Модели сортов и селекционные программы

Уровень, достигнутый в совершенствовании большинства плодовых и ягодных растений, достаточно высок и создавать новые сорта, лучше существующих, трудно. Превзойти по комплексу признаков такие сорта яблони, как Айдаред, Голден Делишес, Ренет Симиренко, сливы — Кабардинская ранняя, Стенлей, Кубанская легенда, черешни — Крупноплодная, Мелитопольская черная, земляники — Зенга Зенгана, Холидей, Роксана и др., очень трудно. Однако предела потенциальных возможностей генотипов ни одной плодовой и ягодной культур еще никто не достиг. Прежде всего необходимо определить показатели будущего сорта на данном этапе селекции. Для этого разрабатывают модель будущего сорта, определяют пределы колебаний признака с учетом генетической изменчивости сортов.

Примером может служить модель десертного сорта яблони интенсивного типа для Нечерноземья, разработанная В. В. Кичиной (1988).

1. Адаптация для широкого ареала при зимостойкости выше, чем у Антоновки обыкновенной.
2. Мощная энергия развития.
3. По силе роста карлики и полукарлики.
4. Компактность или спуровый габитус.
5. Иммунитет к парше.
6. Иммунитет к мучнистой росе.
7. Высокая продуктивность при урожайности 70…90 т/га и выше.
8. Скороплодность на уровне и выше Гринсливза, Брусничного, Джестера.
9. Ежегодное плодоношение.
10. Яркая красная, желтая или зеленая окраска плодов.
11. Одномерная правильная округлая и сферическая форма плодов.
12. Красивая блестящая поверхность плодов, тонкая прочная кожица, без оржавленности, без жирного воскового налета, чечевичек, ямчатости, растрескиваний.
13. Масса плодов 140…160 г, диаметр 65…75 мм.
14. Сладко-кислый вкус при содержании сахаров 12…16% и невысокой кислотности сока (pH 3,4…3,8), приятный аромат.
15. Мякоть мелкозернистая, складывающегося типа, сочная.
16. Окраска мякоти чисто-белая.
17. Сердечко небольшое и компактное, семенная трубка закрытого типа.
18. Лежкость плодов зимних сортов семь-восемь месяцев и больше.
19. Сохраняемость плодов летних сортов после съема и зимних после изъятия из холодильника — 15…20 дней.
20. Содержание в плодах витамина С на уровне 30 мг% и выше.
21. Неосыпаемость плодов при полном их вызревании.
22. Плоды не мельчают при перегрузке урожаем и ослаблении ухода.
23. Выход плодов товарной категории экстра 80…90 %.
24. По срокам созревания — летние, осенние и зимние.

В селекционных программах необходимо выделять особо важные признаки, лимитирующие возделывание сорта в конкретных условиях. Для яблони, груши, сливы и малины в северной зоне плодоводства лимитирующий признак — морозостойкость, которую надо сочетать с высокой продуктивностью и хорошим качеством плодов. В южной зоне решающее значение приобретает технологичность сортов при сочетании с высоким качеством плодов.

Сорта редиса для жары!

Разнообразный генетический потенциал важнейших плодовых и ягодных растений позволяет достичь одну и ту же цель в создании новых сортов различными путями, используя разные источники ценных признаков. Генетические различия между сортами и видами обусловливают существование биологических типов, по-разному реализующих один признак. Например, создание слаборослых сортов у яблони, груши, сливы, алычи может идти по пути выведения сортов с различным типом слаборослости — спуровым (компактная крона), колонновидным, кустовидным, стелющимся. Поэтому для решения одной селекционной задачи необходимо разрабатывать несколько самостоятельных программ.

Геномная селекция. Программа «Наука» #65

При высоком уровне выраженности ценных признаков очень сложно вести селекцию одной культуры одновременно по всем важным направлениям. В этой ситуации разрабатываются селекционные программы, направленные на совершенствование какого-либо одного признака. При этом имеется в виду, что уровень других важнейших признаков должен быть на уровне, достигнутом лучшими стандартными сортами. Например, если необходимо создать самоплодный сухофруктовый сорт сливы, то надо предусмотреть, чтобы самоплодность в нем сочеталась с высокими (на уровне сортов Венгерка итальянская, Венгерка ажанская) сухофруктовыми качествами.

В селекции сливы на Крымской опытно-селекционной станции разрабатывают программы по созданию сортов зимостойких, слаборослых, самоплодных, сортов с плодами, содержащими повышенное количество биоактивных веществ.

В сложных селекционных программах, предусматривающих объединение в одном генотипе большого количества признаков, взятых от значительного числа исходных форм, где они существуют разрозненно, необходимо предусмотреть поэтапное их объединение вначале в малом числе генотипов. Только после нескольких последовательных этапов, направленных на постепенное объединение таких признаков, возможно решение поставленной задачи. Примером этого являются программы селекции малины и яблони, намеченные В. В. Кичиной.

Схема долгосрочной селекционной программы по яблоне (по В. В. Кичине)

Во многих случаях положительные результаты дает селекция одновременно на комплекс важных признаков. Для этого необходимо создать очень гетерозиготную гибридную популяцию с использованием доноров различных признаков. Для более продуктивной работы по отбору гибридов, имеющих благоприятные сочетания признаков, необходимо иметь достаточно многочисленные гибридные семьи и хорошо разработанную методику отбора на каждый признак.

Разрабатываемая модель сорта и программа его создания должны быть сориентированы не только на фенотипическое проявление признаков, но и учитывать особенности генотипа, определять допустимые пределы внешних факторов среды, в которых он может реализовать свой положительный потенциал. В генотипе нового сорта должны присутствовать те гены, которые определяют наилучшее проявление наиболее важных признаков.

Каждый селекционер должен сам разработать модель нового сорта, хотя есть примеры, когда модель сорта разрабатывают коллективно. Селекционные программы должны быть увязаны с материальной базой и возможностями селекционера, конкретными условиями, в которых будет проводиться работа по созданию нового сорта.

Источник: Г.В. Еремин, А.В. Исачкин, Е.Н. Седов; под ред. проф. Г.В. Еремина. Селекция и сортоведение плодовых культур. Колос.

Москва. 1993

Дополнительные материалы по теме

• Создание сортов различных сроков созревания с плодами высокого качества
• Изменчивость сортов плодовых и ягодных культур при вегетативном размножении
• Организация племенной работы в пчеловодстве. Селекционные программы
• Изменчивость сортов при выращивании в различных зонах
• Использование местных сортов в улучшении сортимента плодовых и ягодных культур
• Основные положения по улучшению сортимента плодовых и ягодных культур
• Специфичность реакции сортов на изменение природно-климатических условий
• Создание адаптивных сортов плодовых и ягодных культур
• Создание технологичных сортов плодовых и ягодных культур
• Селекционные севообороты

Источник: www.activestudy.info

Модель сорта

Н. Вавилов в работе „Научные основы селекции” писал, что самая большая трудность в селекции пшеницы состоит в том, что в одном сорте необходимо сочетать большое число ценных признаков и свойств. Он должен удовлетворять и земледельца, и мукомола, и пекаря.
Однако какие — бы не предъявляли требования к сорту, урожайность в конечном счете остается решающим показателем ценности селекционного материала или нового сорта.
Ho как можно выделить этот признак? Ведь урожайность всегда одновременно также и результат определенных агротехнических свойств сорта, таких, как устойчивость к полеганию, болезням и многим неблагоприятным факторам среды. Поэтому селекционная работа на этот признак должна вестись при постоянном учете и других направлений селекции, так как нельзя изменить ни одного признака, не затронув одновременно другие.
Урожай по X. Шмальцу математически может быть выражен формулой:

У = AЧБ, причем: Б = BЧT,

где У — урожайность с единицы площади; Б — масса зерна одного колоса; В — средняя масса одного зерна; Г — число зерен в колосе.
Из четырех приведенных признаков урожайности А, В и Г являются первичными, в то время как Б — производное от В и Г. И таких производных, влияющих на признак урожайности, в каждом сорте очень много.
Урожайность — сложный признак. Это, прежде всего, результат пройденного растением онтогенеза, в процессе которого формируются элементы продуктивности. Морфология растения, устойчивость к неблагоприятным условиям среды и вредным организмам, размера и числа отдельных элементов продуктивности и, в целом, урожай в значительной степени определяется длиной вегетационного периода, темпами онтогенеза на отдельных его этапах. Темпы же онтогенеза обусловлены генотипом растения и конкретными факторами среды, т.е. результатом взаимодействия сорт — среда.
Для обеспечения высокого урожая сорта, его растения должны сочетать, по крайней мере, три основных фактора: успешно противостоять неблагоприятным воздействиям внешних факторов; с максимальной эффективностью использовать благоприятные условия среды; иметь высокую потенциальную продуктивность.
Высокая продуктивность у пшеницы обеспечивается: числом колосков и зерен в колосе, массой 1000 зерен и зерна с одного колоса и растения. Максимальный урожай — это реализация самого благоприятного равновесия между всеми его компонентами.
П. Лукьяненко в повышении урожайности считал наиболее важным признаком — массу зерна с колоса. Им отмечена довольно стабильная корреляция у озимой пшеницы между массой зерна с колоса и урожаем с единицы площади (от 0,34 до 0,43). Для яровой пшеницы наибольшая корреляция (от 0,71 до 0,90) отмечена между числом зерен в колосе и продуктивностью.
Г. Добрынин, в противоположность П.Лукьяненко и С. Леонтьеву, считал, что продуктивность растения повышается с каждым боковым побегом, сформировавшимся в результате кущения. По этому поводу Э. Мухаметов писал, что одним из ведущих в иерархии адаптивных приспособлений, обеспечивающих высокую пластичность и процессы саморегуляции растительного организма, является способность злаковых растений образовывать и редуцировать побеги кущения, колоски и цветки. Интенсивные сорта, благодаря высокой энергии кущения и формирования большого числа побегов на растении, образуют более мощную корневую систему, большую фотосинтетическую поверхность посева, что позволяет им полнее использовать природные и агротехнические факторы для накопления высокого урожая.
Сельскохозяйственное производство с каждым годом увеличивает требования к сортам. Сорт должен обладать высокой урожайностью, зимостойкостью, высоким качеством зерна с хорошим аминокислотным составом, устойчивостью к полеганию, болезням и вредителям, отзывчивостью на высокий уровень агротехники, особенно на внесение повышенных доз органических и минеральных удобрений, на орошение, хорошо приспосабливаться к местным условиям. Способность обеспечивать стабильно высокие урожаи зерна в различных почвенно-климатических условиях в настоящее время является первоочередным требованием к современным сортам. Производственное значение сорт приобретает лишь в том случае, если он в разных условиях среды обладает большой пластичностью и буферностью.
Пластичность или буферность делится на обычную (широкую) и специфическую (узкую). J.Oka считал, что сорта с широкой приспособляемостью, как правило, дают стабильные, но более низкие урожаи в разнообразных условиях среды. Сорта же с узкой приспособляемостью имеют высокий генетический потенциал продуктивности и дают высокие урожаи в благоприятных и низкие — в неблагоприятных условиях среды.
Адаптивная эволюция пшеницы происходила путем генетических рекомбинаций и изоляции во взаимодействии с естественным и искусственным отбором. По мере увеличения стрессовой нагрузки размах варьирования устойчивости в популяции возрастает. В группе наименее устойчивых организмов процент гибели растений в период вегетации под влиянием стресса значительно выше, чем в группе наиболее устойчивых. В результате элиминации неустойчивых растений, общий уровень устойчивых к стрессам сохранившейся части популяции возрастает.
Наибольшую стабильность урожайности в условиях стресса обнаруживают сорта, когда главным компонентом продуктивности является число зерен на растение.
Гибридные, гетерогенные и гетерозиготные, а также среднерослые сорта обладают высокой приспособляемостью и стабильностью урожайности в различных агроэкологических условиях возделывания.
Стабильность урожаев зависит от способности сорта реагировать на условия, что называется фенотипической пластичностью, которая обусловлена генетической структурой сорта, т.е. реакцией его генотипов, как особей и популяции — как единого целого.
Дисперсионный анализ урожайности зерна сортов пшеницы позволил С. Бороевичу сделать вывод, что изменчивость урожая в наибольшей мере обусловлена взаимодействием между сортом и факторами окружающей среды (географические пункты, годы), затем случайными и неопределенными факторами (объективные и субъективные ошибки в агротехнике) и в наименьшей мере — генетическими различиями в урожайности между сортами.
З. Натрова и Я. Смочек приводят следующие величины, влияния факторов среды на урожайность озимой пшеницы и ее компоненты (в %):
а) урожайность с единицы площади — 95;
б) число колосков и масса зерна в колосе — 88;
в) число зерен в колосе — 86;
г) масса 1000 зерен — 36.
Как видим, факторы среды являются решающими. Они вызывают значительные колебания урожая зерновых культур, а поэтому определяют специфичность направления селекции, а именно-необходимость ведения селекции на пластичность. Однако, сорт, который бы смог противостоять всем лимитирующим факторам окружающей среды создать нельзя.
Влияние отрицательного взаимодействия типа среда — сорт (год, сорт — географический пункт) можно преодолеть созданием сорта для конкретной зоны и сложившейся агротехники, или же выращивая большее число сортов в одном хозяйстве, районе, области.
По этой причине, прежде чем начать селекционную работу, необходимо составить модель сорта, скрытую в подсознании опытного селекционера. Модель сорта-это своего рода рабочий чертеж, на основании которого селекционер создает теоретически обоснованный идеал генотипа. Она может быть использована на подготовительном этапе селекции при отборе растений в гибридных потомствах и в испытании, особенно при оценке приспособляемости сортов к конкретным климатическим условиям.
Модель сорта заключается в конфронтации трех моментов: хозяйственные цели, экологические условия и коллекция сортов.
Хозяйственные цели сформированы в долгосрочных программах развития сельскохозяйственного производства (тематических заданиях учреждения). Так, В. Ремесло в перспективных планах ставил своей целью достигнуть урожайности пшеницы 9-10 т на 1 га.
Знание экономических условий, для которых выводится сорт, необычайно важно. Р. Андерсон (СИММИТ, по И. Фолтыну) указывал, что сорта должны быть так приспособлены к условиям выращивания, будто бы они „сшиты портным по мерке”. Кроме этого, знания необходимы:
— для установления лимитов устойчивости к неблагоприятным условиям, болезням, вредителям, полеганию и формированию качества зерна;
— для установления показателей количественных признаков, и прежде всего элементов продуктивности;
— для разработки агротехнических мероприятий, способствующих развитию количественных признаков, чтобы поднять потенциальную урожайность.
Изучение коллекции сортов гарантирует комплексность модели, т.к. необходимо знать, что мы хотим получить — „улучшить” или „рекомбинацию”. Для „улучшения” нужно найти сорт, который по своим признакам больше всего приближается к идеотипу. В случае „рекомбинации” изыскивают сорта, которые четко отличаются по некоторым отдельным признакам.
Теоретические основы создания модели сорта зерновых впервые изложены шведским ученым Мак Кеем в 1966 году на V Югославском симпозиуме по селекции пшеницы. За основу модели Мак Кей использовал морфологически различные особенности растения (кущение, число колосьев, число зерен и массы зерна в колосе), которые адекватны урожайности в различных экологических условиях.
В 1968 году Дж. Дональд на III Международном симпозиуме по генетике пшеницы в Австралии изложил проект модели сорта пшеницы с карликовым типом роста, прямостоячими (эректоидными) листьями и однопобеговым типом стебля.
Программой создания комплексно-ценных сортов озимой пшеницы в Юго-Западном селекцентре (г. Одесса) для условий Степи Украины интенсивные сорта пшеницы должны были характеризоваться следующими морфологическими и хозяйственно ценными признаками (табл. 7.1.).

В. Кумаков и др. для условий Поволжья при уровне продуктивности 55-60 ц/га предлагал следующие оптимальные параметры сорта:
1. число растений перед уборкой — не менее 320 шт./м2;
2. число продуктивных стеблей — 550-600 шт./ м2;
3. продуктивность одного растения -1,9-2,1 г; в т.ч. с главного колоса — 1,15-1,20 г, с бокового — 0,75-0,85 г.;
4. число зерен в главном колосе — 34-38 шт.;
5. число колосков в колосе -15-16 шт.;
6. озерненность одного колоса — 2,2-2,4 шт.;
7. масса 1000 зерен, — 38-42 г;
8. оптимальная высота растений — 90-95 см.
Кроме этого, растения должны иметь увеличенный флаговый лист, не менее 5 зародышевых и 2-3 пары узловых корней, кущение должно быть ранним, развитие побегов синхронным.
Г. Тетерятченко для условий Лесостепи Украины предложил модель сорта, которая должна сочетать высокую продуктивность, морозостойкость и устойчивость к полеганию. Это прежде всего, низкорослые растения (70-100 см) с прочной, толстой и устойчивой к полеганию соломиной, имеющей в своей внутренней структуре хорошо развитые механические ткани (с толщиной механического кольца 80 мкм и более), большое число (до 40) крупных проводящих пучков большого диаметра, с интенсивным формированием и высокой степенью склерификации клеточных оболочек всех тканей надземных междоузлий и слабой или средней степенью склерификации клеточных стенок тканей базальных узлов и междоузлий. Такие растения должны относительно медленно расти и развиваться в осенний период вегетации, иметь большее количество толстых зародышевых и вторичных узловых корней с высокой энергией их прироста, среднюю или высокую кустистость, хорошо развитые прямостоячие листовые пластинки, крупные, хорошо озерненные колосья с высокой массой 1000 семян.
В 1992 году для условий Мироновки мы предложили следующую модель интенсивного сорта озимой пшеницы (табл. 7.2).
Интересные модели сорта для условий орошения Средней Азии предложены Р. Удачиным и др.; для Югославии — С. Бороевичем; для Румынии — A. Tianu, N Saulescu и др. Отдельные элементы моделей сорта встречаются в работах Ю. Пучкова, А. Абакуменко, С.Лыфенко, Е. Кожемякина с соаавт., Н. Литвиненко и др.

Таким образом, обобщая данные литературы и многолетний опыт нашей работы (более 40 лет) можно сделать вывод, что модель сорта должна охватывать широкий круг признаков фенотипа и генотипа с учетом агроэкологических условий, для которых создается сорт.

Источник: agro-portal.su

Понятие о модели сорта.

Модель сорта – это научный прогноз, показывающий селекционеру, каким должен быть сорт и его отдельные признаки при выращивании в заданных условиях возделывания, параметры которого наилучшим образом удовлетворяют требованиям, предъявляемым производством к конкретной культуре.

Три основных этапа селекционного процесса.

I этап. Поиск и создание исходного материала селекции (дикорастущие растения, селекционные и местные сорта, внутри- и межвидовые гибридные популяции, мутанты и полиплоиды). На первом этапе в соответствии с поставленной зада­чей селекционер, мысленно представляя будущий сорт, анализи­рует многообразие выращиваемых в данной зоне местных и се­лекционных, а также инорайонных и зарубежных сортов для обнаружения форм, наиболее ему соответствующих.

II этап. Цель этого этапа (отбора) — выделение из популяции исходного материала наиболее близких к намеченному образцу растений и создание на базе их наследственности новых популя­ций, все особи которых будут обладать требуемыми признаками. На завершение отбора обычно требуется 5-7 поколений. Отбор включает два мероприятия, которые проводят поочередно в каж­дом поколении: оценку растений и создание популяций следую­щего поколения.

В каждом поколении отбора оценку растений и выделение наиболее ценных в качестве родоначальников будущих потомств можно выполнить различными методами, специфичность кото­рых определяется числом и значимостью оцениваемых призна­ков, а также способом оценки каждого признака. Например, ценность анализируемых растений можно определять как по от­дельному признаку, так и по комплексу признаков.

Один и тот же признак можно оценить несколькими способами. Например, продуктивность растения можно определить как визуально, так и взвешиванием. В первых поколениях отбора, когда материал слишком разнообразен и многочислен, обычно применяют легко выполнимые способы оценки. В более поздних поколениях, когда селекционный материал достигает определенной выравненности и насыщенности ценными растениями, а разница между образцами нивелируется, применяют более сложные и точные анализы.

Различают несколько методов отбора. Их названия и способы проведения определяются особенностями создания популяций следующего поколения. Разнообразие методов отбора, а точнее методов получения популяций следующего поколения, определя­ется тем, сколько потомств вошло в состав каждой популяции (от многих, от небольшого числа растений или от одиночных растений), насколько ограниченна была возможность переопыле­ния у перекрестноопыляющихся растений, а также тем, когда проводится оценка растений (до цветения или после него).

В ходе селекционной работы способы оценки растений и мето­ды создания популяций следующих поколений в случае необходи­мости могут быть изменены в зависимости от изменения качества и количества селекционного материала. Их правильное сочетание в значительной мере определяет успех селекционной работы.

III этап. Этот этап селекционного процесса включает прове­дение различных по объему и сложности испытаний полученно­го в результате селекционной работы материала. Различают пред­варительные и конкурсные (станционные) испытания.

Предварительное (малое) сортоиспытание — оценивают лучшие линии из кон­трольного питомника. Данные учета урожая и соответствующих наблюдений подвергают статистическому анализу. По результатам сравнения совокупных данных о каждом сорте и стандарте выделяют лучшие для изучения в конкурсном сортоиспытании.

Конкурсное (основное) сортоиспытание. Здесь дают основную оценку лучшим сортам, поступившим из предварительного сортоиспытания и полученным для экологического сортоиспытания из других научно-исследовательских учреждений, выделяя из них те, которые превосходят районированные сорта. Общее число испытуемых в конкурсном сортоиспытании сортов обычно 10—20, но может достигать и 40—60. Сорта изучают 2—4 года по методике государственного сортоиспытания.

Источник: studfile.net