Перспективные модели сортов картофеля для Западной Сибири и генетические источники их реализации

3. Склярова Н.П., Яшина И.М. Наследование устойчивости к вирусу У у диких видов картофеля Solanum chacoense bitt. и Solanum commersonii dun. Цитология и генетика, Ns2. Киев, 1973.

4. Яшина И.М. Наследование полевой устойчивости к фитофторе у сортов и гибридов картофеля различного происхождения. Генетика, 1968, т IV, №6. 5-12.

5. Яшина И.М. Генетические предпосылки выведения высококрахмалистых сортов картофеля. Генетика, №7. Москва, 1982.

6. Яшина И.М., Э.В. Кирсанова, Т. Ю. Паламарчук. Дикие виды картофеля в селекции на устойчивость к картофельной нематоде. Плодоовощное хозяйство, 1987, №5, 31-35.

7. Яшина И.М., Юрьева Н.О. Генетические основы селекции картофеля на пригодность к переработке. — Селекция и семеноводство, 1992 №1, 11-15.

8. Accatino Р, S.J. Peloguin, M.S. Cipar, 1973: Inheritance of potato chip color at the diploid and tetraploid levels of ploidiy: Am.pot. J. 50, 335.

9. Simakov E.A., Yashina I.M., Sklyarova N.P. 2002. New strategy of potato breeding development and its main results. — Abst. of Papers and Posters//. Potatoes Today and Tomorrow, 2002, July 14-19, Hamburg: — P. 292.

10. Yashina I.M. and Sclyarova N.P. 2000. Mendelian relations revealed in a segregating progeny of the auto- and allotetraploid species and hybrids ofpotato for the economically valuable features. Poster Abstract. Mendel Centenary Congress, March 7-10, Bmo, Czech Republic, haft 47, 40.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МОДЕЛИ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ ДЛЯ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ

Б.Н. ДОРОЖКИН

Н.В. ДЕРГАЧЕВА

Сибирский НИИ сельского хозяйства

Л. С. АНОШКИНА

Кемеровский НИИ сельского хозяйства

АД САФОНОВА

Сибирский НИИ растениеводства и селекции

С.Н. КРАСНИКОВ

Сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа

Западная Сибирь — один из крупнейших регионов России, на территории которого проживает более 15 млн человек. Картофель здесь возделывают на площади около 300 тыс. га, большей частью в зоне лесостепи (около 55° сш).

Основное его назначение — столовое, среднестатистический житель региона потребляет ежегодно около 150 кг картофеля.

В связи с коротким вегетационным периодом на территории Западной Сибири возделывают сорта преимущественно ранней и среднеранней групп спелости. Хозяйственная скороспелость — приоритетное направление селекции картофеля в регионе, которая проводится 4 научно-исследовательскими учреждениями, расположенными в лесостепной и таежной зонах. Поскольку около 95 % картофеля производят владельцы личных подсобных хозяйств, столовые качества также относятся к наиболее важным требованиям к сорту.

Обширная земледельческая территория Западной Сибири включает зоны от таежной до степной. Природно-климатические условия здесь типично континентальные, с резкими колебаниями погодных условий в любые отрезки времени. Температурный режим характеризуется суровой холодной зимой, теплым (на юге — жарким) летом, короткими весной и осенью. Продолжительность безморозного периода в тайге со-

ставляет 105 дн., в лесостепи — 115...118 дн.; количество осадков соответственно 254 и 194...235 мм [6].

Почвенный покров региона разнообразен. В лесостепи преобладают черноземы с содержанием гумуса 5...9 %, в таежной зоне — дерново-подзолистые почвы, которые характеризуются низким содержанием гумуса (1,5...2,5 %) и легкогидролизуемого азота.

Распространены грибные (фитофтороз, ризокто-ниоз, обыкновенная парша, альтернариоз, сухая гниль клубней), вирусные (X, S, М, Y, L) и бактериальные (черная ножка, кольцевая гниль) болезни картофеля, которые лимитируют размер, стабильность и качество урожая. Расширяется ареал обитания картофельной нематоды (Globodera rostochiensis), обнаруженной в регионе в 70-х гг. прошлого века.

Несмотря на суровость метеорологических условий, климатические ресурсы лесостепи Западной Сибири достаточно высоки и, согласно расчетам ван дер Заага (личная переписка с Б. Дорожкиным), на широте Омска, Новосибирска и Кемерово можно собирать до 80 т/га клубней картофеля. Реальная урожайность в сельскохозяйственных предприятиях, соблюдающих технологические требования к выращиванию этой культуры, достигает 30.. .40 т/га, тогда как средняя ее величина в регионе весьма низка и находится на уровне 12 т/га.

Из более 50 возделываемых сортов широко распространены Алена, Ермак, Жуковский ранний, Любава, Приобский, Пушкинец, Rosara (ранние), Лина, Невский, Свитанок киевский, Romano, Secura (среднеранние). Несмотря на достаточно большой сортимент, необходима селекционная работа по созданию новых сортов, сочетающих стабильно высокие показатели продуктивности с хорошими столовыми качествами клубней, повышенной устойчивостью к наиболее вредоносным болезням и негативным абиотическим факторам.

Сегодня в селекции сельскохозяйственных культур активно используется метод моделирования, формулируются различные принципы, исследуются

различные комплексы (группы) признаков, предлагаются пути реализации моделей [1, 11, 19, 20].

Так, в монографии «Что такое модель сорта?» [ 14] авторы утверждают, что «селекция продолжает оставаться искусством, основанном на субъективном ощущении, а не на формализованных правилах», а модель сорта мало затронута научным прогрессом. Они выделяют математические, описательные, умозрительные виды моделей и считают, что построение модели сорта точными методами, как это делается в математической теории оптимального управления, в обозримом периоде, нереально. За неимением научной основы для построения модели сорта мы вынуждены прибегать к более или менее приближенным, которые все же могут дать ученому ответ на главный вопрос: «Какие именно генотипы следует отбирать?». Большинство селекционеров создают собственные модели, которые составляются с учетом агроэкологических условий, включая в них возможно большее число хозяйственно ценных и биологических признаков, модели закладывается принцип постепенного улучшения сорта, так как на современном этапе невозможно получить организм, значительно превосходящий существующие по всем параметрам. Сорт должен иметь зональное значение, а для каждой зоны необходима своя модель [14].

Ю.Г. Бородай [3], исследовавший проблемы селекции зерновых культур, полагает, что сорт должен соответствовать среднемноголегней экологической обстановке конкретного региона. Например, для Западаой Сибири наиболее характерны июньские засухи, что следует учитывать в модели сорта.

Ряд авторов сформулировали требования к модели сорта картофеля и предложили параметры основных признаков применительно к соответствующим зонам России (Поволжье [7], Дальний Восток [4],

Нечерноземье [13], Средний Урал [8]) и Республики Беларусь [9]. При этом И.М. Кипер [7] отмечал, что «перечисленные требования... составляют единый комплекс, цепь, из которой

нельзя безнаказанно выдернуть хотя бы одно звено».

Много исследований посвящено научному обоснованию моделей с позиций морфологии растений, генетики, физиологии [10, 12, 16...18, 21, 22, 24,25]. Большинство ученых сходятся на том, что в будущем физиологические знания могут быть применимы для повышения эффективности селекционной работы [23]. Вместе с тем селекционеру уже сегодня нужны обоснованные зональные модели сортов сельскохозяйственных культур для практической работы, причем по всему комплексу признаков.

В ходе разработки моделей сортов картофеля раннеспелой и среднеранней групп спелости для условий лесостепной и таежной зон Западной Сибири мы использовали эмпирический подход, базирующийся на результатах исследований по культуре картофеля, проведенных в регионе. За последние 30 лет в результате изучения образцов мировой коллекции и гибридного селекционного материала (свыше 3 тыс. образцов бо-

Таблица. Общие требования к столовым сортам картофеля ранней и среднеран-В ней групп спелости для Западной Сибири

Признак Группа спелости

ранняя среднеранняя

Общие требования

Период всходы-уборка, дн. 00 о 81...90

Ранняя продуктивность (на 60-й день от

всходов), т/га 30 25

Ранняя продуктивность, % от конечной 80 60

Количество товарных клубней, шт. 5...8 7...12

Средняя масса клубня, г 100...140 90...130

Выравненность гнезда, балл 6...8 6...7

Форма клубней (индекс длина/ширина) 1,0...2,0

Глубина глазков поверхност- поверхност-

ные/мелкие/ сред- ные/мелкие

неглубокие

Окраска кожуры не регламентируется

Окраска мякоти однородная

Высота растения средняя/низкая средняя/высокая

Облиственность умеренная/высокая

Габитус куста полураскидистый/прямостоячий

Биохимические показатели

Содержание крахмала, % 11...17 14...20

Содержание витамина С, мг/% >15

Содержание сырого протеина, % >1,3

Устойчивость к болезням

Фитофтороустойчивость листьев средняя

Фитофтороустойчивость клубней средняя

Устойчивость к альтернариозу средняя средняя/ повышенная

Устойчивость к парше обыкновенной средняя

Устойчивость к ризокгониозу средняя

Устойчивость к раку устойчивость

Устойчивость к вредителям

Золотистая картофельная нематода желательна

Столовые качества

Вкус хороший/ отлич-

удовлетворитель- ный/хороший/

ный удовлетвори- тельный

Тип кулинарного использования* А/В А/В/С

Потемнение вареной мякоти Слаботемнеющая/нетемнеющая

Примечание: * А — салатный; В — для поджаривания; С — столовый [2].

лее чем из 40 стран и более 1,5 тыс. гибридных популяций) исследована изменчивость главных признаков, сформулированы общие принципы и региональные приоритеты селекции картофеля [5].

Конкретные параметры моделей устанавливались на основе экспертного подхода с учетом показателей сортов коллекции, питомников конкурсного сортоиспытания, государственного сортоиспытания (12 сортоучастков лесостепи и тайги Западно-Сибирского региона), атакже результатов, достигнутых в отрасли картофелеводства. В связи с высоким уровнем паратипи-ческой изменчивости большинства количественных признаков в моделях использована 9-балльная шкала оценок, в которой интервал между соседними значениями каждого признака относительно высок (11,1%).

Моделирование проведено для 3 зон, где ведется селекционная работа с картофелем:

лесостепь Прииртышья и Приобья (Омск, Новосибирск);

лесостепь Кузнецкой котловины (Кемерово);

тайга (Колпашево, Томская область).

В качестве стандартов взяты лучшие возделываемые в этих зонах сорта: для ранней модели — Алена, Любава, Антонина, для среднеранней — Невский.

Прежде чем предложить конкретные модели, авторы разработали общие требования к ранним и среднеранним сортам картофеля для условий региона. С этой целью были проанализированы реально достигнутые результаты селекции, недостатки существующих сортов (см. табл.), а также возможности генетического ресурса (источников ценных признаков) для их улучшения.

Предложенные параметры реально достижимы в селекционной работе. Лучшие возделываемые в регионе сорта имеют (либо превышают) уровень показателей по многим из этих признаков в отдельности, но ни один — по всему перечню. Так, ранний сорт Алена характеризуется высокой хозяйственной скороспелостью, крупными клубнями с высокими товарными и столовыми качествами, значительным содержанием крахмала. В то же время у него недостаточный уровень продуктивности, малое (5.. .7 шт.) число товарных клубней на одном растении, склонность к наружному растрескиванию клубней, восприимчивость к фитофто-розу по ботве. Среднеранний сорт Невский отвечает параметрам таблицы по урожайности, товарным качествам клубней, устойчивости к раку, фитофторозу и вирусам, но отличается низким содержанием крахмала и недостаточно высокими вкусовыми качествами.

Значительное улучшение существующих сортов одновременно по многим признакам на современном этапе невыполнимо в связи со сложным и разнообразным характером наследования, множественными и противоречивыми корреляционными связями между признаками, высокой изменчивостью, осложняющей идентификацию генотипов и др.

На практике существенный прогресс достигается, как правило, только по 2...3 параметрам при сохранении либо незначительном увеличении показателей остальных.

В соответствии с этой концепцией разработанные модели (см. рисунок) не сильно отличаются от достигнутого уровня признаков лучших коммерческих сортов (на 0,5... 1,0 балл). Значительное увеличение (на 1,5 балла) предусмотрено для фитофтороустойчивости ботвы раннеспелого сорта в лесостепной зоне (стандарт—Алена) , а также содержания крахмала и вкуса в модели среднераннего сорта (стандарт — Невский для всех зон). Ис-

Лесостепь Прииртышья и Приобья

1 2 3 4 5

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

признак

3 4 5 (> 7 8 9 Ю 11 12 13 14 15 16 17

признак

Лесостепь Кузнецкой котювинм

Тайга

10

™ A Í

ю 4-ї

2 "

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

признак

Рисунок. Экологические модели раннего и среднераннего столовых сортов картофеля для Западной Сибири: А — ранний сорт ( — стандарт, Н — модель), Б — среднеранний (И I — стандарт,  — модель).

Признаки: I — хозяйственная скороспелость; 2 — урожайность; 3—товарные качества клубней; 4 — масса клубня; 5— число клубней на растение; 6 — содержание крахмала; 7— вкус клубней; 8— потемнение вареной мякоти; 9— мучнистость; 10— ра-коустойчивость; И — устойчивость к ЗКН; 12 — устойчивость к фитофторозу (ботва); 13 — устойчивость к фитофторозу (клубни); 14 — полевая устойчивость к вирусам; 15 — устойчивость к альтернариозу; 16 — устойчивость к парше обыкновенной; 17 — устойчивость к ризоктониозу.

точниками фитофтороустойчивости могут быть сорта ков, всего авторами отобрано более 100 таких форм, ранней и среднеранней групп спелости Пушкинец,Сви- Большую ценность представляют адаптивные

танок киевсикй, Лина, Сентябрь, Одиссей, Alvara и др.; формы, выделенные во всех зонах независимо. Так,

крахмалистости и вкусовых качеств — Свитанок киевс- по хозяйственной скороспелости — это сорта Але-кий, Ермак, Алая заря, Сентябрь, Adietta и др. на, Жуковский ранний, Любава, Пушкинец, по ко-

Единственный признак, для которого уровень мо- нечной продуктивности — Любава, Невский, Sante;

дели повышен радикально — устойчивость к ЗКН по товарным качествам клубней — Невский,

(9 баллов). Это связано, во-первых, с неустойчивое- Romano, Rosara; по крахмалистости — Лазарь, На-

тью сортов-стандартов, во-вторых, с качественным кра, Свитанок киевский, Adretta; по столовым каче-

статусом признака и, поданным И.М. Яшиной [15], ствам — Свитанок киевский, Сентябрь, Adretta; по

доминантным характером его наследования. устойчивости к ЗКН — Жуковский ранний, Пушки-

Представленные модели столовых сортов картофеля нец, Agria, Latona, Rosara, Sante; по полевой устой-

ранней и среднеранней групп спелости предполагают чивостикфитофторозу — Зарево, Лазарь, Луговской;

улучшение показателей по ряду хозяйственно ценных к вирусным болезням — Алая заря, Лазарь, Свита-

признаков в сравнении с сортами-стандартами. Их мо- нок киевский, Amsel, Escort, Katahdin, Romano; к

гут использовать селекционеры при проведении отборов. альтернариозу — Зарево, Лазарь, Луговской, Свита-

Предложенные модели следует рассматривать нок киевский, Agria; парше обыкновенной — Лазарь,

как этапные. По достижении указанных в них Накра, Свитанок киевский, Rosara, Simphonia; ри-

уровней признаков можно переходить (при нали- зоктониозу — Алена, Лазарь, Romano, Sante. Как

чии соответствующих генетических источников) к видно из приведенного перечня, ряд сортов отлича-

разработке новых. Для реализации, представлен- ются комплексом хозяйственно ценных признаков

ных моделей в каждой зоне Западной Сибири вы- — это Алена, Зарево, Лазарь, Любава, Невский, Сви-

делены сорта и гибриды — источники ценных призна- танок киевский, Romano, Rosara, Sante и другие.

Литература.

1. Альтергот В. Ф. Экология и физиологическая модель интенсивного сорта пшениц / В. Ф. Альтергот, С. Ф. Коваль, С. С. Мордкович // Сб. Сорт и удобрение. — Иркутск: СИФИБР, 1974. — С. 72-82.

2. Бацанов Н.С. Картофель под ред. Н.С. Бацанова. — М. — Колос, 1970. — 376 с.

3. Бородай Ю.Г. Модель интенсивного сорта мягкой яровой пшеницы и ячменя для засушливой лесостепи, степи юга Западной Сибири и Севера Казахстана (физиолого-агрономически-селекционное обоснование). — Барнаул, 2006 г. — 390 с.

4. Бродяной В.М. Селекция картофеля на скороспелость/ Труды ДальНИИСХ, Т. 23. — Хабаровск, 1977. — С. 73-75

5. Дорожкин Б.Н. Селекция картофеля в Западной Сибири: Монография. — Омск: РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИСХ, 2004. — 272 с.

6. Иванов В.К. Климат Омска: Результаты 40-летних наблюд. Метеорол.ст. Омского СХИим. С.М. Кирова/В.К. Иванов, С.В. Иванова, Т.М. Корзухина. — Омск: ОмСХИ, 1970. — 54 с.

7. Кипер ИМ. Селекция и семеноводство раннего картофеля. М., 1972. — 116с.

8. Кокшаров В.П. Селекция раннеспелых сортов и технология выращивания семенного картофеля/Автореф. дис. д-ра с. -х. наук. 06.01.05 Селекция и семеноводство. Новосибирск, 1985. — 40с.

9. Колядко И.И. Селекция картофеля на скороспелость/И.И. Колядко, В.Л. Маханько, Л.Н. Вологдина//Материалы Международной юбилейной науч.—практ. конф., посвящ. 75-летию Института картофелеводства НАН Беларуси. — Минск: Мерлит, 2003. 4.1. С. 34-40.

10. Коняев Н. Ф. Формулы площади листьев некоторых сортов картофеля и их продуктивность/Н.Ф. Коняев, Н.П. Вахрамеев // Науч. тр./Новосиб. СХИ. - 1980. - Т. 131. - С. 21-25

11. Кумаков В.А.Создание моделей сортов сельскохозяйственных растений / В. А. Кумаков // Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. (19-21 окт. 1982 г., г. Одесса). - М., 1982. - С. 35-39

12. Кумаков В.А. Физиологическое обоснование моделей сортов пшеницы. — М.: Агропромиздат, 1985. — 268 с.

13. Рекомендации по разработке модели сорта картофеля для Нечерноземной зоны страны и физиолого-биохимическим методам оценки селекционного материала в практической селекции / Применение физиологических методов при оценке селекционного материала моделирования новых сортов с.-х. культур.- М., 1983. — С. 125-129.

14. Что такое модель сорта?Монография / С.Ф. Коваль, B.C. Коваль В.М. Черпаков, РА. Цильке, С.Д. Богданова — Омск, кн. изд-во ФГОУВПО ОмГАУ, 2005 г. - 277с.

15. Яшина ИМ. Создание и генетическая оценка нового исходного материал картофеля и эффективные пути его использования в селекции: Дис...д-ра с.-х. наук/ИМ. Яшина. — М., ВНИИК, 2000. — 68с.

16. A Model for simulation of potato growth on the plant community level/ Fishman S., TalpazH, WinogradR. e.a.//Agr. Systems, 1985. — Vol. 18. — №2.-P. 115-128

17. A simple model of potato growth and yield. P.2. D.K.L.MacKerron Validation and external sensibility / Agr. Forest Meteorol., 1985. — Vol. 34, № 4. - P. 285-300

18. Dambroth M. Modell einer Kartojfelpflanze mit effektiver Aufband-Ertrag-Relation / Kartoffelbau, 1984. — Jg. 35. — Nr. 6. — S. 260-264

19. FoltynJ. Determination of the quantitative characteristics of wheat and barley ideotypefor Central Europe / Sci. agric. bohemose., 1977. — V.9. — No. 1. - P. 13-19

20. Gilbert AW. The Potato (Assisted by M.F. Barrusand D. Dean) / New York, The MacMillan Company, 1922. — 318p.

21. Haverkort A.J & Kooman P.L. The use of systems analysis and modeling of growth and development in potato ideotyping under conditions affecting yields / Euphytica 94, 1997. — P. 191-200

22. Hru/bka L. Pmispuvek k ideotypu ЬгатЬогщ/Acta Univ. Agr. Fac. Agron. — Bmo, 1977. — R. 25. —И.З. — S. 45-52

23. Jackson, P., M. Robertson, M. Cooper, and G. Hammer. 1966. The role of physiological understanding in plant breeding, from a breeding perspective. Field Crops Res. 49:11-37

24. Morphological ideotypes with high productive capacity in potato breeding/Chiru S., Olteanu G., Bianu Т., Pamfil G. // Biul. Acad. Sc. Agr. Foret, 1988. -Mil- P. 83-88

25. Yin X., Stam P., Kropff M.J. and Schapendonk A.H.C.M. Crop modeling, QTL mapping, and their complementary role in plant breeding/ Agronomy Journal 95, 2003. — P. 90-98.