Селекционный процесс — это совокупность операций, выполняемых в определенной последовательности с целью выведения сортов (гибридов) сельскохозяйственных растений. Каждый цикл селекционного процесса (от начала работы по выведению сорта до ее завершения) включает в основном три этапа: создание популяций для отбора, отбор элитных растений, испытание их п о т о м с т в. В специальных программах эта схема может видоизменяться.
Все селекционные образцы должны быть промаркированы. В противном случае невозможно проследить родословную образца и сопоставить его оценки в разные годы в поле и в лаборатории. Наиболее рациональна двойная маркировка, когда указывают номер делянки данного года и индивидуальный н о-мер образца, который присваивается на все время работы с ним. Первый показывает год, когда выращены семена, и звено, в котором они получены, второй — родословную образца. Номера делянок могут быть сквозными от коллекции до конкурсного сортоиспытания, а также автономными для каждого звена. В первом случае номера не повторяются, и место любого образца в том или ином питомнике или сортоиспытании можно установить однозначно. Во втором случае нумерация в каждом звене начинается с 1, и место образца может быть определено по сокращенному наименованию звена на этикетке или на пакете (например, КСИ-87 — конкурсное сортоиспытание 1987 г.). Поскольку сокращенное наименование .звена указывают во всех случаях, второй способ лаконичнее — позволяет избежать при маркировке слишком больших чисел.
Комплектация посева — подготовка образцов к посеву и определение их фактического числа, которое предстоит высевать в данном году в каждом звене селекционного процесса.Подготовку к посеву начинают после завершения оценок и браковок в данном звене. Коллекцию составляют из образцов прошлого года, изучение которых еще не закончено, и новых поступлений. Питомник гибридизации включает материнские и отцовские формы, намеченные для гибридизации. Гибридный питомник составляют из образцов, полученных от скрещивания (Fx), и образцов последующих поколений, избежавших выбраковки. Питомник мутантов состоит из образцов различных мутантных поколений. Число образцов в различных звеньях испытания потомств элитных растений определяется количеством образцов в предыдущем звене, оставшихся после лабораторной браковки, а в селекционном питомнике 1-го года — числом элитных растений, отобранных для посева. Конкурсное сортоиспытание комплектуется за счет образцов прошлого года, изучение которых должно быть продолжено, и новых поступлений из предыдущего звена.
Для контрольного питомника и сортоиспытаний, имеющих повторения, первоначально составляют схему посева, в которой указывают расположение образцов в повторениях и ярусах, а затем после подготовки образцов семян для посева — посевную ведомость, в которую образцы записывают в том порядке, в котором их будут высевать.
Когда материал для посева скомплектован, составляют план размещения питомников и сортоиспытаний в поле. Для этого необходимо знать размеры поля, его конфигурацию и особенности. Нуж-«о скопировать план поля, при необходимости увеличив масштаб, € плана селекционного севооборота, которым должно располагать •селекционное учреждение (рис. 8, 9). На плане поля должны быть показаны участки, непригодные для опытных посевов (старые дороги, участки, подтопляемые во время затяжных дождей, и т. д.). С полем для посева яровых культур следует ознакомиться в натуре еще осенью, чтобы уточнить детали, связанные с его особенностями.
Перенос плана посева в натуру называется разбивкой поля. При разбивке пользуются шнурами и землемерной лентой или рулеткой, а прямые углы отбивают с помощью эккера. Границы участка, питомников и сортоиспытаний, полос и ярусов отмечают разбивочными колышками.
Сеялка СР-1 (СР-1М) (рис. 11). Отсчитывают несколько порций семян в расчете на посев рядка 2 м. На земле (асфальте) отмечают начало и конец двухметрового отрезка. Проверяют, соответствует ли высевающий диск культуре. При необходимости заменяют его. Ставят сеялку в начале двухметрового отрезка так, чтобы носок сошника совпадал с начальной чертой. Засыпают в сеялку порцию семян и прокатывают ее (не обязательно погружать сошники в почву) 2 м, останавливая в тот момент, когда пятка сошника совпадет с конечной чертой отрезка. Если в сеялке остались семена, норму высева нужно увеличить, если семян не хватило на весь путь сеялки — уменьшить.
Ручной посев может применяться в ранних звеньях селекционно“ го процесса (/ч, селекционный питомник 1-го года). Использование различных несложных посевных приборов обеспечивает равномерное распределение семян в рядке. Рассмотрим посев под посевную линейку и хлопушкой (рис. 12, 13).
Все селекционные посевы маркируют с помощью полевых этикеток (рис. 14). Распространенный вид этикеток — деревянные строганые колышки, на которых краской или специальной мастикой с помощью штампа наносятся цифры, соответствующие номеру делянки. Применяют также пластмассовые этикетки, на которых номера пишут карандашом, и пластинки из алюминия, приклепанные к железному штырю, на которых выбивают номер.
Длина трех площадок — 28 см-3-84 см.Расстояние от начала делянки до конца первой площадки — 3,82 м + 0,28 м =4,10 м.Расстояние от начала делянки до начала второй площадки — 4,10м + -]-7,65 м — 11,75 м.
Здесь указан самый рациональный порядок работы. При этом разные задачи такого многоцелевого анализа решаются не в строгой последовательности, а как наиболее удобно, т. е. выполнение одной задачи может прерываться выполнением другой. Данные, полученные в результате анализа поражения головневыми болезнями, передающимися через семенной материал, служат и для характеристики устойчивости к ним образца и в качестве одного из сопутствующих показателей при определении сортовой чистоты.
Полевую браковку проводят следующим образом. Селекционер осматривает делянку за делянкой в натуре, а также просматривает оценки, полученные образцами в течение вегетационного периода. По совокупности информации принимает решение О Рис 16- Сноповая эти-браковке или уборке делянки. В первом кегка.
Цель анализа урожайности — выделить образцы, надежно превышающие стандарт по этому показателю. В ранних звеньях селекционного процесса, когда группа образцов составляет блок со своим стандартом, масса зерна каждого образца рассчитывается в процентах к этому стандарту с точностью до 1. Задают определенный уровень урожайности образца, ниже которого он подлежит браковке, например 120 % к стандарту. Этот уровень выбирают так, чтобы после браковки сохранился определенный процент образцов (например, 5 % в селекционном питомнике). Конечно, такой способ сопряжен с ошибками. В частности, если стандарт по какой-либо причине дал малый урожай, все образцы в блоке получают очень высокую оценку и будут отобраны. Поэтому необходима корректировка. Если будут обнаружены блоки с очень высокими урожаями в процентах к стандарту, а абсолютный урожай стандарта окажется низким, следует пересчитать урожай указанных образцов в процентах к стандартам соседних блоков. Если образец обладает какими-либо выдающимися свойствами (высокий процент белка, устойчивость к болезням), то для него следует сделать исключение. Такой образец не подлежит браковке, даже если он несколько уступает стандарту по урожайности.
Тетраплоидные сорта ржи, клевера, гречихи, турнепса и некоторых других культур, а также триплоидные гибриды сахарной свеклы широко используются в производстве. Ведется работа по созданию хозяйственно ценных полиплоидных форм других растений. Чаще всего для получения полиплоидов используют алкалоид колхицин, так как он обеспечивает большой процент полиплоидных форм у всех сельскохозяйственных культур.
Экспериментальный мутагенез как метод получения ценных форм сельскохозяйственных растений прочно вошел в селекционную практику. Используют как физические, так и химические мутагены. В качестве физических мутагенов чаще всего применяют ионизирующее излучение: гамма, рентгеновское и быстрые нейтроны. Сами селекционеры облучением не занимаются. Его проводят специалисты-физики. Удобнее всего облучать сухие семена. Для различных культур рекомендуют разные дозы облучения. Они должны быть на 15—20 % ниже критических (табл. 4).
Эта группа оценок имеет важное значение, так как определяет возможность и эффективность применения машин при возделывании и уборке. Оценивают устойчивость образцов целого ряда культур к полеганию, осыпанию, прорастанию семян на корню и в валках, образцов ячменя — к пониканию, ломкости колосьев, ломкости соломины в узлах, картофеля — на компактность гнезда клубней, развалистость куста и т. д.
Эта группа оценок имеет важное значение, поскольку такие явления, как засухи, суховеи, низкие температуры и т. д., неблагоприятно отражаются на урожае и его качестве. Оценки могут быть выполнены по балльной системе. Часто применяют пятибалльную шкалу. Баллом 5 отмечают образцы, проявившие наибольшую устойчивость, баллом 1 — наименьшую. Применяют и международную систему оценки (см. выше). Устойчивость к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям может быть выявлена и другими способами.
Оценивают селекционный материал на обычном фойе при естественном заражении и в специальных питомниках на инфекционном <фоне. В зависимости от характера поражения устанавливают распространение б о л е з и и (процент заболевших растений), интенсивность п о р а ж е н и я (долю поверхности, объема листьев, стеблей и других органов, пораженных болезнью), т и и пора ж е и и я (особенности поражения).
Селекция на устойчивость к некоторым вредителям (гессенской мухе, пилильщикам, подсолнечииковой моли и т. д.) ведется довольно успешно. В связи с этим оценкам на устойчивость к вредителям придается большое значение. Как и при оценках на поражение болезнями, наиболее полная характеристика дается образцам в конкурсном сортоиспытании. При этом используется методика государственною сортоиспытания.
В успешном решении задачи по повышению качества продукции сельскохозяйственных культур большая роль принадлежит селекции. Успех селекции на качество, под которым понимают химический состав, энергетическую ценность и вкусовые достоинства продукта, используемого в питании человека и кормлении животных, а также технологические показатели у культур, используемых для промышленной переработки, во многом зависит от методик оценки, позволяющих выявлять генетические отличия по признакам качества на разных этапах селекционного процесса. Основную роль играет отбор родоначальных растений, изучение и оценка их по-томств по качественным показателям.
В процессе селекции следует учитывать такие косвенные показатели, которые имеют тесную связь с оценкой прямых показателей качества, определяемых на заключительных этапах, например у пшеницы — размеры и форма зерна, стек лови дность, твердость эндосперма, глубина и форма бороздки и др.
Зерно ржи, так же как и зерно пшеницы, используется для выпечки хлеба, хотя уступает ей по хлебопекарным свойствам. На мелькомбинатах вырабатывают ржаную муку трех видов: 95 %-ную обойную, 87 %-ную обдирную и 63 %-ную сеяную.
В соответствии с направлением селекции оценивают кормовые, продовольственные или пивоваренные качества ячменя. В первых двух случаях имеет значение содержание белка и лизина. У кормового ячменя определяют кормовую ценность путем скармливания лабораторным животным, у продовольственного — выход крупы, ее разваримость и кулинарные достоинства. Пивоваренные качества ячменя оценивают непосредственно путем осолаживания и варки пива. Однако в средних звеньях селекции применяют косвенные оценки: определение пленчатости, энергии и способности к прорастанию и др.
Плод гречихи — трехгранный орешек, который при описании технологических свойств в литературе обычно называют зерном. По развитости ребер плоды разделяют на бескрылые, крылатые и каемчатые (крылья на ребрах сильно развиты, образуют как бы каемку).
Начиная с контрольного питомника можно вести зерновой анализ зерновых бобовых культур. Определяют крупность зерна и вы-равненность его путем рассева на ситах и вычисления процента наиболее многочисленной фракции (к р у п н о с т ь) и двух смежных самых многочисленных фракций (в ы р а в и е н н о с т ь). Типовой анализ позволяет глазомерно выделить различные типы зерна, что характеризует степень однородности образца (определяют процент примеси по массе). У гороха в конкурсном сортоиспытании определяют выход крупы. С ним связан процент семенных оболочек, который может быть установлен еще в ранних звеньях селекционного процесса. Очень важно определение кулинарных достоинств зерновых бобовых культур. Этот анализ выполняют в завершающих звеньях селекции, но имеется метод определения разваримости отдельных зерен, позволяющий судить о ценности образцов уже в селекционном питомнике.
В селекции льна применяют органолептические, инструментальные и технологические оценки. Технологические оценки (оценки в процессе переработки сырья в пряжу) проводят в конкурсном сортоиспытании, когда имеется достаточное количество льносоломы. Комплексной органолептической характеристикой соломы льна и продуктов ее переработки (тресты, трепаного и чесаного волокна) служит номер, устанавливаемый путем сравнения с образцами-эталонами. В селекционном питомнике ограничиваются оценкой цвета соломы и содержания волокна в ней. В лучших образцах может быть определена и расчетная добротность пряжи, которая является косвенной оценкой добротности пряжи, определяемой в конкурсном сортоиспытании.
При оценке растительного материала в селекции часто определяют не количество белкового вещества растений, а содержание так называемого «сырого протеина», в этом случае не проводят осаждения белка, а весь найденный общий азот считают белковым. Без осаждения белкового азота при сжигании в серной кислоте связываются и другие азотистые соединения растений, так называемый свободный азот. Результат получается несколько завышенный, но для оценки и браковки селекционного материала этот способ вполне приемлем.
Стебель — соломина длиной 0,5—2 м, полая или выполненная рыхлой паренхимой, обычно имеет 4—6 узлов, на которых расположены листья, состоящие из влагалища и листовой пластинки. Корневая система мочковатая. Соцветие — сложный колос, стержень которого состоит из члеников. Верхушка каждого членика образует уступ колосового стержня. На каждом уступе сидит по одному колоску. В колоске 2—5, реже — 7 цветков.
Стебель ржи — полая соломина, состоит из 3—7 междоузлий (у некоторых форм — до 15 и более), разделенных узлами. Найдены формы с выполненными верхними междоузлиями. Длина стеблей возделываемых сортов варьирует от 80 до 180 см, а у разных видов — от 30 до 250 см.
Род Ногдеит Ь.— ячмень принадлежит к семейству Роасеае ВагпЬи (Огаттеае . э.) — мятликовые (злаковые). Растения ячменя имеют характерные для злаков особенности, указанные при описании пшеницы. Существенное отличие заключается в том, что у пшеницы на уступе колосового стержня имеется один колосок, а у ¡ячменя три.
Стебель — соломина с двумя-четырьмя узлами и полыми междоузлиями, по форме округлая, неопушенная, зеленого или сизо »го (из-за воскового налета) цвета. Стеблевые узлы широкие (иногда узкие), голые или опушенные, зеленые или окрашенные антоциа-ном.
А — общий вид; Б — расположение колосков: 1 — на центральной ветви, 2 — на боковой ветви.Кукуруза — однолетнее растение. Стебель цилиндрический, с утолщенными узлами, заполнен рыхлой сердцевиной, листья очередные, широкие, с влагалищем, длинной пластинкой и с язычком, корневая система мочковатая (рис. 75).
Род гречиха — Fagopyrum Mill. из семейства гречишные—. Polygonaceae Juss., характеризуется следующими ботаническими признаками.Стебель ветвящийся, высотой от 50 до 200 см, ребристый, с междоузлиями, окраска красиовато-зеленая. В междоузлиях стебель полый, в узлах заполнен паренхимой.
Цветок проса состоит из двух цветковых чешуй, между которыми находятся завязь с двумя кистевидными рыльцами на длинных столбиках и три тычинки. Плод у проса — пленчатая зерновка различной формы. Цветковые чешуи многонервные, гладкие, блестящие и хрупкие, плотно охватывают зерновку, не срастаясь с ней.
Род Р1зиш Ь. представлен однолетними травянистыми растениями. Корень стержневой, глубоко (до 1,5 м) проникает в почву.Стебель округлый, неясно четырехгранный, полый. Длина его в зависимости от сорта и условий произрастания варьирует от 25 до 200—300 см. Обычно полегающий, иногда прямостоячий. Различают стебель простой, когда в его плодущей части цветки и в последующем бобы расположены более или менее равномерно, и фасциированный, в верхней плодущей части плоскорасширенный, узлы у него сближены, цветки и бобы расположены скученно, образуя ложный зонтик. Междоузлия от сильно укороченных до достаточно длинных.
Стебель травянистый или деревянистый, прямостоячий, с моноподиальным или симподиальным типом ветвления, округлый, с опушением или без него.Листья с длинными черешками, пальчатые, сложные. У основания черешка имеется два маленьких и узких прилистника. Листовые пластинки в зависимости от вида лаицетоподобные, удлиненно-овальные и т. д., как правило, опушенные с обеих сторон или •только с нижней. Число их колеблется от 5 до 11, но в большинстве случаев — 7—9. Окраска варьирует от желто-зеленой до темно-зе-.леиой, часто с антоциаиовым оттенком различной интенсивности.
Картофель относится к клубнеплодам, поскольку образует подземные стебли—клубни, с помощью которых вегетативно размножается. К размножению семенами прибегают лишь в селекционной работе при выведении новых сортов картофеля. На клубне имеются почки (глазки), из которых развивается 6—8 стеблей высотой от 45 до 120 см. В пазухах стеблей образуются подземные побеги—столоны, концы которых разрастаются в клубни. Длина столона характеризует тип гнезда (10 — 15 см—скученное, больше 15 см—разбросанное). В узлах стеблей, у их основания, а также в узлах столонов образуются мочковатые корни.
Во многих странах в культуре под названием «рапс» выделяют два типа: польский, или сурепица (В. campestris L., 2/г=20), и аргентинский, или истинный, рапс (В. napus oleifera D. C., 2n—38).Стебель рапса прямостоячий цилиндрический, разветвленный, имеет 9—10 равномерно расположенных боковых побегов первого порядка, а также побеги последующих порядков.