблагоприятными почвенными и климатическими условиями.
Возрастание чувствительности агроэкосистем к абиотическим и биотическим стрессам сопряжено с увеличением генетической эрозии культивируемых видов растений.
Генетическая эрозия – это потеря  генетического  разнообразия,  вызванная антропогенной деятельностью,включая нерациональное использование и 
ненадлежащее сохранение генетических ресурсов.

Поэтому существенное повышение эффективности современного растениеводства страны связано с созданием гетерогенных агроценозов и сортов сельскохозяйственных культур, высокопродуктивных и адаптированных к неблагоприятным природным условиям, более рационально использующих световую энергию и почвенное плодородие.
Среднее Поволжье характеризуется не только многообразием природно-климатических зон но и нестабильностью метеорологических факторов по годам. В связи с этим для различных агроэкологических ниш в соответствии с комплексами факторов среды, лимитирующих рост и развитие растений, и насыщенностью их материально-техническими ресурсами предполагается создание сортов как минимум трех основных типов: степного для острозасушливых условий, полуинтенсивного для зон с достаточным естественным увлажнением и минимумом факторов интенсификации, интенсивного для условий с оптимальным уровнем интенсификации (орошение, удобрения, средства защиты растений и др.).
Анализ погодных условий, проведенный В.В. Глуховцевым за 150-летний период показал, что в условиях Самарской губернии 75 лет (50%) были засушливыми и острозасушливыми для зерновых культур. Валовые сборы зерна в такие годы в сравнении с благоприятными снижались более чем в 3-4 раза. Выявить какие либо закономерности в проявлении засушливых лет не представилось возможным.
В условиях Среднего Поволжья зерновые культуры могут попадать под засуху, суховеи, запалы практически на всех этапах роста и развития. Здесь отмечаются все виды засухи: почвенная, атмосферная и смешанная.
Из всех пяти видов засух наибольший ущерб урожаю приносит так называемая устойчивая засуха, действующая в течении всего вегетационного периода. Она охватывает огромные территории и поэтому наносит большой ущерб сельскому хозяйству. Это ставит перед селекционерами задачу создания сортов зерновых культур, засухоустойчивых в течении всего периода вегетации. Именно отсутствием засухоустойчивости можно объяснить тот факт, что лучшие интенсивные сорта зарубежной селекции в засушливые годы в условиях Поволжья полностью погибают уже в период кущения, не достигая даже фазы колошения.
Началом адаптивной селекции зерновых культур в нашей стране и в мировой практике можно считать открытие в 1913-1919 гг. Н.И. Вавиловым группового иммунитета среди различных сортов и видов пшениц, которые легли в основу селекционной работы на устойчивость против стрессовых факторов. Главной целью огромной работы,  которую проводил Н.И.Вавилов – дать селекционеру и фитопатологу ключ для нахождения иммунных форм с  комплексной устойчивостью против различных инфекционных заболеваний и вредителей.
Дальнейшее развитие идеи Н.И. Вавилова по адаптивной селекции сельскохозяйственных культур связано с академиком А.А. Жученко. В настоящее время его капитальные труды по разработке теоретических и практических вопросов адаптивной селекции широко используются учеными-селекционерами как в нашей стране, так и за рубежом.
Адаптивность – свойство растений сохранять свою жизнеспособность под нагрузкой окружающей среды.
Окружающая среда – это все, что окружает растение в течении его индивидуального развития (онтогенеза) и оказывает влияние на процессы роста и развития, на молекулярно-биологические свойства, т.е. некая материя, которую растение (бессознательный живой организм) «ощущает» в процессе своего развития.  
К сортам и видам с групповой устойчивостью относят те, которые устойчивы к нескольким видам вредителей или возбудителей заболеваний, а растения, одновременно устойчивые к вредителям и возбудителям заболеваний, относят к комплексно-устойчивым.
В основе защитно-восстановительной системы растений лежат самые различные факторы иммунитета, которые генетически обусловлены и основаны на физиологических, биохимических и морфологических механизмах. Среди них большое значение имеют неспецифические барьеры. Поэтому вполне естественно, что такие барьеры могут обеспечивать растениям групповую и комплексную устойчивость к вредным организмам. Опыт показывает, что для создания сортов с групповым, особенно с комплексным иммунитетом, необходимо использовать более широкую генетическую основу исходных форм, чем при селекции растений на устойчивость к одному из видов вредных организмов. В связи с этим селекция на групповую и комплексную устойчивость чаще всего основывается на межвидовой и межродовой гибридизации.   
Изучая природу и эволюцию типов устойчивости растений к болезням, ученые пришли к выводу о сосуществовании двух типов устойчивости – неспецифической (горизонтальной), которая аналогична пассивному иммунитету (по Н.И. Вавилову, 1935 г.) и специфической (вертикальной),  аналогичной активному иммунитету.
Пассивный иммунитет -  представляет собой свойство растений препятствовать внедрению патогена и развитию его в тканях растения- хозяина. Он существует независимо от наличия паразита и определяется генотипом растения, его структурно-морфологическими, физиологическими и биохимическими особенностями.
Активным иммунитетом  называют свойство растений активно реагировать на внедрение в него паразита и воздействие патогена, проявлять ответные защитные реакции. Сопротивление растений проявляется в виде активации деятельности ферментных систем, проявление фагоцитоза, образования нейтрализующих соединений, формирование барьеров из отмерших клеток тканей.
Кроме двух описанных типов устойчивости выделяют выносливость или толерантность растений. Когда растение-хозяин, будучи пораженным, не снижет катастрофически урожай. Механизм проявления толерантности до сих пор не изучен. Однако доказано, что толерантность наследуется и ее можно придать селекционному сорту путем беккроссов, если использовать в качестве возвратного родителя толерантный сорт.
Основываясь на положениях о горизонтальной и вертикальной устойчивостях, ученые обсуждают 4 пути создания сортов со стабильной защитой от эпифитотий.
Первый путь – это создание сортов с неспецифической устойчивостью, т.е. основанной на использовании генов горизонтальной устойчивости. Три следующих пути основаны на использовании генов вертикальной устойчивости:
- создание многолинейных сортов;
- создание конвергентных сортов, объединяющих большое количество генов с рассоспецифической устойчивостью (пирамидирование генов);
 - создание мозаики сортов.
Наиболее эффективной защитой растений от болезней будет в том случае, если в одном сорте будут объединены гены рассоспецифической и неспецифической устойчивости.
Такие сорта будут сохранять длительную устойчивость. Лимитирующим фактором на устойчивость к болезням являются источники невосприимчивости, чем больше число разнообразных доноров устойчивости имеет селекция, тем больше шансов на создание сортов длительно сохраняющих этот признак. 
Большинство селекционеров до самого недавнего времени при наличии выбора предпочитали работать с более чётко проявляющейся моногенной устойчивостью и пренебрегали источниками полевой устойчивости – экстенсивными или старыми сортами. Это привело к утрате свойств горизонтальной устойчивости многих сортов.
Сотрудники отдела генетических ресурсов пшеницы ВИРа С.П. Мартынов и Т.В. Добротворская в работе «Проявление генетической эрозии в динамике разнообразия Российских пшениц» отмечают, что в процессе селекции повысилась генетическая однородность сортов. Доля близкородственных сортов по регионам выращивания превышает 50%, что может иметь опасные последствия из-за однообразной восприимчивости к патогенам. Обнаружена генетическая эрозия местного материала – потеряно примерно половина пула российских оригинальных предков, которые могли нести комплекс генов адаптивности к специфическим условиям России. Районированные до 1970 года сорта пшеницы озимой были неродственные или имели отдаленное родство. В последующий период районируется множество производных выдающихся сортов Безостая1 и Мироновская 808. В Гос. реестре на 2008 год 95,4% сортов озимой пшеницы являлись потомками Безостой-1 и Мироновской 808.
В Средневолжском регионе 54% близкородственных сортов. 
Случаи потери устойчивости сортов к болезням из-за появления новых рас патогена указывают на основной недостаток современной селекции – стремление давать гибриды и сорта с генетической однородной наследственностью. Поэтому необходимо широко использовать в селекции разнообразный по генетической устойчивости исходный материал.
Как показали многолетние исследования, выполненные под руководством В.В. Глуховцева,  отрицательное действие засухи в условиях Поволжья, как правило, усугублялось массовым повреждением посевов зерновых культур скрытостебельными вредителями и гельминтоспориозными корневыми гилями или сочетанием и тех, и других стрессовых факторов. В процессе исследований было установлено, что в условиях засухи гибель посевов зерновых культур от повреждения скрытостебельными вредителями отмечается не столько от шведской мухи, как полагали ранее исследователи, а от большой стеблевой блохи (Chactocnema aridula G), которая при массовом распространении в засушливые годы в фазу всходов вызывает гибель посевов злаковых культур.
В результате многолетних исследований в институте создана научная концепция селекции зерновых культур на групповую, комплексную устойчивость к стрессовым факторам, которая позволяет получать высокозасухоустойчивые и урожайные сорта, способные противостоять самым экстремальным условиям в период вегетации.
Основными направлениями научных исследований института являются:
- создание сортов целевого назначения для хлебопекарного использования, производства крупы, пива, комбикормов, зеленых кормов;
- создание толерантных сортов озимой и яровой пшеницы, ярового ячменя, проса, сои, сортов и гибридов сорго, суданской травы, люцерны, льна масличного, донника белого, сочетающих высокую продуктивность с устойчивостью к стресс-факторам и вредным организмам;
- организация первичного и промышленного семеноводства селектируемых культур и внедрение в производство новых сортов;
- разработка и усовершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур на основе биологизации, экологизации, адаптивности и ресурсосбережения;
- разработка агротехнологий с учетом зоны возделывания;
- усовершенствование методов и способов создания нового селекционного материала зерновых и кормовых культур;
- изучение генетических ресурсов селектируемых культур с целью выявления источников и доноров высокой продуктивности, технологичности, скороспелости, детерминантности ростовых процессов, устойчивости к стресс-факторам;
- изучение генетических процессов и использование выявленных закономерностей в селекции;
- экономическая и энергетическая оценка эффективности производства зерновых и кормовых культур.
В основе наших лучших сортов и гибридов – набор генотипов, которые имеют редкое сочетание продуктивности, качества, устойчивости к неблагоприятным факторам среды, болезням и вредителям, способные обеспечить стабильность урожая за счет адаптации и защиты от экологических стрессов.
Приоритетными направлениями научных исследований института на ближайшие годы видимо будут:
- совершенствование методов создания исходного материала, поиск доноров;
- стратегия селекции в связи с изменениями климатических условий для различных уровней технологий возделывания;
- разработка физиолого-биохимических основ отбора растений;
- создание сортов различных биологических типов и хозяйственного назначения.
Донор – генетически изученный источник, который; а) способен легко скрещиваться с улучшаемыми сортами и линиями и производить жизнеспособное высокофертильное гибридное потомство; б) обеспечивает желаемый эффект в широком спектре гибридных комбинаций; в) не обладает какими-либо негативными характеристиками, тесно связанными с другими важными признаками и снижающими урожай или качество продукции до экономически неприемлемого уровня.
Научные основы адаптивной селекции яровой пшеницы в Поволжье заложены известными в России и за рубежом учеными селекционерами А.И. Стебутом, А.П. Шехурдиновым, В.Н. Мамонтовой, Л.Г. Ильиной, Н.И. Глуховцевой, В.А. Кушаковым, В.А. Крупновым, В.В. Глуховцевым.
В последние годы новые научные разработки по теории и практике адаптивной селекции яровой пшеницы были представлены в публикациях А.П. Головоченко, А.А. Вьюшкова, Н.С. Васильчука, В.В. Сюкова.
Основные положения концепции адаптивной селекции яровой пшеницы изложены в монографии А.П. Головоченко «Особенности адаптивной селекции яровой пшеницы в лесостепной зоне Среднего Поволжья».
Определенный вклад в развитие и обоснование научной концепции по селекции пшеницы яровой внесли диссертационные работы Кинчарова А.И. по селекции яровой мягкой пшеницы на скороспелость; Кукушкиной Л.А. по устойчивости яровой пшеницы к хлебному пилильщику; Деминой Е.А. по адаптации сортов яровой пшеницы к корневым гнилям.
Эти работы представляют большой интерес, как в плане развития научной теории, так и практической селекции. К сожалению, эти работы не были опубликованы в виде монографий и недостаточно известны в широких научных кругах.
Состоятельность этой концепции успешно доказывают новые сорта созданные в последние годы, которые прошли Госиспытание и успешно внедряются в производство, обладают высокой конкурентной способностью.
Селекция ярового ячменя в Поволжском научно-исследовательском институте была начата в 1929 году. До 1938 года она велась под руководством академика П.Н. Константинова. Исходным материалом послужили 1138 образцов ячменя Краснокутской селекционной станции, где он раньше работал.
Новый этап в селекционной работе с ячменем наступил в 60-е годы и связан с В.В. Глуховцевым. Под его руководством было создан ряд выдающихся сортов которые многие годы занимали основные площади этой культуры в Среднем Поволжье. Селекция ярового ячменя различного направления использования успешно продолжается и в настоящее время.
Научная концепция создания сортов ярового ячменя изложена в многочисленных статьях и монографиях В.В. Глуховцева.
В нашем институте накоплен огромный опыт по селекции озимой пшеницы. Научную концепцию создания адаптивных сортов разрабатывали селекционеры Миронова Надежда Павловна, Иванников Василий Федорович, Царевский Юрий Дмитриевич. Успешно продолжает эту работу в настоящее время Маслова Галина Яковлевна со своим коллективом.
В области адаптивной селекции озимой пшеницы в нашей стране впечатляющих успехов добились селекционеры Сандухадзе Баграт Исменович, Беспалова Людмила Андреевна.
Сорта их селекции давно перешагнули рубеж урожайности 100 ц/га. Потенциал их сортов достигает 150-160 ц/га. Причем, следует отметить, что эти селекционеры работают в совершенно разных почвенно-климатических условиях (Сандухадзе под Москвой, Беспалова на Кубани) и используют различные методы селекции.
Ученикам и последователям академика Лукьяненко Ю.М. Пучковым и Л.А. Беспаловой селекционным путем удалось повысить толерантность растений к загущению. Если сорт Безостая 1 держал на квадратном метре около 200 колосьев, то сорта Ю.М. Пучкова Спартанка и Скифянка - 600-800. Сорт же Крошка селекции Л.А. Беспаловой выдерживает на 1 метре квадратном до 1000 плодоносных стеблей.     
Значительные результаты по созданию новых сортов достигнуты в лаборатории крупяных и сорговых культур. Долгие годы руководил лабораторией кандидат наук, заслуженный агроном РФ Антимонов К.А. Им разработаны основные параметры моделей сортов проса и на их основе выведены урожайные с высоким качеством крупы пищевые сорта проса. Все они характеризуются толерантной устойчивостью к пыльной головне и меланозу, имеют крупное зерно, обладают повышенным выходом крупы. В настоящее время работу по созданию сортов проса успешно продолжает Антимонов А.К., Сыркина Л.Ф., Антимонова О.Н. В лаборатории успешно ведется работа с сорговыми культурами. Создан ряд высокопродуктивных сортов кормового и зернового сорго, разрабатываются вопросы агротехники возделывания новых сортов, изучаются болезни сорго и меры борьбы с ними.  
Вопросы групповой и комплексной устойчивости кормовых культур к стрессовым факторам базируются на исследованиях которые начаты были в 30-е годы П.Н. Константиновым. Много публикаций Константинова П.Н. посвящено люцерне. Селекция люцерны в довоенный период велась довольно успешно, создано несколько сортов которые получили широкое распространение.
 Работы по селекции донника белого начаты в 30-е годы, продолжены в 60-е Молчадским С.Р. и в настоящее время эта одна из значимых культур селекция по которой продолжается. Нам удалось справится с такими болезнями как мучнистая и ложномучнистая роса на доннике.
Последние годы возрождается в нашем институте селекция люцерны. Выведен новый сорт Изумруда, который обладает засухоустойчивостью, устойчивостью к корневым гнилям, микоплазменным болезням (ведьмина метла). Находится на Гос. испытании сорт Иволга, обладающий комплексной устойчивостью к вредителям и болезням.
 Возделывание в производстве сортов зерновых культур с комплексной устойчивостью к стрессовым факторам коренным образом меняет стратегию и тактику защиты растений. Такие сорта, как правило, относятся к группе малозатратных, при этом резко снижается потребность в химических средствах защиты растений от вредителей и болезней, что обеспечивает эффективность возделывания по сравнению с сортами, не обладающими комплексной устойчивостью к стрессовым факторам. Стабилизируется производство высококачественного и экологически чистого зерна. Подтверждением этому может служить производственный опыт выращивания сортов полевых культур нашего института в Поволжье и на Урале.
Ведущие ученые – селекционеры считают, что экспансия в Россию иностранных сортов и гибридов в большинстве случаев происходит не по причине их более высокого генотипического потенциала, а за счет высокой агротехнологии выращивания, тщательной подготовки посевного материала – точной калибровки, качественной защитно-стимулирующей оболочки (инкрустации), насыщенной микроэлементами, стимуляторами роста, эффективными средствами защиты от болезней и вредителей, что создает хорошие условия для стартового роста растений и дальнейшего формирования высокого урожая.
Все это искусственно завышает оценку потенциальной продуктивности иностранных сортов, способствует их внедрению на промышленных площадях и тем самым снижает конкурентоспособность отечественных сортов, семенной продукции, посадочного материала и технологий.
Следовательно, семеноводство традиционно является «узким местом» в реализации достижений селекции, эффективном функционировании рынка сортовых семян, сдерживающим фактором инновационного развития зернового хозяйства.
Эта проблема в полной мере относится и к нашему институту.
 
Другие наши статьи
Академику РАН В.В. Глуховцеву 80 лет!
         Глуховцев Владимир Всеволодовичдоктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик Российской Академии Наук, член-корреспондент Академии технологических наук Российской Федерации, член секции Отделения растениеводства РАН по селекции ярового ячменя, член состава Президиума Поволжского отделения Академии технологических наук Российской Федерации, заслуженный агроном РФ, известный учёный в области селекции и расте
140 лет со дня рождения основателья ФГБНУ "Поволжский НИИСС" академика ВАСХНИЛ П.Н. Константинова
   В июне 2017 года исполняется 140 лет со дня рождения крупнейшего советского ученого, выдающего русского селекционера, доктора сельскохозяйственных наук, профессора, академика ВАСХНИЛ Петра Никифоровича Константинова.
П.Н. Константинов родился 23 июня 1877 года в Пушкарской слободе Крапивенского уезда Тульской губернии в семье крестьянина, где уже с 7 лет помогал по хозяйству.  В возрасте 10 лет Петр Никифорович поступает в сельскую школу, а в 14  лет в 
Научная концепция создания сортов крупяных и сорговых культур.
А.К. Антимонов, к.с.-х.н. Климатические условия лесостепи и сте­пи Самарской и окружающих ее областей отличаются большими колебаниями погодных условий. Жаркие и засушливые годы, с высокой сум­мой положительных температур и недобором осадков в сравнении со сред­немноголетними показателями, сменяются годами с недобором тепла, уме­ренным или повышенным увлажнением.
За последние 30 лет происходит нарастание повторяемости экстре
Мы предлагаем
Loading..
Контакты
Россия,
Самарская область,
г. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Шоссейная, 76
Контактное лицо:Румянцев Александр Васильевич
Тел: (84663)46243
Факс: (84663)46243
URL:Перейти на сайт