Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости Н. И. Вавилова и его значение в селекции

УДК 631.527

ЗАКОН ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДОВ В НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ Н.И. ВАВИЛОВА И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ В СЕЛЕКЦИИ

Н.С. Шпилев, доктор с.-х. наук, профессор Н.Г. Евсикова, аспирант

ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

Приводится закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и его значение при создании новых культур. Дана характеристика созданных тритикале и промежуточных пшенично-пырейных гибридов по основным биологическим показателям в сравнении с традиционными культурами.

Ключевые слова: Промежуточные пшенич-но-пырейные гибриды, тритикале, эволюция, селекция, полиплоидия, геном, биохимия, технология.

Поиск и объяснение единства и параллельной изменчивости живой материи были сделаны многими философами, учеными 18-19 веков [1,2]. Однако, первым исследователям удалось только раскрыть важность изучаемой темы, а сущность проблемы не стала яснее. И только Н.И. Вавилов [3] на основе анализа огромного количества растительного разнообразия сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, который раскрывал существующие закономерности растительного и животного разнообразия.

Впервые опубликованный в 1920 году, он включал следующие основные положения: виды и роды, близкие между собой, характеризуются тождественными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм для одного вида, можно предвидеть нахождение тождественных форм у других видов и родов; чем ближе расположены в общей системе роды линнеоны, тем полнее тождество в рядах их изменчивости; целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды, составляющие семейство.

Закон Н.И. Вавилова имеет огромное значение в биологии и селекции. Так открытие полиплоидной природы Triticumaestivum (АВД) показывает, что в результате естественной эволюции в одном генотипе соединились геномы А-Т. urartu, B-Ae. lonqissima или Aebicornis, Д-Ае. tauschiisubspstranqulata что обеспечило мягкой пшенице большое внутривидовое разнообразие, расширение ареала, благодаря повышенной приспособленности к условиям среды, появление озимых форм под влиянием деятельности человека, увеличение зимо- и морозостойкости,

Is the law of homologous sériés in hereditary variability and its importance in creating new cultures. Given the characteristics of the created trit-icale and intermediate wheat-parenax hybrids on the basic biological indicators in comparison to traditional cultures.

Key words: Intermediate wheat hybrids, triti-cale, évolution, selection, poliploidiya, genome, biochemistry, and technology.

повышение хлебопекарных качеств, но снижение содержания белка в зерне, снижение устойчивости к грибным болезням и приобретение летальных генов [4].

С другой стороны, открытие Н.И. Вавиловым закона гомологических рядов в наследственной изменчивости показывает историческую закономерность создания тритикале в результате селекции. Тритикале были получены путем скрещивания пшеницы (Triticum) и ржи (Secane). Соединение первой части латинского названия рода пшеницы и второй части латинского названия рода ржи дало наименование полученной культуре.

Несмотря на свою эволюционную молодость тритикале успешно конкурирует с традиционно возделываемыми культурами и в настоящее время в производственных условиях возде-лываются сорта тритикале в тридцати странах мира. Тритикале отличается толлерантностью к неблагоприятным условиям, и особенно к кислотности почвы. Культура лучше переносит промышленное загрязнение и кислотные дожди. Тритикале обладает повышенной устойчивостью к болезням и вредителям, что ведет к снижению употребления фунгицидов, а некоторые линии достигают рекордной урожайности в 125 ц/га.

Высокой урожайностью тритикале характеризуются не только по зерну, но и по зеленой массе. При этом тритикале хорошо вписывается в зеленый конвейер. Технологическая спелость (фазы колошения) наступает на 5-6 дней позже, чем у ржи и тем самым выполняет недобор зеленого корма в этот период. Зеленая масса тритикале, в силу большей устойчивости к мучнистой росе, бурой и стеблевой ржавчине растений, сохраняла зеленый сочный вид и лучше поедалась животными.

Учитывая положительную биохимическую характеристику зерна тритикале, многие ученые указывали на возможность использования его в кормлении животных. Положительные результаты были получены при кормлении свиней. В этом случае с точки зрения обменной энергии тритикале близко к пшенице, уступает кукурузе и превосходит ячмень [5].

При кормлении птицы пшеницей и тритикале были получены сходные результаты. Тритикале может заменить зерно сорго, пшеницу, ячмень в комбикорме в рационах для поросят при этом практически не снижается суточный привес, не увеличивается потребление кормов, а отношение корм/привес остается неизменным. Для взрослых людей питательность белка тритикале превосходит питательность белка пшеницы [6]. Оценивая качество белка тритикале, ржи, пшеницы выявлено, что показатель использования белка (ПИБ) тритикале совпадает с ПИБ ржи и значительно превышает его у пшеницы. Тритикале с успехом может использоваться в качестве корма в рационах цыплят, овец, свиней, мясных и молочных коров заменяя пшеницу, кукурузу, ячмень, сорго.

Повышенное содержание белка и его легкорастворимых фракций, а также наиболее благоприятно сбалансированный аминокислотный состав делают тритикале ценным компонентом в хлебопечении. Однако, допущенные к производственному использованию высокопродуктивные гексаплоидные сорта тритикале, полученные на базе тетраплоидных пшениц, не имеющих генома Д, который по общепринятой гипотезе определяет высокие хлебопекарные качества, а также в результате влияния генома ржи, имеют не высокие технологические показатели. Содержание сырой клейковины в муке тритикале находится на уровне 24,0 - 27,5%, что несколько ниже, чем у мягкой пшеницы.

По мнению А.Е. Пшеничного (1978) [7] на хлебопекарные качества значительное влияние оказывают содержание и соотношение глиадинов и глютенинов, которые при замесе муки тритикале с водой образуют клейкое вещество. В зерне тритикале содержание этих белковых фракций значительно меньше, чем у пшеницы. Отмечено также изменение соотношений этих белковых фракций: у пшеницы 1:1,6, у тритикале 1:1,7. Такие различия белковых фракций способствуют ухудшению теста из муки тритикале. Таким образом, хлеб из гексаплоидныхтритикале характеризуется неудовлетворительным качеством. Использовать положительную биохимическую характеристику тритикале в хлебопечении возможно путем приготовления смесей муки тритикале и сильной пшеницы в соотношении 1:1, в результате чего получается хлеб отличного качества [8].

Уникальным сырьем представляется зерно тритикале для приготовления спирта и пива. Высокое содержание сбраживаемых углеводов в зерне тритикале, азотистых веществ, и хоро-шаяэкстрактивность позволяют сделать вывод о целесообразности использования зерна в бродильном производстве [9].

Таким образом, существующие сорта тритикале показывают, что тритикале за короткий в эволюционном плане срок, благодаря усилию многих ученых превращена в перспективную сельскохозяйственную культуру, которая может возделываться в различных почвенно-климатических зонах, а ее урожай использоваться в различных направлениях. Та скорость, с которой решаются сложные селекционные проблемы тритикале, например масса и выполненность зерновки, позволяют утверждать, что тритикале в ближайшее время станет важнейшей зерновой культурой мира.

Не менее важное значение представляют промежуточные пшенично-пырейные гибриды. В настоящее время современные перспективные формы ПППГ обеспечивают стабильный уровень урожайности зерна и зеленой массы в среднем за 5 лет изучения (2005-2009 гг.) в пределах 25-50 и 600-800 ц/га соответственно. При этом выход сена в весовых единицах зеленой массы в полтора раза выше, чем у озимой ржи [10] .ПППГ характеризуется положительными биохимическими и технологическими показателями, так, если общая хлебопекарная оценка у сорта Московская 39 составила 3,6 балла (содержание клейковины-30,8% второй группы качества, содержание белка в зерне-12,48%) в 2010 г. в условиях полей Отдела отдаленной гибридизации (Московская обл., Истринский район, пос. Снегири), то у образца ПППГ №4015 этот показатель составил 4,6 балла-«отлично» (содержание клейковины-36% первой группы качества, белка в зерне-15,73%). При этом максимальные показатели по содержанию белка в зерне могут достигать 19%, а содержание клейко-вины-более 40%.

Полученный селекционерами закон позволял не только объяснять существующие закономерности, но и прогнозировать результативность селекционных работ, создавать новые культуры, которые в значительной степени повышают эффективность сельскохозяйственного производства.

Список литературы

1. Гете И.В. Избранные сочинения по естествознанию. Издательство академии наук СССР, 1957. Перевод И.И. Канаева под редакцией академика Б.Н. Павловского.

2. Дарвин У. Происхождение видов. М.Селехоизд, 1952.-483с.

3. Вавилов Н.И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Саратов,1920.-16с.

4. Дорофеев В.Ф., Удачин P.A., Семенова J1.B. и др.Пшеницы мира // -Ленинград, ВО «Агропромиздат» Ленинградское отделение, 1987,-559с.

5. Cornejo S., Potocnjak J., Holmes J., Robinson L.W. Comparative nutritional value of triti-cale for swine. J.Animal Sei.36.87.1973.

6. Kiss A. Hexaploidtritikale breeding in Hungary. -Тритикале. Изучение и селекция .//Материалы международного симпозиума,-Л., 1975. С.38-46.

7. Пшеничный А.Е. Как повысить качество зерна пшеницы в Центрально-Черноземной зоне.-Центрально -Черноземное книжное издательство: Воронеж, 1978.-С.5-13.

8. Шпилев Н.С. Тритикале-перспективная культура Брянской области.// Повышение эффек-

тивности производства хранения и переработки-продукции в системе агропромышленного комплекса Брянской области: Тез. докл. научно-производственной конференции. -Брянск. 1989. С. 209-211.

9. Удачин P.A., Камышова Т.В., Веревкин А.Л. Мировой генофонд окто-и гексаплоидных тритикале как исходный материал для создания новых сортов пшенично-ржаных амфиди-плоидов.//Селекционно-генетические основы повышения урожайности зерновых и кормовых культур в ЦЧЗ.: Сборн. научн. трудов.-Воронеж, 1993.С.36-42.

10. Упелниек В.П., Белов В.И., Иванова Л.П.. Долгова С.П., Демидов A.C. Наследие академика Н.В. Цицина - современное состояние и перспективы использования коллекции промежуточных пшенично-пырейных гибридов.// Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012.т.16.№3.-С.667-674.

УДК 633.174:631.527

РЕАЛИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ ИДЕЙ Н.И. ВАВИЛОВА В ИНТРОДУКЦИИ КУЛЬТУРЫ СОРГО НА ПРИМЕРЕ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

A.B. Дронов, доктор с.-х. наук, профессор В.В. Дьяченко, доктор с.-х. наук, профессор ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

Реализация идей Н.И. Вавилова по интродукции растений нашла отражение в научно-практическом внедрении культуры сорго в Брянской области. Изучение коллекции сорго-вых культур позволило выработать подходы относительно правильного подбора видов и сортимента для успешного интродуцирования в Нечерноземье России.

Ключевые слова: интродукция, сорго, коллекция сорговых культур, семеноводство.

Realization of ideas of N.I. Vavilov on plants has found reflexion in scientifically-practical introduction of culture sorghum in Bryansk region. Collection studying sorghum cultures has allowed to develop approaches concerning correct selection of kinds and sortiment for successful introduction in Nechernozemiay of Russia.

Key words: introduction, sorghum, a collection introduction cultures, seed production.

Введение. Н.И. Вавилов (1926) под интродукцией (с латинского тгос1и<Лю - введение) понимал целеустремленную деятельность человека по введению в культуру или в природу в данном естественно-географическом районе растений (родов, видов, подвидов, сортов и форм), ранее в нем не произраставших, или перенос и окультуривание полезных растений местной флоры. Основополагающее значение для интродукции и селекции растений имеют работы Н.И. Вавилова [2], развившего стройное ботанико-географическое учение об исходном материале и разработавшего систематико-географический метод дифференциации внутривидового разнообразия.

В России с начала XX века проводилась плановая интродукция растений, в которой общеизвестную роль с играл Всесоюзный институт растениеводства (ВИР) и лично академик Н.И. Вавилов. Благодаря именно интродукции в России широкое распространение культура сорго, родиной которого считается Африка. На этом континенте возделыванием сорго занимались 5-7 тысяч лет назад. Из Африки сорго было завезено в Индию, а оттуда в Китай [6]. Первичный центр полиморфного рода Sorghum Moench - Африканский (Абиссинский по Н.И. Вавилову). Вторичным центром формообразования некоторых видов Sorghum считаются Индостанский генцентр