Наших далеких предков, начавших возделывать землю для выращивания растительных культур, можно назвать первыми селекционерами. Их схема была крайне проста, но эффективна: отбирались и размножались только лучшие образцы.

Сегодня новые сорта выводят ученые, а уходит на это не менее пятнадцати лет. Любые овощные и зерновые культуры должны проделать долгий путь, чтобы попасть на фермерские поля или в руки к обычному дачнику — по сути, всё тому же земледельцу.

Начало пути: от создания до апробации
 
Первостепенная задача селекции — создание новых сортов растений с нужными человеку качествами. Достигнуть поставленной цели можно несколькими способами: к числу традиционных относятся отбор, гибридизация и мутагенез. В первом случае для дальнейшего размножения из группы растений отбираются те, у которых наиболее ярко выражен признак, соответствующий требованиям к будущему сорту, например высокая устойчивость к определенным болезням. При втором подходе ученые скрещивают родительские особи, обладающие различными наследственными признаками, и отбирают лучшие гибридные формы. Изменение во внутренней структуре — мутагенез — происходит под действием ионизирующего облучения, коротковолнового ультрафиолетового и СВЧ (электромагнитного) излучений, различных химических веществ, таких как альдегиды, нитриты, азотистые соединения, или вирусов, чистых ДНК, антивирусных вакцин.
 
Однако это лишь первая ступень в развитии и дальнейшей реализации вновь выведенных сортов. «Селекция и семеноводство — две части одного процесса, где одна не имеет смысла без другой. Каждая из них выполняет определенные функции: первая отвечает за создание новых генотипов, а с помощью второй они поддерживаются “в чистоте”. Если мы вывели сорт и не размножаем его дальше, можно сказать, что это мертворожденное дитя. Мы должны сохранить тот генотип, который выделился в результате испытаний», — отмечает заместитель руководителя по научной работе Сибирского научно-исследовательского института растениеводства и селекции (филиал ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН») кандидат биологических наук Галина Васильевна Артёмова. 
 
Конкурсные испытания: критерии оценки
 
У каждой растительной культуры свой химический состав, который, как и многое в науке, стандартизирован. Если говорить о зерновых, то обязательно определяется клейковина, от качества которой зависит тягучесть теста: чем больше показатели уровня этого вещества, тем воздушнее будет булка. В кормовых культурах, будь то ячмень, овес или горох, обязательно должно быть высокое содержание белка. Что касается овощей, большое внимание уделяется аскорбиновой кислоте, сахарам, нитратам и сухому веществу: чем его больше, тем лучше, так как от его содержания зависит, будет ли, например, у помидора рассыпчатая сахарная мякоть. Здесь стандарт — синоним точности, а собственно вкус, вещь довольно субъективная, проигрывает сухим цифрам биохимического анализа. 
 
Еще один важный критерий оценки — устойчивость растения к болезням. «Мы не выпускаем сорта, которые быстро поражаются. Например, овощи и картошка могут быть заражены фитофторой, из-за которой чернеют плоды, зерновые — мучнистой росой, полностью покрывающей листья, вследствие чего нарушаются важные процессы. Есть такое заболевание, как бурая ржавчина, от него страдают листья растения, что отрицательно сказывается на формировании полноценного зерна. «У устойчивых к данному патогену форм вокруг попавшего на лист возбудителя образуется некрозная зона: клетки вокруг него отмирают, он остается “голодным” и умирает», — рассказывает Галина Артёмова. В СибНИИРС выведена серия новых устойчивых сортов яровой мягкой пшеницы «новосибирская 31», «новосибирская 41» и «новосибирская 61». В природе постоянно появляются новые расы патогенов, селекционеры должны на это реагировать и создавать сорта с такими же новыми генами устойчивости.
 
С 2015 года СибНИИРС стал филиалом ФИЦ ИЦиГ СО РАН, что дало возможность при создании новых генотипов широко использовать маркер-ориентированную селекцию (МОС), где определяют генетические маркеры для каждого определенного признака. Это облегчает задачу, например, когда селекционеры скрещивают один сорт с другим, никто не знает, унаследовал ли «потомок» устойчивость к болезни или нет, нужно вырастить его и испытать. Методы МОС позволяют заранее узнать, содержится ли в структуре нового сорта тот участок гена, который отвечает за устойчивость. Это большой плюс, ученые могут сразу дать оценку полученным гибридным комбинациям и тем самым сэкономить время, которое обычно уходит на то, чтобы вырастить культуру и посмотреть, проявится ли болезнь. 
 
Для внедрения сорта в производство обязательным условием считаются государственные испытания и полученная в ходе этого экспертная оценка: его должны сопоставить с другими районированными (районирование — определение регионов с благоприятными климатическими условиями для произрастания данной культуры. — Прим. ред.) в определенной зоне сортами и решить, выделился ли он по каким-то параметрам по сравнению с предыдущими или нет. В Федеральном законе «О семеноводстве» четко прописано, что реализация семян допускается только в том случае, если они внесены в Государственный реестр сельскохозяйственных достижений. Охранный документ, или патент, должен быть у каждого сорта, как свидетельство о рождении — рожден, значит, зарегистрирован в Госреестре. Это дает гарантированное право возделывать его в конкретной агроэкологической зоне.
 
По словам сотрудников СибНИИРС, перед внешней оценкой они проводят собственные конкурсные испытания, где сравнивают своих «питомцев» со стандартами: всегда есть хороший районированный сорт, но новый должен быть еще лучше. Условия отбора здесь действительно жесткие, уже на первом этапе бракуется до 90 % «участников». 
 
«Далее мы даем сопроводительные рекомендации: например, рекомендуется для возделывания в такой-то зоне, в степной или в подтаежной. Когда создаем сорт, мы уже предполагаем, для какого региона он предназначен. Если у него короткий вегетационный период, то он пойдет для тайги, подтайги, потому что в этих местах благоприятные природные условия для активного роста культуры не продолжительны. Что касается степных районов, там нужны засухоустойчивые сорта с более длинным вегетационным периодом», — объясняет Галина Артёмова. 
 
После того как селекционеры вывели новый сорт, они передают его в так называемое первичное семеноводство, которое разбивается на несколько звеньев: питомник отбора, питомник испытания потомств первого и второго года (ПИП-1 и ПИП-2) и питомники размножения (ПР). Представим участок размером в 1 га, его засевают и выбирают элитные растения, то есть те, которые по внешним, морфологическим признакам соответствуют описанию сорта: например, колосья должны быть определенного морфотипа, окраски и т.д. — это первый этап, или питомник отбора. Из «элиток» высевается ПИП-1, и снова происходит выборка по тем же признакам, изучается каждый отдельный ряд, плохие образцы бракуются, а хорошие идут на семена для ПИП-2. И только после того, как эксперты оценят растения в питомнике испытаний потомств второго года, высевается массив, то есть Р1.
 
Далее приглашаются апробаторы, которые исследуют сортовые посевы и оценивают, соответствуют ли они стандартам и не содержат ли примесей из других культур, так определяется сортовая чистота, или типичность растений, засоренность и пораженность болезнями. Если специалисты не находят нарушений, производители семян получают заверенный Россельхозцентром акт апробации на соответствие сорту. 
 
Из рук в руки, или от гектара до тысячи
 
Сорт прошел внутренние и государственные испытания, получил охранный документ и попал в список Госреестра, что дальше? Начинается его путь к производственникам, к слову, тоже довольно длинный. Размножать культуру начинают в тот момент, когда начинается согласованная работа ученых-селекционеров и производственников, но и здесь размеры засеянных участков вначале не слишком велики, так как стопроцентной гарантии того, что сорт будет высоко оценен потребителями, нет.
 
Существуют различные формы собственности от предприятий вроде холдингов до небольших фермерских хозяйств, которые становятся следующим звеном в цепи распространения новых сортов. Именно эти структуры продолжают первичное семеноводство, приобретая семена из питомников размножения, выращивают суперэлиту, имеющую высокие показатели по урожайности, сортовым и посевным кондициям. Далее — уже известная нам схема: элита выращивается из семян суперэлиты, и на выходе получается потомство отобранных растений с выраженными признаками и свойствами сорта, последующие четыре года урожай дают репродукционные семена (РС1–РС4). Однако со временем ухудшаются их сортовые и посевные качества, поэтому требуется сортообновление — замена семян, то есть вместо РС4 фермеры снова сеют элиту или РС1.  
 

Яровая мягкая пшеница «новосибирская 31», по данным Россельхозцентра занимающая третью строчку в рейтинге 10 лучших сортов России, — пример сорта, который хорошо зарекомендовал себя и пользуется высоким спросом. В Госреестр его внесли в 2010 году, а уже через семь лет было высеяно 130 тысяч тонн зерна, площадь посева занимала примерно 6500 га, что в два с половиной раза больше площади Москвы. Отсюда следует вывод, что сорта, чувствующие себя комфортно во многих регионах страны, распространятся быстрее. 

Бывает и прямо противоположная ситуация — локализованные сорта, которые селекционеры рекомендуют выращивать в определенной зоне, и по понятным причинам занимаемая ими площадь вряд ли сравнится размерами со столицей. «Однако обойтись без них нельзя, — настаивают специалисты. — Да, есть сорта пластичные, широко распространенные, а есть узкоспециализированные. Наша задача — создать полный их спектр, как можно более широкий ассортимент, а хозяйственники пусть сами выбирают, что им нужно. Когда имеется выбор товара, всегда есть на чем остановиться. Мы не можем предложить один или два возможных варианта, поэтому каждый год пытаемся сделать что-то новое».
 
Время — деньги?
 
На создание нового сорта в среднем уходит пятнадцать лет, но в финансовом плане сложно сказать точно, во сколько это обойдется. Бенджамин Франклин утверждал, что время — деньги, и действительно, значительная часть затрат здесь складывается из зарплат ученых, которые на протяжении этого времени трудятся в лабораториях или на полях, остальное — затраты на технику, запчасти и горючее. 
 
Первые селекционеры, создавая новые сорта растений, руководствовались собственными предпочтениями и, может быть, многого не понимали. Сегодня этим занимаются ученые, для которых важны не только внешние признаки того же зерна, но и его внутренний состав и строение. Несколько веков назад в силу развития или не-развития науки человек не задумывался об этом, теперь, как утверждают сами специалисты, дело поставлено на широкую ногу, а судьба каждого семечка зависит от государственной комиссии.
 
Алёна Печура

Источники

Рождение сорта: из научных лабораторий в поля
Наука в Сибири (sbras.info), 25/10/2018

Похожие новости

  • 03/11/2017

    ​​В ИЦиГ СО РАН прошли переговоры о сотрудничестве с Академией сельскохозяйственных наук Китая

    1 ноября ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" посетила делегация представителей китайской науки и бизнеса. Главная цель визита - заключение соглашения о сотрудничестве, в рамках которого должны быть созданы два совместных селекционно-семеноводческих центра, один в Новосибирске (на базе ФИЦ ИЦиГ СО РАН), второй - в Пекине (Институт овощеводства и цветоводства).
    678
  • 08/04/2017

    ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН и Алтайский государственный университет подписали соглашение о сотрудничестве

    Документ был подписан во время совместного совещания, прошедшего в ИЦИГ СО РАН, в котором приняла участие большая делегация из Барнаула во главе с ректором АлтГУ Сергеем Землюковым. Открывая совещание, директор ИЦИГ СО РАН академик Николай Колчанов отметил: — Барнаул является нашим ближайшим соседом среди областных центров.
    1204
  • 22/08/2018

    Ученые опубликовали самый подробный геном пшеницы

    Международный консорциум ученых из 20 стран представил первый полностью аннотированный геном пшеницы с информацией о 107,8 тысячи генов растения. Работа опубликована в журнале Science.
    272
  • 14/11/2016

    Академику Владимиру Солошенко исполнилось 70 лет

    ​Солошенко Владимир Андреевич Солошенко родился 12 ноября 1946 году в г. Черепаново Новосибирской области. Окончил Новосибирский сельскохозяйственный институт в 1970 году по специальности зоотехния. В 1970-1972 г.
    1313
  • 11/08/2016

    Новосибирские ученые-генетики проводят всероссийский картофельный эксперимент

    ​Федеральный исследовательский центр "Институт цитологии и генетики СО РАН" (ИЦиГ, Новосибирск) стал участником целевой комплексной программы по картофелю, которая в соответствии с указом президента России будет реализована с 2017 по 2025 годы.
    1338
  • 17/11/2016

    Продукция селекционеров ИЦиГ СО РАН вызвала интерес на выставке «Дни урожая-2016»

    ​С 9 по 11 ноября 2016 года в МВК "Новосибирск Экспоцентр" в рамках Новосибирского агропродовольственного форума прошло подведение итогов 2016 года для агропромышленного комплекса региона.  В рамках форума также прошел и традиционный праздник - Дни урожая Новосибирской области.
    1187
  • 01/09/2016

    Генетика и геномика растений: совместные исследования более продуктивны

    ​Интервью с заведующим лабораторией молекулярной генетики Института биологии и биотехнологии растений Республики Казахстан, кандидатом биологических наук, ассоциированным профессором Ерланом Туруспековым, участником Международного научного симпозиума "Генетика и геномика растений для продовольственной безопасности" - Ерлан Кенесбекович, как Вы знаете, в нашей стране с 2013 года происходит реформа Российской академии наук.
    1799
  • 29/10/2018

    Селекционеры новосибирского Института растениеводства подвели итоги уборочной

    ​В Новосибирской области подходит к концу уборочная страда. Что удалось вырастить и как избежать потерь урожая в следующем году? Итоги года сегодня подвели селекционеры Новосибирского института растениеводства.
    60
  • 28/03/2016

    Иван Лихенко: «Если твое учреждение реформируют, надо в этом участвовать»

    ​​В этом году Сибирский НИИ растениеводства и селекции отмечает юбилей: одному из старейших научных учреждений Западной Сибири исполняется 80 лет.  О том, с каким багажом СибНИИРС подходит к этой дате и какие задачи стоят перед селекционерами "на будущее", мы попросили рассказать его руководителя, доктора сельскохозяйственных наук Ивана Лихенко.
    1530
  • 31/03/2017

    Академик Николай Колчанов рассказал о развитии Селекционного центра

    30 марта на территории новосибирского Академпарка прошло очередное заседание членов Совета «Сибирской биотехнологической инициативы» (СБИ). СБИ – это программа, объединяющая объекты инновационной инфраструктуры и органы власти Сибирского федерального округа, в целях развития биотехнологий, медицины и фармацевтики.
    1354