66383

СОЗДАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА В СЕЛЕКЦИИ КАРТОФЕЛЯ НА ОСНОВЕ МЕЖВИДОВОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ

Диссертация

Биология и генетика

Обзор исторического пути и современного состояния селекции картофеля на основе межвидовой гибридизации. Использование инцухта в селекции картофеля на основе межвидовой гибридизации. Создание и использование в селекционном процессе многовидовых гибридов картофеля.

Русский

2014-08-17

4.72 MB

17 чел.

  ЛЕНИНГРАДСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ  

                       СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА  “БЕЛОГОРКА”   

          

                                                                                      На правах рукописи

                           

                                                                                            

                                        ЛЕБЕДЕВА

                                            Вера  Александровна

                                    

    СОЗДАНИЕ  И  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ИСХОДНОГО  МАТЕРИАЛА      

       В  СЕЛЕКЦИИ  КАРТОФЕЛЯ  НА  ОСНОВЕ  МЕЖВИДОВОЙ    

                                  ГИБРИДИЗАЦИИ

                        

                      

                     Специальность: 06.01.05 – «Селекция и семеноводство

                                                   сельскохозяйственных растений»

                                        ДИССЕРТАЦИЯ

                               на соискание учёной степени

                                доктора  сельскохозяйственных  наук

                                                                

                          

                                  Санкт-Петербург - 2014   

 

                                                О Г Л А В Л Е Н И Е              

                                                                                                                                                                                                                                                     

                                                                                                                      стр.

Введение…………………………………………………………………………..4

Глава 1.    Обзор исторического  пути и современного состояния

                селекции картофеля на основе межвидовой  

                гибридизации …………………………………..................................9

Глава 2.   Материал и методика исследований……………………………….41

                Результаты исследований…………………………………..............51

Глава 3.    Создание нового исходного материала путём отбора

                среди сеянцев из семян, подвергавшихся  длительному

                хранению…………………………………………………………….51  

Глава 4.   Повышение эффективности селекционного процесса

                за счёт совершенствования способов оценки и отбора

                селекционного материала………………………………………….60

         4.1. Массовая оценка фитофтороустойчивости селекцион-

                ного материала путем искусственного заражения про-

                ростков………………………………………………………………60

         4.2. Отбор форм с разной окраской клубней по семенам…………….65

Глава 5.   Использование инцухта в селекции картофеля на

                основе межвидовой гибридизации………………………………..69

Глава 6.   Создание и использование в селекционном процессе

                многовидовых гибридов картофеля……………………………….89

        6.1. Использование многовидовых гибридов картофеля

                в селекции экологически пластичных сортов……………………102

        6.2. Изучение устойчивости многовидовых гибридов

                картофеля к механическим повреждениям………………………112

Глава 7.   Генетико-селекционная схема создания сортов карто-

               феля на основе многовидовых гибридов………………………….116

Глава 8.   Происхождение и описание созданных сортов и    

                перспективных гибридов картофеля и результаты их     

                внедрения…………………………………........................................122

Выводы …………………………………………………………………………196 Практические рекомендации для селекционных учреждений и картофелеводов…………………………………………....................................197

Список использованной литературы  …………………………………………199           Приложения  ……………………………………………………………………234

     

                                                         Введение

 Актуальность проблемы. Картофель – одна из важнейших сельскохозяйственных культур, характеризующихся широким распространением и разнообразным использованием. Это и ценный продукт питания, и корм для животных, и  сырьё для промышленности.

         До недавнего времени по объёмам потребления картофель занимал в мире четвёртое место после пшеницы, риса и кукурузы. Сейчас, по данным Е.А. Симакова, картофель вышел на третье место.

         Посевные площади под картофелем в Российской Федерации увеличиваются из года в год в хозяйствах всех категорий. Так, в 2007 году общая площадь под картофелем составляла 2069 тыс. га, в 2008 – 2104 тыс. га, в 2009 – 2196 тыс. га (Анисимов и др., 2010). Увеличивается соответственно и валовой сбор картофеля. В 2009 году, валовой сбор составил 31,1 млн. т. И всё же этого не достаточно: среднегодовое количество картофеля, поступающее в Россию по импорту, составляет около 500 тыс. тонн (Анисимов и др., 2010а). Средняя урожайность картофеля в России – 14 т/га – значительно отстает даже от среднего мирового уровня – 17 т/га.

         Потенциальная урожайность сортов картофеля, представленных в Госреестре РФ, достаточно высока и составляет 35 – 50 т/га, успешно конкурируя с урожайностью сортов зарубежной селекции.

         Важным резервом увеличения производства картофеля может  служить выведение новых, более продуктивных сортов картофеля, устойчивых к наиболее распространенным и вредоносным заболеваниям и вредителям, что поможет избежать потерь урожая. В условиях постоянно возрастающей вредоносности большинства патогенов, появления всё новых рас и штаммов, формирования патогенных организмов и вредителей, резистентных к химическим средствам защиты растений, селекция устойчивых к болезням и вредителям сортов приобретает особую актуальность.

Химические методы борьбы являются ещё и дорогостоящими, применение их существенно увеличивает себестоимость продукции, что немаловажно: картофель и без того является культурой с высоким уровнем затрат ресурсов и энергии для её производства. Создание и возделывание устойчивых сортов, способных давать урожай при меньшем числе химических обработок или даже вовсе без них, позволит значительно снизить энергозатраты при производстве картофеля и удешевить его выращивание.

        Ещё одним резервом увеличения производства картофеля является создание сортов, устойчивых к неблагоприятным условиям. В последние годы участились погодные катаклизмы (Haverkort,Verhagen, 2008): периоды жары и засухи сменяются похолоданиями и избыточным увлажнением. Анализируя тенденции, учёные предсказывают глобальные изменения климата. В России следует ожидать возрастания среднегодового количества осадков. Юг России станет более жарким и засушливым. Сибирь и Дальний Восток обретут более тёплый климат. На Северо-Западе следует ожидать теплой, но пасмурной погоды, с большим количеством осадков (Старовойтов, 2009).

         В любом случае картофелеводство нуждается в более устойчивых, пластичных сортах, способных давать высокие урожаи при любых погодных условиях.

         Для решения всех этих задач селекция картофеля нуждается в новом исходном материале, созданном на основе использования всего генофонда.

         В последние десятилетия в мировой коллекции появилось довольно много сортов, несущих гены диких видов картофеля. Однако в происхождении таких сортов принимает участие чаще всего какой-то один дикий вид, реже – два-три, ещё реже – большее число видов, в то время, как более высокой степенью устойчивости и наивысшей пластичностью обладают многовидовые гибриды картофеля. В современных сортах картофеля задействовано пока лишь немногим более двух десятков видов. Описано же в настоящее время более 200 видов рода Solanum L.

         Необходимым условием повышения эффективности селекционного процесса на основе межвидовой гибридизации является использование принципиально новых селекционно-генетических схем, приемов и методов селекции.

 Н.А. Лебедевой (1965, 1969) была предложена генетико-селекционная схема, позволяющая эффективно соединить в сорте гены различных диких видов. Работа по ней ведется параллельно с несколькими дикими видами, каждый из которых скрещивается со специально подобранным селекционным сортом. Гибриды F1 подвергаются инцухтированию и жесткому отбору и после этого вновь скрещиваются с сортами. На основе однократных беккроссов после их инцухтирования, сопровождаемого жестким отбором, получаются селекционные линии. Перекрещивание их между собой приводит к получению многовидовых гибридов картофеля.         

         Цель и задачи исследований.  Цель настоящего исследования -  разработка новых приемов и методов создания исходного материала на основе межвидовой гибридизации картофеля, а также  использование в практической селекции селекционно-генетической схемы, предложенной Н.А. Лебедевой.

         В связи с этим были поставлены следующие задачи исследования:

       - изучить возможность создания нового исходного материала путём отбора среди сеянцев из семян, подвергавшихся длительному хранению;

       - разработать надёжные приёмы отбора сеянцев, устойчивых к

фитофторе, позволяющие сократить затраты материальных ресурсов и повысить эффективность селекционного процесса;

       - изучить возможность отбора форм с разной окраской клубней по истинным (ботаническим) семенам;

        - изучить возможность использования инцухта в селекции  

картофеля на основе межвидовой гибридизации;  

       - оценить продуктивность, устойчивость к патогенам и неблагоприятным условиям выращивания многовидовых гибридов картофеля.        

         Научная новизна исследований.  Впервые установлено значительное расширение генетического разнообразия исходного материала картофеля среди сеянцев из семян, подвергавшихся длительному хранению. Проведена оценка мутантных форм по морфологическим признакам, устойчивости к патогенам и другим хозяйственно-ценным признакам и выявлена возможность использования их в селекционном процессе.

         Впервые изучена возможность определения окраски клубней будущих растений картофеля по генеративным семенам.

         Разработан метод искусственного заражения сеянцев картофеля фитофторой на стадии проростков, позволяющий значительно увеличить масштаб работы.

         Экспериментально проверена селекционно-генетическая схема, предусматривающая широкое использование инцухта и доказана её эффективность.

         Обоснована методика селекции картофеля на повышенную продуктивность, стабильность и пластичность в сочетании с устойчивостью к заболеваниям и вредителям и высокими показателями качества клубней.

 Впервые при выведении ультрараннего сорта картофеля Чароит использован дикий вид Solanum berthaultii Hawk.

Практическая значимость результатов исследований. Показана возможность использования в селекционном процессе форм, выделенных при посеве генеративных семян, подвергавшихся длительному хранению.

Разработаны методы массовой оценки и отбора селекционного материала на устойчивость к фитофторозу.

Изучена возможность отбора форм с разной окраской клубней по генеративным семенам.

Установлена эффективность использования селекционно-генетической схемы, предполагающей широкое вовлечение в селекционный процесс различных диких и культурных видов картофеля, а также использование инцухта на всех этапах селекции.

При использовании данной селекционно-генетической схемы и методов отбора создано 18 сортов картофеля различного хозяйственного назначения. 16 сортов включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ. Два из них – Чародей и Снегирь – районированы не только в России, но и в Республике Беларусь. Два сорта – Весна и Алый парус – районированы в Республике Казахстан. 2 сорта –  Жемчужина и Чароит – проходят в настоящее время Государственное испытание.

         Основные положения, выносимые на защиту:            

  1.  Расширение изменчивости за счет выращивания сеянцев из семян, подвергавшихся длительному хранению, и использование этого нового исходного материала в селекции картофеля.
  2.  Совершенствование методов массовой оценки и отбора гибридного материала картофеля по устойчивости к фитофторозу, окраске клубней на ранних стадиях развития растений.
  3.  Повышение эффективности селекционного процесса за счёт максимального использования генетического разнообразия картофеля.
  4.  Стратегия селекционного процесса, предполагающая широкое  

     использование инцухта на всех этапах селекции.

    5.    Селекционные достижения, включенные в Госреестр РФ.

           Апробация работы. Результаты исследований представлены, доложены и обсуждены на международных и всероссийских научно-практических конференциях (С.-Петербург, 1998; Москва, 1999; Минск, 2003; С.-Петербург, 2009; Чебоксары, 2009; С.-Петербург, 2009; С.Петербург, 2009; Москва, 2009; Чебоксары, 2010; Великий Новгород, 2011; С.-Петербург, 2011, 2012), а также ежегодно на заседаниях Ученого Совета ГНУАП СЗНИИСХ Россельхозакадемии (1997-2002гг) и ГНУ ЛенНИИСХ “Белогорка” Россельхозакадемии (2006-2013). 

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 55 научных  статьях, 3 брошюрах, 1 монографии, в том числе, 20 работ – в научных журналах, рекомендованных Перечнем ВАК РФ.  

На выведенные сорта картофеля получено 16 авторских свидетельств и 8 патентов.

                                               Г Л А В А  1

     ОБЗОР  ИСТОРИЧЕСКОГО  ПУТИ  И СОВРЕМЕННОГО  

      СОСТОЯНИЯ  СЕЛЕКЦИИ  КАРТОФЕЛЯ НА ОСНОВЕ

                        МЕЖВИДОВОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ

Исследования показывают, что картофель был введен в культуру не менее 8000 лет тому назад (Hawkes, 1967). Возникновение культурного картофеля  связано с деятельностью человека. Дикие виды, которые могли быть предками культурных диплоидов, не найдены.

Дикие виды картофеля распространены на юге США, в Мексике и почти по всей Южной Америке. Многие формы диких видов имеют горькие клубни, но первобытные люди начали использовать их в пищу, замораживая клубни, промывая и высушивая. Изготовленное таким образом “чуньо” горечь утрачивает. Сосуды с сушеным чуньо были найдены при раскопке древних могильников в Южной Америке, относящихся ко второму тысячелетию до нашей эры (Hawkes, 1967).

В Америке возникли два центра окультуривания картофеля: на побережье среднего и южного Чили с прилегающими островами, где сформировался  вид Solanum tuberosum L. и в горных андских странах – Колумбии, Эквадоре, Перу, Боливии и Северо-Западной Аргентине.

В Андах возникло два экотипа культурного картофеля: в долинах сформировался картофель, клубни которого не имеют периода покоя; в горах – экотип с выраженным периодом покоя, соответствующим зимнему перерыву вегетации. Картофели обоих экотипов остались в основном на диплоидном уровне (Лехнович, 1973). Полиплоидизация произошла частично у высокогорных форм. Х. Росс (1989) считает, что переход культурных видов с диплоидного на тетраплоидный уровень мог произойти путём митотической полиплоидизации или функционирования нередуцированных гамет.

Основные площади в Андах заняты тетраплоидным видом  S.andigenum Juz. et Buk.. Дж. Хокс (Hawkes, 1963) считает S.andigenum подвидом S.tuberosum.

В Европу картофель был завезен около 1565 года – сначала в Испанию и Италию, затем в Бельгию. Несколько позднее независимо от испанцев картофель завезли в свою страну англичане (Лехнович, 1973). Таким образом, интродукция картофеля из стран Латинской Америки в Европу была неоднократной.

Название – Solanum tuberosum – принадлежит швейцарскому ботанику Бохену (Bauhin). Именно этот вид и, возможно, его подвид ssp. аndigenum и были первоначально завезены в Европу (Жуковский, 1964), где под давлением географических и климатических факторов, а также отбора короткодневные растения картофеля постепенно менялись, приобретая толерантность к длинному дню. Раньше стало наступать созревание, укорачивались столоны, увеличивалась урожайность, клубни становились крупнее, улучшалась их форма (Росс, 1989).

Вначале картофель возделывался в Европе как лекарственное или даже декоративное растение, и лишь через 150 лет превратился в продовольственную культуру. Исключение составляла Ирландия, где картофель довольно быстро стал важным продуктом питания.

Интродукцию картофеля в Россию В.С. Лехнович разделяет на два этапа: первый – стихийное проникновение картофеля на территорию России до 1765 года;  второй – плановое внедрение картофеля по Указу Сената от 19 января 1765 года (Лехнович, 1956, 1973).

Более или менее значительные площади в России картофель стал занимать лишь во второй половине восемнадцатого века. В отличие от Западной Европы, в России картофель с самого начала внедрялся в качестве огородной культуры, а не лекарственного или декоративного растения.

      Первые сорта картофеля в России были “импортными”, однако очень скоро в разных районах страны стали выращивать картофель из генеративных семян и выводить свои собственные сорта.

      Таким образом, начало селекционной работы с картофелем в России можно датировать второй половиной восемнадцатого столетия. Выражалась она прежде всего в клоновом отборе и подборе наиболее подходящих для местных условий форм, полученных при посеве семян. В результате возникло большое количество местных сортов.

Первым русским профессиональным селекционером был Е.А. Грачёв. Используя внутривидовую гибридизацию, он вывел целый ряд сортов, которые получили название “гибриды Грачёва”. Грачёв одним из первых отмечал, что среди сеянцев лишь немногие могут представлять интерес для производства, а остальные подлежат выбраковке. Он же впервые высказал мысль о необходимости районирования сортов (Грачёв, 1867). В дальнейшем работу Е.А. Грачёва продолжил его сын – В.Е. Грачёв.

Основными направлениями селекции в тот период, селекции на основе межсортовой гибридизации картофеля, было выведение урожайных сортов различных сроков созревания, улучшение формы гнезда, клубня, улучшение вкусовых качеств, получение сортов с различной окраской мякоти и кожуры клубней. Этот материал послужил основой для дальнейшего развития селекции картофеля в России.

Будучи завезенным в Европу, картофель как бы “оторвался”на какое-то время от своих болезней и вредителей. Но во второй половине восемнадцатого века в Западной Европе распространился вирус скручивания листьев, что заставило селекционеров, выращивая картофель из семян, отбирать устойчивые сеянцы. Затем, в 30-е годы девятнадцатого века, в Европе впервые появился фитофтороз. А уже спустя десятилетие эпифитотии этого заболевания приняли характер стихийного бедствия. Больше всего от него пострадало население Ирландии, где погиб от фитофторы практически весь урожай. Это послужило причиной экономического кризиса. Не менее одного миллиона человек погибло от голода, значительная часть населения эмигрировала (Букасов, Камераз, 1959; 1972 и др.).

В первой четверти двадцатого века рак картофеля, захватив уже все европейские страны, вплотную подошёл к границам СССР (Лехнович, 1954; Галанова, 1964). В.С. Лехнович указывает три причины массового развития болезней:

   1) встреча картофеля с новыми европейскими паразитами;

   2) завоз паразитов и возбудителей болезней из Южной   Америки в

   Европу, где отсутствуют их естественные враги и антагонисты;   

   3) развитие транспорта, которое способствовало быстрому

   распространению как картофеля, так и возбудителей болезней на

   большие расстояния (Лехнович, 1966).

Распространение болезней поставило перед селекцией картофеля новые, гораздо более сложные, задачи. Ущерб, причиняемый картофелеводству фитофторозом, заставил селекционеров активизировать поиски устойчивых форм. В результате был выведен ряд сортов, получивших затем широкое распространение: в Германии – Эпикур, Мажестик; в Голландии – Бинтье; в США – Ранняя роза и Бербанк.

После того, как в 1910 году эпифитотия рака картофеля полностью погубила многие неустойчивые сорта, усилиями селекционеров в результате межсортовой гибридизации был выведен ряд ракоустойчивых сортов. Так, в Германии были получены сорта Парнассия, Пепо, Берлихинген.

И всё же следствием эпифитотий фитофтороза и рака явились резкие изменения в структуре генофонда: многие восприимчивые сорта и партнеры по скрещиваниям были утеряны, и в целом произошло значительное снижение генетического разнообразия (Glendinning, 1983). К тому же формы, имеющиеся в распоряжении  селекционеров, не обладали достаточным уровнем устойчивости к болезням.

В 1913 году впервые в Европе обнаружена золотистая картофельная нематода (Schick, 1959), очаги которой начали быстро распространяться. Повсеместно распространялись и другие заболевания: макроспориоз, ризоктониоз, парша.

В период первой мировой войны во Францию из США был завезен колорадский жук, но обнаружили его только в 1922 году, когда он успел уже расселиться на такой значительной территории, что его невозможно было ликвидировать (Ларченко, 1955). Для дальнейшего развития – или даже просто существования – картофелеводства необходимы были сорта, устойчивые к болезням и вредителям.

Выход из этого положения одним из первых указал академик Н.И. Вавилов. Его учение о центрах происхождения и опирающаяся на открытый им закон гомологических рядов плодотворная идея о том, что необходимо использовать весь имеющийся по данной культуре генофонд, явились теоретическим фундаментом современной селекции картофеля (Вавилов, 1920/1967, 1938).

По инициативе Н.И. Вавилова, под его руководством и при его личном участии были организованы экспедиции на родину картофеля – в Центральную и Южную Америку. В 1925-26 годы С.М. Букасов обследовал Мексику, Гватемалу, Колумбию. С.В. Юзепчук в 1926-28 годы посетил Перу, Боливию, Чили. Сам Н.И. Вавилов в 1932 году исследовал Мексику, Перу, Эквадор (Букасов, 1966).

В результате этих экспедиций был собран богатый материал, найдены совершенно новые виды: обнаружено 18 новых видов культурного картофеля и десятки видов дикого (Вавилов, 1932/1966).

Затем по следам этих первых вавиловских экспедиций отправились многие экспедиции зарубежных стран: Германии, Англии, США, Швеции, Голландии. Позднее предпринят ряд новых экспедиций и сотрудниками ВИРа. С коллекцией ВИРа несомненно связан значительный успех отечественной селекции картофеля.

При изучении коллекции диких и примитивно-культурных видов картофеля были найдены виды и формы, обладающие различными типами устойчивости почти ко всем болезням и вредителям. Необходимо было освоить этот материал, соединить обнаруженные ценные свойства различных видов методами отдаленной гибридизации и получить новые продуктивные сорта, устойчивые к болезням и вредителям (Вавилов, 1938, 1940/1961).

Использование в селекции картофеля диких и культурных видов помогает добиться не только устойчивости к болезням, вредителям и неблагоприятным факторам среды, но и решить задачи улучшения качества клубней. Клубни многих диких и культурных  видов имеют повышенное содержание крахмала, белка и витаминов.

Витамина С, например, в клубнях культурного картофеля содержится не так много – от 5 до 40 мг % - меньше, чем в овощах или фруктах. Однако за счет того, что картофель употребляется в пищу населением постоянно и в больших количествах, значительная часть потребности в витамине С покрывается именно картофелем. Поэтому увеличение его содержания в клубнях имеет большое значение.

Было установлено, что в клубнях, например, S.andigenum витамина С содержится до 51,8 мг %. К тому же, в клубнях культурного картофеля значительная часть витамина С – до 35 мг % - пропадает при хранении (Метлицкий, 1970). Дикие же виды (S.stoloniferum, S.phureja) теряют при хранении очень незначительное его количество (Иванченко и Иванченко, 1970).

Однако на пути использования диких видов в селекции картофеля встретились серьёзные затруднения. С.М. Букасов и А.Я. Камераз указывают, что многие дикие виды картофеля или совсем не скрещиваются с селекционными сортами, или дают стерильные гибриды.

В.А. Рыбин объясняет причины нескрещиваемости физиологическими различиями дикого вида и культурного сорта (Рыбин, 1935). Аналогичные взгляды высказывает и Хокс (Hawkes, 1958).

Костов полагает, что причины нескрещиваемости различны: во-первых, пыльца может не прорастать на рыльце материнского растения; во-вторых, пыльцевые трубки могут не достигать завязи; в-третьих, может не происходить слияния гамет; в-четвертых, слияние гамет происходит, но зародыш нежизнеспособен (Костов, 1938). Того же мнения придерживаются Г.Д. Карпеченко (1935, 1938), Ливермор и Джонстон (Livermore, Johnstone, 1940), Дионне (Dionne, 1961).

Рядом исследователей установлены причины стерильности межвидовых гибридов: в клетках межвидового гибрида в мейозе отсутствует конъюгация хромосом, униваленты беспорядочно расходятся к полюсам (Лебедева Н.А., 1955; Рыбин, 1958; Баранов, 1958; Жебрак, 1958; Жуковский, 1963). Костов находил, что у отдаленных гибридов F1 в мейозе может быть асиндез – отсутствие конъюгации хромосом, аллосиндез – конъюгация хромосом материнского и отцовского геномов и аутосиндез – конъюгация хромосом своего генома, причём частичный аллосиндез может сочетаться с аутосиндезом (Костов, 1938). У видов, далеко разошедшихся в процессе эволюции, чаще всего бывает асиндез. Лобашев отмечает, что у отдаленных гибридов оба пола обычно стерильны в результате нарушения мейоза и отсутствия нормальной конъюгации хромосом (Лобашев, 1963).

Первым диким видом, который удалось вовлечь в скрещивания с селекционными сортами, был гексаплоид Solanum demissum Lindl. С его участием в Советском Союзе в 1931 году И.И. Пушкаревым был получен первый в мире устойчивый к фитофторозу сорт – Фитофтороустойчивый 8670.

Начались работы с S.demissum Lindl. и в других странах. В Англии эту работу начал Саламан – ему принадлежит одно из первых исследований вопроса о наследовании фитофтороустойчивости (Salaman, 1931), в США – Реддик, в Германии – Мюллер.

Селекция стала вестись на сверхчувствительность – тип устойчивости, основанный на немедленной гибели пораженных грибом клеток растения-хозяина.

В 1936 году в Германии группой исследователей под руководством Мюллера был получен фитофтороустойчивый сорт Бреннерагис с использованием S.edinense – естественного гибрида между S.demissum и S.tuberosum (Ross, 1966). Затем последовала целая серия сортов, полученных в разных странах мира.

Какое-то время все эти сорта были полностью устойчивы к фитофторозу и казалось, что заболевание побеждено. Но прошло немного времени, и устойчивые сорта тоже стали в той или иной степени поражаться фитофторой. Дело в том, что оомицет Ph. infestans очень легко и быстро изменяется под влиянием факторов внешней среды. Изменчивость его проявляется прежде всего в изменении патогенных свойств и приводит к появлению большого количества физиологических рас патогена. Приблизительно то же самое можно наблюдать и в отношении других заболеваний.

Вывод однозначен: селекционный процесс должен проводиться постоянно, чтобы постоянно противопоставлять новым, всё более агрессивным, расам, биотипам и штаммам патогенов всё новые, более устойчивые формы картофеля. Для получения этих новых, более устойчивых форм необходимо вовлекать в селекционный процесс новый исходный материал, использовать новые, более эффективные приёмы и методы селекции. При этом устойчивость к патогенам должна, конечно, сочетаться с другими хозяйственно-ценными признаками – устойчивостью к неблагоприятным условиям, высокой продуктивностью, высоким качеством клубней, хорошей лёжкостью и т.д.

       Многими исследователями разрабатывались различные методы преодоления нескрещиваемости, которые могли бы позволить вовлечь в селекционный процесс всё разнообразие диких видов картофеля. Костов писал (1938), что прививки, кольцевание, тугие перевязки вызывают некоторые изменения в физиологическом балансе растения и могут повышать скрещиваемость. Применялись методы “кусочков рылец”, опыление смесью пыльцы, вегетативное сближение. Но эти методы дают лишь малый процент завязывания гибридных семян и гибриды, к тому же, часто бывают стерильными (Лебедева Н.А., 1950; Чуксанова, 1962).

А.Я. Камераз (1967) для преодоления нескрещиваемости предлагал метод декапитации. Этот метод хорошо известен и широко применяется селекционерами. И.А. Веселовский отмечает, что скрещивание на отрезанных побегах позволяет устранить вредное действие метеорологических условий, позволяет производить скрещивание в более удобной обстановке, что и обеспечивает лучшее ягодообразование (Веселовский, 1965).

Более эффективным методом преодоления нескрещиваемости зарекомендовал себя метод полиплоидии – кратного увеличения числа хромосом. Чаще всего для получения полиплоидов использовался раствор колхицина, который легко проникает в ткани растения и воздействует на клетки в момент деления ядра. При этом наряду с замедлением темпа деления не происходит образования веретена, в результате чего хромосомы не могут разойтись к полюсам. Дальнейшее деление прекращается, и в одной клетке остается удвоенное число хромосом.

       Некоторые исследователи для получения полиплоидов использовали другие полиплоидогенные вещества: аценафтен, аценафтилен и др. (Костов, 1938а; Навашин, 1938; Шмук, 1948).

В нашей стране полиплоиды у картофеля – тетраплоидные растения вида S.rybinii – с помощью колхицина были получены В.А. Рыбиным (1940). Проводились такие работы и за рубежом (Johnstone, 1939; Muntzing, Runquist, 1939; Stelzner, 1941).

        Для каждого вида растений концентрация раствора колхицина, необходимая для удвоения числа хромосом, и время воздействия раствора различны. Слишком длительное воздействие колхицина вызывает отмирание тканей растения, при кратковременном или совсем не происходит удвоения хромосом, или возникают химерные ткани, состоящие из диплоидных и тетраплоидых клеток. Приблизительно такой же результат воздействия наблюдается и при различных концентрациях колхицинового раствора.

У картофеля обработке колхицином подвергают и семена, и клубни. Лучшие результаты даёт обработка колхицином семян, но этот метод не может быть применен к тем образцам, которые семян не образуют.

Н.А. Лебедевой (1965) обрабатывались раствором колхицина и клубни, и семена.

Клубни с ростками помещались в стеклянные бюксы и заливались 2 % раствором агар-агара таким образом, чтобы агар-агар покрывал весь клубень и основания ростков с бугорками корешков. После застывания агар-агара поверх него наливался 0,5 % водный раствор колхицина так, чтобы он полностью покрывал ростки. Затем бюксы помещались в ваккум-эксикатор и из него насосом выкачивался воздух в течение 10-15 минут. В результате из межклетников в ростках воздух выходил, и его место занимал раствор колхицина. После этого в ваккум-эксикатор постепенно впускался воздух, раствор колхицина сливался, клубни извлекались из агар-агара, обмывались водой и высаживались в горшки с питательной почвой.

       В связи с тем, что корневая система не была повреждена, ростки быстро трогались в рост. Позднее побеги отчеренковывались. Большинство из них были химерными, но некоторые оказались полиплоидами.

       Лучшие результаты были получены при проращивании семян на водных растворах колхицина. При этом семя набухает в растворе колхицина, и колхицин проникает во все его клетки. Первое же клеточное деление происходит под действием колхицина, и из такого семени развивается полностью полиплоидное растение.

Сложность заключается в том, что для получения полиплоидов концентрация раствора колхицина для разных видов картофеля различна. Так, например, у видов S.acaule, S.demissum,S.stoloniferum полиплоидные растения были получены при концентрации раствора колхицина 0,5 %. При более высокой концентрации проростки их погибали. У других видов, таких как S.chacoense, S.phureja, полиплоидные растения образуются лишь при концентрации раствора колхицина 0,6-0,7 % (Лебедева Н.А., 1965).

Г.Д. Карпеченко (1935, 1937, 1938) указывает, что с удвоением числа хромосом у растений происходит качественное изменение тканей, которое влияет на процессы оплодотворения и развития семян. Эти качественные изменения могут быть и не адекватны различиям в числе хромосом, они определяют новую скрещиваемость вида. Тетраплоидная капуста Brassica oleracea, по данным Карпеченко, примерно в 100 раз лучше скрещивается с другими видами.

      Карпеченко приходит к выводу, что удвоение числа хромосом – это метод преодоления несовместимости родительских геномов у гибридов. При этом в основе увеличения скрещиваемости лежит возникшее “соответствие” по хромосомной структуре скрещивающихся форм. Карпеченко наблюдал, кроме того, прекращение элиминации хромосом в гибридных зародышах.

Многие авторы наблюдали возрастание скрещиваемости при удвоении числа хромосом у дикого компонента гибридизации и при работе с картофелем. Так, Лэмм (Lamm, 1943, 1953) отмечает, что скрещивания дикого вида S.acaule с селекционными сортами удаются только при удвоении числа хромосом у дикого вида, исходный вид с сортами не скрещивается.

Штельцнер (Stelzner,1949) получил тетраплоидную форму S.polyadenium, которую удалось скрестить с селекционными сортами, тогда как диплоид скрестить не удавалось. Аналогичные данные получены Сваминатаном (Swaminathan, 1950, 1951) при скрещиваниях S.acaule, S.polyadenium, S.chacoense и S.longipedicellatum с сортами S.tuberosum.

Н.А. Лебедевой были получены и изучены полиплоиды 29 видов картофеля (Лебедева Н.А., 1965). Большинство из них вовлечено в скрещивания с селекционными сортами. В дальнейшем в ВИРе работа по получению полиплоидов диких видов картофеля выполнялась Натальей Антоновной Житловой. Ею были получены полиплоиды диких видов картофеля, относящихся к 18 сериям (Житлова, 1969, 1970, 1976). Были доказаны решающие преимущества использования полиплоидов в селекции (Лебедева Н.А., 1959, 1960, 1963, 1966, 1972; Луковникова, 1961; Лобашев, 1963; Лебедева Н.А., Лебедев, 1965; Котова, 1967). Ряд исследователей отмечает, что у полиплоидов устойчивость к болезням и вредителям не только не снижается, а даже усиливается (Лебедева Н.А., 1961; Котова, 1967; Гонтюров, 1955; Ващишина, 1974; Будин, Андрущенко, 1973 и др.).

       Гибриды с полиплоидами обычно фертильны, обладают гибридным гетерозисом и могут быть константны (Лебедева Н.А., 1963, 1965; Rothacker, 1965; Лебедева Н.А., Лебедев, 1965, 1966).

       У гибридов с полиплоидами, несмотря на генетическую отдаленность компонентов скрещивания, мейоз почти всегда протекает правильно, и униваленты встречаются редко, т.к. вследствие удвоенного числа хромосом происходит аутосиндез, т.е. конъюгация между гомологичными хромосомами каждого компонента. Поэтому гибриды с полиплоидами за редкими исключениями фертильны и вполне могут быть использованы в дальнейших скрещиваниях.

Как уже отмечалось выше, помимо повышения скрещиваемости, полиплоиды представляют собой в большинстве случаев более ценный исходный материал для селекции по сравнению с исходными формами.

Большинство хозяйственно-ценных признаков контролируется полигенами (Яшина и др., 1973). При удвоении числа хромосом в два раза увеличивается и доза генов, что вызывает усиление выраженности признаков.

Полиплоидия всегда вызывает расширение приспособительных возможностей растения. Именно этим объясняется широкое распространение полиплоидов в природе и особенно в регионах с неблагоприятными климатическими условиями. “…в своей эволюции,- отмечает П.М. Жуковский (1965),- картофель смог завоевать 5 континентов земного шара на тетраплоидном уровне. Культурные же диплоидные картофели так и не вышли за пределы индейских поселений в Андах Южной Америки”.

      Иллюстрацией повышения приспособительных возможностей у полиплоидов может служить и наше наблюдение, сделанное в 2011 году.

Вегетационный период 2010 года выдался исключительно сухим и жарким. И, возможно, это способствовало сильному прорастанию клубней различных диплоидных форм вида S.phureja в нашей коллекции ещё до их уборки. В результате во время зимнего хранения все они – не только ростки, но и сами клубни – полностью высохли и потеряли жизнеспособность, в то время, как в этих же условиях тетраплоидам S.phureja жизнеспособность сохранить удалось.

В опытах Н.А. Лебедевой (1965) у всех исследованных полиплоидных растений, кроме S.tuberosum, вес надземной и подземной частей оказался значительно (в два раза и более) выше, чем у исходных форм. Причём было установлено, что при скрещиваниях такое увеличение вегетативной мощности передается гибридному потомству.

Значительно возрастает при удвоении числа хромосом и урожайность. Наименьшее увеличение урожайности при удвоении числа хромосом было отмечено (Лебедева, 1965) у видов S.phureja и S.ehrenbergii – на 80 % по сравнению с контролем - диплоидом. У разных же образцов вида S.chacoense урожайность увеличилась в 9, 10, 12 и 20 раз. В 29 раз увеличилась урожайность у октоплоида S.stoloniferum.

Более высокая продуктивность полиплоидных растений связана с большей вегетативной мощностью их, более интенсивной транспирацией в сочетании с интенсивнее идущими процессами фотосинтеза. При скрещиваниях с селекционными сортами полиплоиды передают эти ценные свойства гибридному потомству.

Так, гибриды селекционных сортов с исходным видом S.demissum имеют соматическое число хромосом 2n=60, гибриды с полиплоидами этого вида – 2n=96. Урожайность 60- хромосомных гибридов составляет 20-100 граммов клубней на одно растение, гибриды полиплоидов с теми же сортами дают от 200 до 400 граммов клубней (Лебедева Н.А., 1965). Признак морозостойкости у полиплоидов морозостойких видов не только не утрачивается, но даже усиливается.

Таким образом, полиплоиды диких видов представляют собой вполне доступный (из-за хорошей скрещиваемости с селекционными сортами) и ценный исходный материал для селекции.

Параллельно проводились и другие исследования. Изучалась возможность использования в селекции исходного материала с кратно уменьшенным числом хромосом.

Е.В. Ивановской (1939) от опыления S.tuberosum пыльцой S.phureja был впервые получен дигаплоид картофеля. Изучая мейоз, она пришла к выводу, что редуцированная форма содержит в своем хромосомном наборе два генома, достаточно близких, чтобы осуществить гомологичное притяжение. Другие исследователи (Lamm, 1938; Hougas, Peloquin, 1958, 1960) также получали и изучали дигаплоиды S.tuberosum.

Один из наиболее продуктивных методов получения гаплоидов – гибридизация. Большинство исследователей сообщает об индуцировании гаплоидов культурного картофеля при опылении  тетраплоидов пыльцой различных форм S.phureja. Иногда пыльцу S.phureja подвергают предварительно облучению рентгеновскими лучами (Лаптев, 1965; Пономарева, 1967; Тарасенко, 1967; Будин, Брокш, 1968; Лебедева Н.А., 1968; Suchtelen, 1966). Ивановская (1939) пришла к выводу, что при этом имеет место партеногенетическое развитие зародыша.

Были получены также и гаплоиды S.demissum выделенные при скрещиваниях S.demissum с S.phureja (Bains, Howard, 1950). Полученные растения были тригаплоидами – имели 36 хромосом и по своим признакам напоминали S.demissum.

Иногда гаплоиды могут возникать в близнецовых парах или группах растений – растений, выросших из одного семени (Лебедева В.А., 2010). В этом случае возникновение гаплоидов объясняют закладкой в одной семяпочке двух или нескольких зародышевых мешков, причём один из них нормально оплодотворяется, а другой начинает развиваться без оплодотворения под влиянием первого. Другое объяснение состоит в том, что появление гаплоидных близнецов вызвано развитием синергиды или антиподы (по Тарасенко и др., 1973).

Считают, что применение метода гаплоидии может резко уменьшить необходимые затраты времени и материала при решении задач селекции. Перевод тетраплоидного картофеля на дигаплоидный уровень позволяет достичь в короткий срок высокой степени гомозиготности. Н.Д. Тарасенко с соавторами (1973) полагают, что дигаплоид S.tuberosum, полученный из аутотетраплоида, соответствует тетраплоиду после трёх поколений самоопыления.

       Х. Росс (1989) также считает, что комбинационную селекцию следует как можно дольше проводить на диплоидном уровне с использованием дигаплоидов в качестве рекуррентных родителей. После соответствующего числа возвратных скрещиваний и отбора лучшие междигаплоидные генотипы можно окончательно скрестить с подобранными тетраплоидными генотипами S.tuberosum, обладающими соответствующими признаками.

Исходят из того, что при использовании дигаплоидов S.tuberosum для гибридизации и отборов на диплоидном уровне можно быстро достичь устойчивости к вредителям, расам фитофторы и вирусным болезням, иммунные и сверхчувствительные реакции к которым контролируются простыми менделевскими факторами (Будин, 1972, 1973; Лаптев, 1971; Тарасенко, Скворцов, Лаптев, 1973; Брокш, 1982 и др.).

Однако в наших исследованиях (Лебедева В.А., 1977, 2010) достичь успеха при использовании гаплоидов не удалось - все дигаплоидные растения, которыми мы располагали, оказались полностью восприимчивыми к фитофторозу, хотя межвидовые гибриды, от которых они были получены, отличались довольно высокой степенью фитофтороустойчивости. Все они были миниатюрными, характеризовались скудной урожайностью, восприимчивостью ко всем имевшимся на участке заболеваниям. К тому же, все были полностью стерильными. Возможно, число наблюдавшихся нами дигаплоидов было недостаточным (всего в нашем распоряжении было 74 дигаплоидных растения). Росс с соавторами (Ross, Peloquin, Hougas, 1964), например, сообщает о получении и изучении 665 дигаплоидов. Но и в этом случае только 3 % форм обладали мужской фертильностью, и  5 % - женской.

         Гораздо более эффективным для повышения степени гомозиготности является, на наш взгляд, инцухт. При самоопылении гомозиготность – за счет уменьшения гетерозиготности – уже в первом поколении возрастает вдвое.

         Росс (1989), рассматривая возможность выращивания продовольственного картофеля из генеративных семян вместо посадки клубней, указывает, что культура картофеля из семян могла бы быть выгодной в развивающихся странах, где высокие цены на семенной картофель являются главным препятствием на пути расширения картофелеводства. Неоднородность урожая в развивающихся странах не так важна – всё равно фермеры, например, в Андах, выращивают смесь сортов.

         Препятствием, по мнению Росса, для внедрения культуры картофеля из генеративных семян служит то, что для получения семян следует вручную выполнять опыление цветков, чтобы образовавшиеся семена были гибридными. И такое опыление является очень дорогим и трудоемким процессом. Получение же именно гибридных семян необходимо потому, что семена от самоопыления дают более низкий урожай.

         Снижение урожайности в потомстве от самоопыления является выражением инцухт-депрессии, т.е. снижения жизнеспособности и продуктивности, связанного с инцухтом. Причиной снижения жизнеспособности является наступающая при инцухте гомозиготность по летальным и снижающим жизнеспособность генам. Инцухт-депрессия особенно сильно проявляется в первых поколениях инцухта и снижается в последующих до тех пор, пока не достигнет стабильного инцухт-минимума (Ригер, Михаэлис, 1967).

         Самоопыление быстро очищает популяцию от генов, снижающих жизнеспособность. Вместе с тем с каждым поколением инцухта растения становятся всё более выравненными по отбираемым признакам (Гужов, 2003).

         Подавляющее большинство видов растений приспособлено к перекрёстному опылению. Инцухт для этих растений – ненормальный способ оплодотворения, приводящий к депрессии и вырождению. Многие растения при инцухтировании почти не образуют семян, или этот процесс сопровождается появлением различного рода уродств (Гуляев, 1977).

         Однако значительное число видов растений постоянно размножается путём самооплодотворения, т.е. при самой сильной степени близко родственного разведения. Для таких растений инцухт – нормальный, естественный способ оплодотворения. Никакого снижения жизнеспособности или продуктивности у таких растений инцухт не вызывает. Такими растениями являются, например, бобовые, томат.

         Здесь нелишне вспомнить, что картофель также приспособлен к самоопылению. Пять тычинок цветка картофеля, сложенных в конус, плотно прилегают к торчащему выше их столбику с головчатым рыльцем. Рыльце располагается как раз на той линии, по которой высыпается из пыльников тяжёлая пыльца. Изредка, в порядке исключения, цветки картофеля могут опыляться насекомыми или ветром, но, как правило, осуществляется самоопыление (Денисова, Васильченко, 1981).

         Доказательством того, что при самоопылении у картофеля резкой инцухт-депрессии не наблюдается, является тот факт, что на ранних этапах селекции, как за рубежом, так и в нашей стране, основным методом выведения сортов картофеля являлся отбор среди сеянцев от самоопыления (Жуковский, 1971). Причём иногда такой инцухт был неоднократным.

         Так, Чаунси Гудрич из ягод от самоопыления чилийского сорта Rough purple Chili выделил в 1851 году сеянец, который дал начало сорту Garnet Chili. А в 1861 году уже фермер Бризи из сеянцев от самоопыления сорта Garnet Chili выделил сорт Ранняя Роза (Кустарев, 2001), который стал чемпионом долголетия и известности. По данным Л.И. Костиной (1992), с участием сорта Ранняя Роза было выведено 816 сортов. Сам же сорт Ранняя Роза вплоть до настоящего времени возделывается и в США (Наумов и др., 1981), и на территории бывшего СССР. Так, несколько лет назад нам были переданы клубни сорта Ранняя Роза, привезённые из Крыма жительницей деревни Курковицы Волосовского района Ленинградской области. Там этот сорт возделывается до сих пор под названием “Американка”.

         Позднее из потомства от самоопыления сорта Ранняя Роза были получены сорта Кобблер и Бербанк.

         Впервые в нашей стране изучение самоопыленных линий картофеля проводилось А.П. Герном (1934, 1940). В то время генетическое разнообразие картофеля можно было свести к нескольким генеалогическим группам. А.П. Герн пытался преодолеть расщепление с целью получить материал, пригодный для выращивания из генеративных семян. Герн указывает, что расщепление по скороспелости практически оканчивается в 3-4 генерации. Расщепление по окраске клубней продолжается до 6-7 поколения от самоопыления. По урожайности потомство самоопыленных линий также оказывалось более однородным. Но в целом урожайность таких линий была значительно ниже урожайности исходных сортов. Так, потомство сортов Юбель и Свитязь давали всего 30 % от урожая исходных сортов. Такие линии из-за утраты гетерозиса даже после скрещиваний имели резко сниженную урожайность. Подобные исследования проводились и за рубежом (Krantz, 1946). Кранцем было показано, что если урожай материнского гибридного растения принять за 100 %, то урожай сеянцев от самоопыления последовательно снижается до 19 % в шестом поколении. Приблизительно такие же данные были получены и А.Х. Фединым (1953). В его опытах при посеве семян от самоопыления урожай клубней с каждой последующей генерацией уменьшался, а урожай ягод увеличивался.

         Шик и Хопфе (Schick, Hopfe, 1962) показали, что урожайность картофеля является полигенным признаком, и расщепление по урожайности выражается широким вариационным рядом. Урожайность отдельных гибридов в потомстве выходит за пределы урожайности родителей, однако кривые урожайности обычно показывают асимметрию в сторону низкой урожайности, что позволяет делать вывод о полигенном и рецессивном наследовании признака урожайности.

         В НИИ картофельного хозяйства также изучалось потомство от скрещивания и самоопыления различных сортов (Яшина и др., 1973). При этом в разных семьях были получены значительные отличия как по среднему показателю урожайности, так и по степени изменчивости этого признака. У большинства гибридов в потомстве урожайность была ниже, чем урожайность родителей. Средняя арифметическая урожайности в потомстве была в 2-3 раза ниже, чем урожайность родителей. Доля высокоурожайных гибридов (урожайность которых была выше урожайности родительских форм) составляла 1,5-1,6 %. Авторы приходят к выводу о контролировании урожайности многими как доминантными, так и рецессивными генами, от сочетания которых и зависит её проявление. Исследователи считают, что наиболее высокой урожайностью обладают, видимо, гибриды, гетерозиготные по всем или большинству признаков (Яшина и др., 1973).

         К такому же выводу приходит Н.Д. Гончаров (1977). Несколько раньше (1966) им была установлена высокая положительная корреляционная зависимость между урожайностью родительских форм и урожайностью гибридного потомства: в потомстве урожайных родителей число урожайных гибридов было выше, чем в потомстве малоурожайных родителей.

         В настоящее время сорта картофеля являются чаще всего межвидовыми гибридами и, следовательно, материал, подвергаемый инцухту, отличается значительной генетической разнородностью.

         А.А. Подгаецкий и В.В. Гордиенко (2008), изучая урожайность популяций от самоопыления сложных межвидовых гибридов и стандартных сортов картофеля, отмечают, что потомство межвидовых гибридов характеризовалось более высокой урожайностью по сравнению со всеми стандартами, в частности с сортом Луговской. К сожалению, исследователи не приводят сравнения урожайности потомства от самоопыления с урожайностью исходных форм.

Многими исследователями проводились работы по  расширению генетического разнообразия исходного материала картофеля путем получения различных экспериментальных мутаций. Первая работа по экспериментальному мутагенезу была опубликована в нашей стране ещё в 1935 году (Асеева, Благовидова, 1935).

В 60-е годы двадцатого века были активизированы исследования действия на картофель химических мутагенов, а также возможности получения экспериментальных мутаций путём рентгеновского и гамма-облучения.

В качестве химических мутагенов чаще всего использовали этиленимин, этилметансульфонат, диметилсульфат и нитрозоалкилмочевину.                

Этиленимин влияет на такой важный признак, как урожайность. В опытах Н.Д. Тарасенко (1964) обработка семян от самоопыления сорта картофеля Камераз-1  0,1 % раствором этиленимина вызвала подъём верхней границы изменчивости у потомства с 1,76 кг в контроле до 3 кг в М1. В эксперименте И.М. Яшиной и О.А. Першутиной (1968) обработка семян от самоопыления сорта Агра раствором этиленимина более низкой концентрации (0,007 %) расширила пределы изменчивости в популяции по урожайности от 0,1-1,27 кг в контроле до 0-2,1 кг в М1. Кроме того, наблюдалось увеличение в результате обработки массы надземной части сеянцев (до 4,4 раза по сравнению с контролем).

      При обработке клубней сорта Веселовский 2-4 раствором диметилсульфата (концентрации от 0,016 до 0,05 %) всходы появлялись позднее, но растения были более урожайными и раннеспелыми (хотя сильнее поражались вирусами Х и К). Кроме того, наблюдалось изменение длины столонов – как в сторону увеличения,  так и в сторону укорачивания (Веселовский, Храбров, 1966; Храбров, 1968).

И.А. Веселовский и С.Е. Храбров (1966) обрабатывали также клубни нитрозоэтилмочевиной и нитрозометилмочевиной. При этом увеличивалось число пробудившихся почек в прорастающих клубнях, увеличивалось число побегов. Ботва во всех вариантах опыта развивалась интенсивнее, чем в контроле. Наблюдалось увеличение урожайности (прибавка до 35 %) и при этом снижалась доля мелких и уродливых клубней.

В опытах И.М. Яшиной и О.А. Першутиной (1968) обработка семян от самоопыления сорта Агра раствором нитрозометилмочевины индуцировала появление в потомстве повышенного числа растений, сочетающих высокую урожайность и крахмалистость, тогда как обычно эти признаки связаны отрицательной корреляцией. И.М. Яшина и О.А. Першутина отмечают, что воздействие на семена разных видов Solanum 0,025 % нитрозометилмочевины вызывало появление хромосомных перестроек в 6,6 – 15,7 % митозов, причем обнаружилась прямая зависимость между уровнем плоидности и числом перестроек. Число перестроек, приходящееся на одну хромосому, было приблизительно одинаковым, лишь несколько уменьшаясь с возрастанием числа хромосом (Першутина, Яшина, 1968).

       Имеется также довольно большой фактический материал, иллюстрирующий действие различных видов радиации, хозяйственную значимость индуцированных изменений и перспективность их использования в селекции.

Высокие дозы радиации часто дают больше мутаций, однако среди них обнаруживается мало хозяйственно-ценных форм. Объясняется это, видимо, тем, что высокие дозы обычно вызывают несколько мутаций в одной и той же клетке. При этом на каждое положительное отклонение приходится большое число отрицательных, поэтому вероятность сочетания двух или нескольких полезных мутаций крайне мала. Большинство исследователей считает близкими к оптимальным дозы 3-4кр для клубней и 15кр для семян. Их применение дает хозяйственно полезные мутации (Тарасенко, 1964, 1965; Соломко, 1966, 1969; Тарасенко, Скворцов, 1973).

      Данные Роера (Roer, 1967), правда, противоречат данным упомянутых выше исследователей. В его опытах после облучения клубней в дозе 3,2кр все полученные мутанты уступали по хозяйственной ценности исходным формам. Дело, видимо, в том, что облучению подвергался генетически различный материал. Облучение рентгеновскими и гамма-лучами расширяют пределы изменчивости по всем количественным признакам. В опытах Н.Д. Тарасенко (1963) максимальная урожайность растений вегетативного потомства сеянцев из облученных семян (15кр) составила 2,5 кг против 1,76 кг в контроле. Кроме того, повысилось максимальное содержание белка в опытной группе до 2,1 % (в контрольной группе – 1,9 %). Получены и мутации, у которых наблюдается изменение восприимчивости к болезням. Так, у сорта Эпрон получены мутации, устойчивые к фитофторе и раку (Соломко, 1966), а у сорта Берлихинген при облучении гамма-лучами получены формы, свободные от вируса S (Тарасенко, 1965).

     В 30-х годах прошлого столетия М.С. Навашиным (1933, 1934) изучались сеянцы различных видов ржи и Crepis, полученных из семян, подвергавшихся длительному (6-7 лет) хранению. При этом было обнаружено, что в большинстве случаев у сеянцев, полученных из старых семян, на ранних стадиях развиваются семядоли, но ненормально растут корешки. Либо корешков нет вовсе, либо они растут медленно, не обнаруживая геотропизма, и их кончики начинают отмирать. Большая часть сеянцев погибала на стадии семядолей. Развитие выживших растений из старых семян шло неоднородно: одни давали рост и внешне выглядели нормальными, другие оставались карликовыми, третьи развивались ненормально (разные части растения различались по характеру развития).

      Цитологическое исследование, проведённое М.С. Навашиным, показало, что почти все они были хромосомными мутантами. Часто изменённые хромосомы содержали не все клетки растения, а только часть их, а это, по мнению автора, указывает на то, что мутации произошли уже в зародыше, в период хранения, зигота же в своё время была нормальной. На основании этих исследований М.С. Навашин приходит к выводу, что в покоящихся семенах происходят какие-то внутренние процессы, в результате которых возникают хромосомные мутации. Процент мутаций тем выше, чем старше семена. В ряде случаев из семян не вырастало ни одного нормального растения.

      М.С. Навашин выражает уверенность, что при старении семян возникают не только хромосомные, но и генные мутации (Навашин, 1933, 1934).

     В любом случае расширение границ изменчивости и создание нового исходного материала представляет особый интерес для селекции картофеля. В последние годы Е.А. Симакову (2010) путём применения ионизирующей радиации, позволяющей индуцировать рекомбинантные формы, характеризующиеся сочетанием высоких показателей количественных признаков (урожайность – крахмалистость, скороспелость – крахмалистость), удалось выделить новые ценные исходные формы, которые были вовлечены в селекционный процесс.

Основной задачей селекции картофеля является создание сортов, способных давать стабильно высокие урожаи качественной продукции в годы с любыми погодными условиями и способных противостоять наиболее распространенным и вредоносным заболеваниям и вредителям. Причём даже высокой степени устойчивости к какому-то одному заболеванию недостаточно.

Растение картофеля может быть одновременно поражено сразу несколькими патогенами и вредителями. Причём заражение каким-то одним заболеванием может провоцировать заражение другими патогенами, что приводит к значительному увеличению ущерба, причиняемого заболеваниями. Так, Л.А. Кузнецова (2005) наблюдала увеличение поражемости растений картофеля (до 2,3 раза) ризоктониозом в случае заражения растений вирусами. Чтобы сорт мог иметь право на существование, он должен обладать комплексной устойчивостью.

Ещё Н.И. Вавилов (1940/1961) отмечал, что у каждой культуры десятки болезней и вредителей, каждая из которых имеет несколько физиологических рас. Поэтому особенно важно иметь сорта, устойчивые сразу к комплексу паразитов. Дикие виды,- подчеркивал Н.И. Вавилов,- иммунные к одному заболеванию, могут быть иммунны и к другим.

Эти замечания Вавилова служили и служат основой для организации селекционного процесса на комплексную устойчивость.

Такая работа может идти в двух направлениях:

  1.  Использование в селекции образцов диких видов, обладающих комплексной устойчивостью.
  2.  Получение многовидовых гибридов.

Первые успехи в селекции комплексно устойчивых сортов картофеля были достигнуты ещё в середине прошлого века. Так, Петерсон и Хукер (Peterson, Hooker, 1959) сообщают о выведении нового сорта Тава, устойчивого к фитофторе, вирусу Х и парше.

С.М. Букасов (1957) сообщает, что в Германии при использовании видов S.acaule, S.stoloniferum, S.andigenum и селекционных сортов получены гибриды, устойчивые к вирусам Х, У, А и к золотистой картофельной нематоде.

К сожалению, постоянно идущий эволюционный процесс вызывает появление всё новых рас, штаммов, патотипов патогенов, всё новых форм вредителей. Новые расы фитофторы, например, наносящие всё более значительный ущерб, постоянно появляются как у нас в стране – особенно в европейской части (Еланский и др., 2007), - так и за рубежом – во Франции, Норвегии, Швейцарии и Великобритании (Flier et al., 2007).

Согласно данным американских ученых, центрами происхождение нематоды видов G.rostochiensis и G.pallida являются Перу, Боливия и Север Аргентины (Brodie et al., 2000). Исследования Гренье с соавторами показали, что все европейские популяции цистообразующих нематод имеют перуанское и боливийское происхождение (Grenier et al., 2001). И в то же время молекулярное изучение показало, что популяция G.pallida и G.rostochiensis из Южной Америки отличаются генетически от популяции из Европы (Hockland et al., 2012).

Увеличению разнообразия рас фитофторы могут способствовать химические обработки. Так, Гровесом и Ристано (Groves, Ristano, 2000) при обработке металаксилом штаммов Ph. infestans in vitro было отмечено появление самофертильности.  

В результате вчера ещё устойчивые сорта начинают в сильной степени поражаться теми или иными заболеваниями. Селекционерам же приходится постоянно решать всё те же задачи создания комплексно устойчивых сортов, обладающих одновременно и высокими хозяйственными качествами.

Разными исследователями решались и решаются эти задачи по-разному.

Так, К.З. Будин (1986) отмечает, что когда в гибридизацию привлекаются дикие виды, несущие наряду с устойчивостью к патогенам и экстремальным факторам среды и такие негативные для нас признаки, как длинные столоны, мелкие клубни, фотопериодическая реакция на длину дня, некультурная форма клубней и плохие кулинарные качества, необходимо применять метод беккросса. В первом (F1) поколении отбирают клоны с наибольшим проявлением комплекса положительных свойств и такие клоны опять скрещивают с сортом. В полученном потомстве (В1) опять отбирают растения с положительными признаками и вновь скрещивают с тем же или другим сортом, получая В2. Из потомства второго беккросса иногда удается отобрать клоны, которые затем становятся сортами. Если же во втором беккроссе (В2) выделить клоны с комплексом положительных качеств не удается, то продолжают повторные скрещивания с сортами для получения третьего (В3) или четвертого (В4) беккросса.

Можно применять и другую разновидность беккросса, при котором получают первое поколение (F1) и отбор в нём не производят, а получают второе поколение (F2). В F2 происходит сильное расщепление, что облегчает отбор растений с нужным генотипом. Такие растения выделяют и скрещивают с сортом, получая первый беккросс (F2B1). В потомстве опять производят отбор растений с комплексом полезных свойств. Их опять скрещивают с сортом для получения второго беккросса (F2B2). Такой метод чередующихся самоопылений и беккроссов, по мнению автора, обеспечивает большую надежность передачи генов.

Несколько раньше (1972) приблизительно такая же селекционная схема предлагалась С.М. Букасовым и А.Я. Камеразом. Эти исследователи отмечают у ряда форм S.andigenum наличие инкубационной устойчивости к фитофторозу, устойчивости к картофельной нематоде, некоторым расам рака и других ценных признаков. Однако, считают они, при скрещиваниях диких видов только с S.andigenum не избежать плохой формы клубней, невыравненности гнёзд, часто длинных столонов, сильной пигментации и т.д. Но замена в сложных гибридах одного скрещивания с S.tuberosum скрещиванием с S.andigenum иногда увеличивает среднюю урожайность в семье. Иногда при этом увеличивается и число сеянцев с более крупными клубнями.

А скрещивание между собой различных гибридов S.demissum в их исследованиях привело к тому, что в потомстве подобных гибридов значительно возросло количество растений, более устойчивых к фитофторозу, что,  однако, имело место только при тщательном подборе для скрещиваний наиболее устойчивых к вирулентным биотипам компонентов-гибридов S.demissum.

П.И. Альсмик (1979) длительное время использовал ряд форм S.andigenum в селекции на повышение крахмалистости и в результате пришел к выводу о целесообразности и полезности скрещиваний сортов с этим видом для получения новых урожайных крахмалистых сортов с полевой устойчивостью к фитофторозу и вирусам. Он констатировал, что хозяйственно-ценные гибриды выщепляются в первом или втором беккроссе.

Некоторые исследователи, отмечая, что многие диплоидные дикие виды не могут напрямую скрещиваться с S.tuberosum, предлагают вовлекать их в скрещивания с помощью видов- посредников. Так, Дионне (Dionne, 1963) сообщает, что удалось получить гибрид устойчивого к фитофторозу S.bulbocastanum c S.acaule, который затем удалось скрестить с S.phureja. Хермсен (Hermsen, 1982) приводит данные о совместимости с S.tuberosum устойчивых к фитофторозу гибридов S.verrucosum c S.bulbocastanum.

Однако Фон Вангенхайм (Von Wangenheim K.-H., 1954) гораздо раньше сообщал о том, гибридизация с S.tuberosum таких тетраплоидных видов, как S.acaule и S.stoloniferum редко бывает успешной из-за сложностей в развитии эндосперма, но этот недостаток вполне может быть преодолен путём обработки их колхицином.

Росс (1989) отмечает, что геномы тетраплоидных и гексаплоидных диких видов прошли в какой-то степени автономное развитие. Это несколько отдалило их от основного генома диплоидных видов и S.tuberosum. Однако программы комбинационной селекции удается осуществлять почти без осложнений, проводя замену нежелательных генов на нужные, так что после 4-6 поколений беккроссов формируются практически полностью “культурные” геномы.

И.М. Яшина (2003) также считает, что хозяйственно-ценные гибриды (потенциальные сорта) выделяются после 3-6 возвратных скрещиваний, в зависимости от генетических особенностей диких видов и подбора сортов, используемых для получения беккроссов.

Е.А. Симаков с соавторами (Симаков, Яшина, Склярова, 2007) установили, что подбор компонентов для возвратных скрещиваний позволяет управлять процессом интогрессии ценных генов в селекционные сорта. Скрещивались беккроссы, полученные от разных источников, которые в возвратных скрещиваниях участвовали в виде беккроссов В1. Таким путем было достигнуто увеличение генетического разнообразия исходного материала. Применение, по их мнению, в возвратных скрещиваниях ранних сортов ускоряет процесс беккроссирования, но снижает уровень полевой устойчивости к фитофторозу. Среднепоздние и поздние удлиняют продолжительность беккроссирования, но повышают устойчивость беккроссов к фитофторе и содержание крахмала в клубнях. В их опыте из 3 форм F2Bn, происходящих от S.stoloniferum, от одной после скрещивания с ранним сортом Оберарнбахерфрюе сразу был получен сорт Чернский. От другой, скрещенной со среднеранним сортом Агрономический, через 1 поколение выведен сорт Брянский ранний. Использование третьей формы при скрещивании со среднеранним и затем с поздним сортом Берёзка удлинило процесс беккроссирования. Только после трех возвратных скрещиваний была создана группа сортов (Голубизна, Осень, Скороплодный, Эффект, Рамзай).

А.И. Терещенко (1966) отмечает, что путем получения межвидовых полибеккроссов, скрещивая их между собой, иногда с использованием предварительно полученных самоопыленных линий, можно создавать исходный материал со всё большим комплексом нужных качеств, приближая его к гомозиготности по ведущим признакам.
      Ю.Г. Тринклером в Горьковском сельскохозяйственном институте проводилась работа по выведению сортов, приспособленных к выращиванию из генеративных семян (Тринклер, 1961, 1964, 1968). Для поддержания нормальной жизнедеятельности и урожайности использовалось скрещивание между собой гибридных сеянцев внутри популяции, а также сеянцев от однократного самоопыления. В работе использовались как сорта
S tuberosum, так и сорта и гибриды, полученные с участием диких видов. Последние были выделены в отдельную популяцию. При грунтовых посевах проявилось преимущество популяции с участием диких видов. Результатом работы явилось увеличение процента ягодообразующих форм, увеличение веса генеративных семян и некоторое увеличение урожайности клубней популяций.

Исследования, направленные на изучение возможности коммерческого использования истинных семян картофеля проводились и за рубежом. С 1985 года примерно в 40 странах было организовано проведение международных испытаний созданных и отобранных в Перу гибридных популяций (Barone, Carputo, 1994). Но в дальнейшем объём исследований был уменьшен из-за низкой эффективности производства картофеля из настоящих семян.

Во ВНИИКХ (Кучумов, 2008) получен сорт-популяция Гибридный ВК-1, который был внесён в Госреестр. 90 % его сеянцев устойчивы к раку картофеля, 40-45 % растений имеют белые цветки, 55-60 % - красно-фиолетовые. Семена получают путём опыления пыльцой отцовских форм, собранной в стеклянную трубочку, женских цветков без кастрации.

      Линдхаут с соавторами (Lindhout et. al., 2011) доказывают принципиальную возможность селекции F1- гибридов картофеля, базирующуюся на проведении обратных скрещиваний с гомозиготным родителем, обладающим геном, подавляющим самонесовместимость.             

      Белорусскими исследователями Н.Н. Гончаровой и А.И. Войтехович (2007) было проанализировано наследование продуктивности у картофеля в потомстве самоопыленных линий четырех инбредных поколений (в скрещиваниях использовано 5 линий первого инбредного поколения, 3 линии второго, 3 линии третьего и 1 линия четвертого инбредного поколения). При этом установлено, что вероятность получения гетерозисного потомства максимальна при использовании линий 3-го и 4-го инбредных поколений в качестве обоих родителей либо только в качестве опылителей. При использовании инбредного материала в качестве материнских форм вероятность гетерозисного потомства возрастает с углублением инбридинга. В семьях, где обоими родителями служили линии первого и второго инбредных поколений получить истинный гетерозис авторам не удалось.

Какими бы перспективными ни были вовлекаемые в селекционный процесс виды, работа не должна вестись с каким-то одним видом. Каждый из видов, имея ряд положительных признаков, имеет и отрицательные черты. Кроме того, некоторые исследователи считают, что гены, например, устойчивости к фитофторозу, у разных видов картофеля имеют разную природу (Malcolmson, Black, 1966).

В опытах В.А. Колобаева (2007, 2008, 2009) гибриды диких видов Solanum с селекционными сортами показали высокую горизонтальную устойчивость к фитофторозу. Комбинирование в них генов от пяти видов усилило проявление устойчивости и тормозило размножение патогена.

А.А. Лебедев (1968) наблюдал в своих исследованиях усиление морозостойкости гибридов в том случае, если в их происхождении, кроме S.tuberosum, участвовали и S.acaule, и S.vernei. Морозостойкость гибридов S.acaule была немного ниже морозостойкости трёхвидового гибрида, а гибриды с участием только S.vernei и вообще обладали лишь слабой степенью морозостойкости.

Начиная с последней четверти прошлого века, селекция картофеля, особенно за рубежом, характеризуется постоянно расширяющейся интрогрессией генов диких видов. В США, Нидерландах, ФРГ, Канаде появляются сорта несущие гены 5-7 различных видов картофеля. Таков, например, немецкий сорт Cordia, содержащий гены S.andigenum, S.demissum, S.spegazzinii, S.stoloniferum, S.acaule, S.tuberosum и канадский сорт Conestoga, в котором собраны гены двух культурных видов – S.phureja,  S.stenotomum и 5-ти диких – S.acaule, S.demissum, S.kurtzianum, S.microdontum и  S.toralapanum (Росс, 1989).

В последней четверти прошлого века были активизированы работы по биотехнологии картофеля, целью который является создание форм с заданными признаками и свойствами. Считается, что генная инженерия позволяет получать комбинации генов практически любого происхождения и в любом сочетании (Whisson et. al., 2011 и др.). Примером может служить создание сортов, устойчивых к колорадскому жуку, экспрессирующих инсектицидные белки Bacillus thuringiensis (Bt). Эти белки обладают селективным действием против узкой группы насекомых. Cry-белки присоединяются к специфическим участкам клеток пищеварительной системы насекомых. При поступлении воды эти клетки разбухают, что приводит к гибели насекомых. Таким образом была создана серия сортов картофеля Ньюлив. Защитный белок, экспрессируемый растениями Ньюлив, воздействует лишь на насекомых, питающихся листьями (по Мордковичу, 2000). Однако ни одного трансгенного сорта картофеля в Российской Федерации пока не районировано. Сорта, созданные методами традиционной селекции, обладают гораздо большим агрономическим потенциалом, чем генно-модифицированные.

В Европе была принята директива, запрещающая использование продуктов из генно-модифицированных растений. В связи с этим ряд авторов считают, что в селекции картофеля необходимо использовать методы биотехнологии, но при этом базируясь на цисгенетических модификациях – испрользуя только гены устойчивости различных видов картофеля (Jacobsen, Schouten, 2008; Haverkort et al., 2009).

Чарлз Р. Браун (Brown, 2011) отмечает, что почти все новые сорта картофеля, поступающие в производство, выведены методами традиционной селекции, т.е. свободны от современных технологий «генных вставок». Кроме того, он считает, что генофонд картофеля настолько богат, что исходный материал для выведения полезных для здоровья сортов в наличии имеется, и именно традиционной селекции суждено стать основой новой эры создания таких сортов.    

Н.А. Лебедевой была предложена генетико-селекционная схема (Лебедева Н.А., 1965, 1969; Лебедев, 1968; Лебедева В.А., 2010), позволяющая эффективно соединить в одном сорте гены различных видов картофеля.

Работа по этой схеме ведётся параллельно сразу с несколькими дикими видами. Каждый из диких видов скрещивается с селекционным сортом для получения F1. Среди сеянцев первого гибридного поколения ведется жёсткий отбор по устойчивости к патогенам и неблагоприятным условиям, по урожайности и другим хозяйственно-ценным признакам. С отобранных растений необходимо собрать возможно большее количество семян от самоопыления для получения второго семенного поколения.

       Во втором поколении опять проводится жёсткая браковка по урожайности, устойчивости и другим признакам. Отобранные растения вновь скрещиваются с селекционными сортами для получения беккроссов.

Среди растений беккроссов вновь ведётся отбор по устойчивости к патогенам, продуктивности и т.д. Затем для усиления выраженности признаков, являющихся целью селекции, можно прибегнуть к инцухту беккроссов. Тщательный отбор по всем интересующим селекционера признакам в течение 2-4 поколений от самоопыления позволит выделить отдельные селекционные линии с участием различных видов. (Каждая такая линия будет включать наследственный материал какого-то одного дикого вида картофеля и двух селекционных сортов.)

Следующим этапом селекционного процесса является перекрещивание между собой селекционных линий с целью получения многовидовых гибридов картофеля.

Используя такую селекционно-генетическую схему можно наблюдать и явление гетерозиса, когда потомство превосходит лучшего родителя или среднюю для обоих родителей по мощности развития, урожаю клубней. Гетерозис базируется на неаддитивном взаимодействии различных генов (Mendoza, Haynes, 1974; Cubillos, Plaisted, 1976; Amoros, Mendoza, 1979; Landeo, Hanneman, 1982; Staub, Grun, Amoah, 1982 и др.).

       Е. Якобсен с соавтором (Jacobsen, Schouten, 2008) отмечают, что современная селекция для выведения нового сорта требует около 100 тысяч сеянцев, что связано с большим количеством признаков, которые должны быть скомбинированы в сорте.  В связи с этим большое значение приобретают методы отбора ценных форм. От них во многом зависит эффективность селекционного процесса.

Для ускорения процесса создания сорта была разработана и в последние годы применяется технология MAS(marker-assisted selection), с помощью которой можно вести отбор нужных генотипов независимо от стадии развития растения и времени года. ДНК маркеры таких хозяйственно-ценных признаков как продуктивность или устойчивость к различным болезням и вредителям помогают отбирать ценные формы и сокращают процесс выведения сорта на несколько лет (Хавкин, 2003; Carrasco et al., 2009; Gebhardt et al., 2011; Ortega, Lopez-Vizcon, 2012 и др.).

Во ВНИИКХ (Бирюкова и др., 2008) с помощью ДНК маркеров генов Н1 и Gro1 на основе ПЦР-анализа оценивалось 109 сортов картофеля отечественной и зарубежной селекции. При этом выявлен достаточно высокий уровень совпадения (97 %) наличия генов Н1 и Gro1 с фенотипической устойчивостью к золотистой картофельной нематоде.

Однако в исследованиях Н.А. Чалой (2013) из 20 высокоустойчивых к золотистой картофелной нематоде образцов, изученных в молекулярно-генетическом анализе, маркерные фрагменты были выявлены только у 14, что составляет 70 %. Так что полагаться исключительно на молекулярно-генетические методы нельзя, необходимо обязательное использование традиционных методов фитопатологической оценки.

Гебхардт с соавторами (Gebhardt et al., 2011) полагают, что инструмент молекулярной диагностики должен базироваться на глубоком знании генов и их аллельных вариантов. Необходимо тщательное картирование локусов как изучаемых генов, так и генов-маркеров.

Таким образом, большинство исследователей считают необходимым включение в селекционный процесс диких видов картофеля в качестве источников устойчивости к патогенам, вредителям и неблагоприятным условиям, а также источников других хозяйственно ценных признаков. Однако при вовлечении диких видов в скрещивания почти все авторы считают необходимым применять многократное беккроссирование для нейтрализации вредных признаков, присущих диким видам. Используемая нами генетико-селекционная схема принципиально отличается от всех описанных в литературе: каждая из используемых при получении многовидовых гибридов селекционных линий создается на основе лишь одного беккросса.

                                              ГЛАВА  2         

                  МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ                                      

Исследования проводились с 1978 по 2013 год. В период с 1978 по 1996 год – в деревне Донцо Волосовского района Ленинградской области, на базе Ленинградского опорного пункта Института общей генетики им.Н.И. Вавилова РАН. С 1997 по 2002 год – в поселке Белогорка Гатчинского района Ленинградской области, на базе лаборатории экологического испытания сельскохозяйственных культур Северо-Западный НИИСХ Россельхозакадемии. С 2003 по 2005 годы – на базе ООО “Селекционная фирма “ЛиГа”, на полях ЗАО Племзавод “Агро-Балт” (д. Пустомержа Кингисеппского района Ленинградской области). С 2005 по 2013 год – вновь в поселке Белогорка Гатчинского района Ленинградской области, на базе лаборатории генетических методов селекции картофеля ГНУ Ленинградский НИИСХ “Белогорка” Россельхозакадемии. В период с 2001 по 2013 год некоторые исследования проводились в рамках селекционной программы ООО “Селекционная фирма “ЛиГа”.

Почвы в  дер. Донцо Волосовского района Ленинградской области и в ЗАО Племзавод “Агро-Балт” дерново-карбонатные, по механическому составу среднесуглинистые, в пос. Белогорка Гатчинского района Ленинградской области – дерново-подзолистые, легкосуглинистые, характеризующиеся следующими показателями: pH-5,0-5,3;  гидролитическая  кислотность – 3,2-3,8 мг-экв. на 100 г почвы; содержание гумуса 2,34-2,48 %; содержание подвижных форм фосфора – 15-20 мг/100 г почвы; обменных форм калия – 10-15 мг/100 г почвы.

Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений картофеля за время проведения исследований сложились в 1979-1985, 1991, 1992, 1994, 1996, 2001- 2003 и 2005 годах. Сильная засуха наблюдалась в 1997, 1999, 2007, 2010 годах. Сильное переувлажнение – в 1978, 1993, 1998, 2000, 2004, 2008, 2009 и 2012 годах, что способствовало эпифитотийному развитию фитофтороза, бактериозов и удушению клубней в почве. Кроме того, развитие фитофтороза наблюдалось и в 1986, 1987, 1988, 1990 годах, что способствовало всесторонней оценке селекционного материала.

Объектом исследований, а также исходным материалом для селекции служили селекционные отечественные и зарубежные сорта картофеля:  Веселовский 2-4, Весна, Белая ночь, Елизавета, Камераз, Невский, Сулев, Asterix, Burgonia, Cobbler, Cherokee, Earlaine, Diana 49, Dekama, Frila, Gitte, Katahdin, Latona, Omega, Radosa, Rosara, Saco, Saphir, Timo.

Кроме того, в исследованиях использовалась коллекция образцов диких и культурных видов картофеля (Таблица 1).

     

Таблица 1 – Плоидность и селекционные номера образцов видов картофеля, использованных в исследованиях

№№

п/п

           Виды

 

    Число

хромосом

       2n

    Селекционные номера образцов    

 1

S.phureja                  

       24

S.phureja 2, S.phureja 6, 7k18

 2

S.phureja                  

       48

175-13, 1k15-16

 3

S.andigenum            

       48

117(74), 22(98), 23(98)

 4

S.stoloniferum

       48

130

 5

S.stoloniferum

       96

1130, 54(70), 33(74), 36(78)

 6

S.chacoense

       24

47(74), 101(74)

 7

S.chacoense

       48

105(74), 106(74), 83(79)

 8

S.demissum              .

       72

31

 9

S.demissum              

      144

131-1П, 8k7          

10

S.verrucosum

       24

33, 33-1, 33-2

11

S.verrucosum

       48

133, 133-2П, 133-4П, 133-6П, 8k11-1

12

S.berthaultii

       24

63(60)

13

S.berthaultii

       48

163(60)

14

S.vernei

       24

S.v.

15

S.vernei

       48

Svk2(60)

16

S.acaule

       48

2, 4

17

S.acaule

       96

12, 14

18

S.polytrichon            

       48

S.p.

19

S.polytrichon            

       96

S.pk (60)

        Постоянно поддерживались клубневые образцы видов S.demissum Lindl. (2n=72), S.verrucosum Schlechtd. (2n=24), S. Stoloniferum Schlechtd. (2n=48), S.chacoense Bitt. (2n=24), S.vernei Bitt. еt Wittm. (2n=24), S. аcaule Bitt. (2n=48), S.berthaultii Hawk. (2n=24), S.polytrichon Rydb. (2n=48), S.phureja Juz. et Buk. (2n=24), S.andigenum Juz. et Buk. (2n=48).

Каждый из этих видов представлен несколькими различными формами. Кроме того, поддерживались и клубневые образцы полученных Н.А. Лебедевой полиплоидов всех этих видов (Лебедева Н.А., 1965), а также гибридов диких видов с селекционными сортами.

       Использованы гибриды полиплоидов диких видов картофеля с  селекционными сортами, полученные Н.А. Лебедевой: трёхвидовые (S.demissum, S.stoloniferum, S.tuberosum) гибриды 390 и 68(65)-8; гибрид Saco x S.berthaultii – селекционный номер 60(76)-5, гибриды S.vernei x Гибр.390, S.acaule x Katahdin, S.demissum x Камераз– селекционный номер 131-1Пх20;                                                                                   

беккроссы (Cobbler x S.stoloniferum) x Katahdin и (S.stoloniferum x Камераз) x Сулев – селекционный номер (1130 х 20) х Сулев.

       Образцы, имеющие длинные столоны, выращивались в гончарных горшках. Горшки с растениями, не успевшими образовать клубни до конца вегетационного периода, переносились осенью в помещение. Образцы с короткими столонами выращивались в полевых условиях.                                                                                 

Вид S.demissum обладает целым рядом ценных качеств. По сообщениям Кокерама и Росса, некоторые образцы S.demissum сверхчувствительны к вирусам Х и А (Cockerham, 1945; Ross, 1951). Рудорф и Росс отмечают, что в полевых условиях S.demissum устойчив к вирусу скручивания листьев- L и передает этот признак гибридному потомству (Rudorf, Ross, 1952; Rudorf, 1954). По данным Н.А. Лебедевой, некоторые образцы этого вида (S.demissum Reddik 521, S.demissum v.atrocyaneum, S.demissum Orgeo 1V/34) устойчивы к колорадскому жуку (Лебедева Н.А., 1965). Гонтюров у 2-х первых образцов отмечает высокую устойчивость к эпиляхне, как у исходных форм, так и у полученных Н.А. Лебедевой полиплоидов (Гонтюров, 1955).

Вид S.demissum гетерозиготен по устойчивости к обычному и более вирулентным биотипам рака. Имеются формы устойчивые к фузариозному увяданию и к кольцевой гнили (Ross, 1958). Кроме того, этот вид отличается небольшой морозостойкостью, ботва его выдерживает заморозки до -2 -3 градусов С. Клубни этого вида, особенно у додекаплоидов, имеют высокое содержание крахмала и белка (Лебедева Н.А., 1965). Многие формы S.demissum обладают как сверхчувствительным типом устойчивости, так и полевой устойчивостью к фитофторозу.

Вид S.verrucosum гетерозиготен по устойчивости к фитофторозу (Буказов, Камераз, 1959; 1972). Позднее А.Я. Камераз отмечает, что ряд образцов вида S.verrucosum характеризуется высокой степенью полевой устойчивости к фитофторозу и даже не поражается некоторыми расами Ph.infestans при искусственном заражении (Камераз, 1978). Высокую устойчивость к фитофторозу у ряда образцов  S.verrucosum отмечают также Н.М. Зотеева и Л.М. Турулева (1987). Грэм считает, что у S.verrucosum нет резкой границы между сверхчувствительностью и полевой устойчивостью к фитофторозу: фитофтороустойчивость наследуется как количественный признак – скрещивание двух устойчивых образцов этого вида приводит к усилению устойчивости (Graham, 1963) . По данным Ротакера, S.verrucosum обладает высокой степенью устойчивости к вирусу Х (Rothacker, 1961). У отдельных форм S.verrucosum выявлена сверхчувствительность к вирусу У (Будин, 1986). Н.А. Житловой удалось выделить образец S.verrucosum, сочетающий устойчивость к фитофторозу с устойчивостью к вирусу У (Житлова, 1987).

С.М. Букасов (1961) считает, что естественная гибридизация гексаплоидного вида S.demissum с видом S.verrucosum при нередуцированной пыльце (2n=24) могла повлечь возникновение пентаплоидного вида S.semidemissum.

Тетраплоидный вид S.stoloniferum занимает в селекции на фитофтороустойчивость второе место после S.demissum. Наряду с генами сверхчувствительноcти S.stoloniferum обладает также и генами полевой устойчивости к фитофторозу (Schick, Hopfe, 1962; Лебедева Н.А., Лебедев, 1965; Ross, 1966; Mastenbroek, 1966).

 Многие авторы сообщают о сверхчувствительности этого вида к вирусу А (Cockerham, 1943; Ross, 1951; Rudorf, 1954; Webb, Hougas, 1959). Исследованиями Росса (Ross, 1958) установлено, что S.stoloniferum – один из немногих видов, устойчивых к мокрой гнили и обладает, помимо этого, устойчивостью к раку и фузариозному увяданию. Ю.Ю. Моцкайтис (1968) сообщает об устойчивости S.stoloniferum к вирусу У.

А.Я. Камераз наряду с фитофтороустойчивостью отмечает наличие у S.stoloniferum устойчивости к вирусам У и А (Камераз, 1987). К.З. Будин и Т.И. Соболева (1987) сообщают, что ряд форм этого вида обладает устойчивостью к фитофторозу, вирусам Х, У, А и скручивания листьев - L, к картофельной и стеблевой нематодам, а клубни его не поражаются ооспорозом. С.Д. Киру (2007) отмечает наличие у тех или иных образцов S.stoloniferum устойчивости к различным биотипам рака.

Вид S.chacoense – один из наиболее изученных и перспективных видов. Вид исключительно полиморфный. S.chacoense устойчив к повреждениям колорадским жуком (Muller, Sellke, 1941) и эпиляхной. Торка (Torka, 1954) указывает, что S.chacoense гетерозиготен по устойчивости к колорадскому жуку. По наблюдениям Н.А. Лебедевой, отдельные образцы этого вида отличаются очень высокой степенью устойчивости к колорадскому жуку. При принудительном питании листьями этих образцов жук не откладывает яичек, а все личинки и куколки погибают (Букасов, Лебедева, 1955).

Кроме того, перспективность вида S.chacoense для селекции определяется тем, что большинство образцов этого вида устойчиво к обычному и агрессивным патотипам рака (Киру, 2007), иммунно к вирусу У, вирусу скручивания листьев, вирусу А. У некоторых образцов отмечена толерантность к вирусам S и М, у отдельных – устойчивость к вирусу Х. Отдельные образцы устойчивы к картофельной и стеблевой нематодам, к обыкновенной и порошистой парше, макроспориозу (Горбатенко, 2006).

На Майкопской опытной станции ВИР М.Н. Горковенко (2009) выделил среди вида S.chacoense образцы, устойчивые к вирусу мозаики люцерны. Л.Н. Евстратовой (2009) удалось выделить формы, устойчивые одновременно к ризоктониозу и парше обыкновенной. Отдельные формы устойчивы к чёрной ножке (Коромыслова, 1975), бактериальному увяданию. Встречаются образцы, устойчивые к жаре и засухе, некоторые образцы устойчивы к листовой блошке, паутинному клещику, не посещаются цикадками.

Кроме того, S.chacoense представляет интерес для селекции на качество: крахмала в его клубнях содержится от 10 до 31 %, белка – от 1,9 до 4,9 % (Горбатенко, 2006).

В Селекционно-генетическом институте в Одессе проводилось изучение образцов S.chacoense f.gibberulosum.  Крахмалистость изученных образцов составляла 27,3; 24,1; 21,3; 20,4; 18,2 и 17,8 %. Крахмалистость сорта Карнеа составила в среднем за 3 года 17,9 %. Крахмалистость же отдельных сеянцев от скрещивания этого сорта с образцами S.chacoense и однократных беккроссов достигала 27,0 -29,8 % (Осипчук, 1970).

Вид S.vernei обладает устойчивостью к фитофторозу. Среди форм этого вида выделены также устойчивые к вирусу У, ооспорозу, и нематоде (Будин, Соболева, 1987). С.Д. Киру (2007) сообщает об устойчивости S.vernei к различным биотипам рака. Кроме того, S.vernei обладает устойчивостью к макроспориозу, ризоктонии, парше обыкновенной, чёрной ножке, мокрой бактериальной гнили, вирусам Х, А, S, M (в дополнение к устойчивости к вирусу У), ко всем известным расам картофельной и другим видам нематоды. Обладает S.vernei и относительной степенью устойчивости к заморозкам (выдерживает понижение температуры до минус 4 градусов).  Может быть использован в селекции на качество клубней: крахмала в его клубнях содержится 11-24 %, белка – 2,2-4,6 % (Горбатенко, 2006).

      Тетраплоидному виду S.acaule свойственен широкий спектр внутривидовой изменчивости, что побудило некоторых авторов описать отдельные его формы как самостоятельные виды, которые Хокс (Hawkes, 1958) и Коррел (Correl, 1962) считают просто синонимами.

Вид S.acaule отличается высокой морозостойкостью, в естественных условиях, в поле растения его способны переносить заморозки до - 7…- 8 градусов. Устойчив к обычному биотипу рака, обладает высокой резистентностью к вирусу скручивания листьев (Rudorf, 1954; Ross, 1958). Кроме того, S.acaule устойчив к фузариозному увяданию, к порошистой парше (Букасов, Камераз, 1959) и к обоим видам Globodera (Росс, 1989). Кроме того, S.acaule обладает устойчивостью к кольцевой и бурой гнилям, черной ножке. Клубни его отличаются повышенным содержанием крахмала (18-23 %) и белка -1,75 -2,8 % (Горбатенко, 2006).

       Диплоидный вид S.berthaultii, по мнению К. Окада (Okada, 1970) имеет гибридогенное происхождение. Растения его выдерживают слабые заморозки. К.З. Будин и Т.И. Соболева (1987) сообщали, что в коллекции ВИР имеется 34 формы S.berthaultii, среди которых имеются устойчивые к фитофторе, черной ножке, макроспориозу, к вирусу скручивания листьев, картофельной нематоде, колорадскому жуку и эпиляхне. В клубнях их содержится до 13 % крахмала и 2,4-4,5 % белка. Однако более позднее изучение клубней образцов S.berthaultii из коллекции ВИР (Шинкарёв, Турулёва, 1992) выявило образцы с содержанием белка до 5,1 %.  А  Н.В. Русецкий с соавторами (2009) отмечают наличие образцов с высоким содержанием крахмала в клубнях.

Л.П. Евстратовой (2009) удалось выделить образцы S.berthaultii, устойчивые одновременно к ризоктониозу и парше обыкновенной.

Л.Е. Горбатенко (2006) сообщает, что среди сеянцев гибридов между S.berthaultii и S.tuberosum встречаются устойчивые к механическим повреждениям.

Мексиканский вид S.polytrichon Rydb. (24=48) по внешним признакам имеет сходство с S.stoloniferum, однако отличается от последного характерным опушением всего растения и наличием железистых волосков. Имеются образцы S.polytrichon, устойчивые к фитофторозу,  к вирусам  У и А, к черной ножке, колорадскому жуку и эпиляхне. Благодаря наличию железистого опушения не поражается персиковой тлей. Ареал распространения вида S.polytrichon на родине включает горные склоны до высоты 1550-2400м над уровнем моря, в связи с чем S.polytrichon относительно устойчив к заморозкам. S.polytrichon может быть использован и в селекции на качество клубней: в его клубнях содержится до 22,3-26,3 % крахмала и от 2,4 до 4,2 % белка (Будин и др., 1989).

Диплоидный вид S.phureja является примитивно-культурным. С.Д. Киру и С.В. Палеха сообщают о наличии у него полевой (горизонтальной) устойчивости к фитофторозу (Киру, Палеха, 2007). Несколько раньше К.З. Будин и Т.И. Соболева (1982), изучая наследование полевой устойчивости к фитофторозу при гибридизации с этим видом, установили положительную трансгрессию по горизонтальной устойчивости. В коллекции ВИРа выделены образцы S.phureja, устойчивые к ризоктониозу (Киру, Палеха, 2007). М.И. Коромысловой (1975) были выделены образцы S.phureja, отличающиеся высокой степенью устойчивости к чёрной ножке. Кроме того, S.phureja обладает устойчивостью к раку, парше обыкновенной, кольцевой гнили, вирусам Х, У, S, М. Некоторые образцы S.phureja устойчивы к картофельной нематоде (Горбатенко, 2006).

S.phureja может быть использован при выведении сортов, пригодных для выращивания в двуурожайной культуре, может служить исходным материалом при селекции на раннеспелость и качество клубней. Крахмала в клубнях этого вида может содержаться до 24 %, белка – до 7 %, витамина С – до 23,6 мг/100г (Горбатенко, 2006). Исследование форм S.phureja c жёлтой и темно-жёлтой окраской мякоти показало содержание в их клубнях каротиноидов от 1700 до 2000 мг на 100г сырой мякоти (Киру, 2008).

Культивируемый вид S.andigenum большинство зарубежных исследователей считает подвидом S.tuberosum. Многие образцы S.andigenum отличаются высокой степенью устойчивости к различным расам рака (Яковлева, 1959). Некоторые образцы обладают высокой устойчивостью к парше обыкновенной и серебристой (Евстратова и др., 2002). С.Д. Киру удалось выделить среди образцов  S.andigenum источники устойчивости к ризоктониозу и чёрной ножке (Киру, Палеха, 2007).

Кроме того, S.andigenum является источником устойчивости к макроспориозу, парше порошистой, вирусам Х, А, У. Некоторые образцы обладают полевой устойчивостью к вирусу скручивания листьев и передают этот признак потомству. Некоторые сравнительно устойчивы к вирусам S и М. Многие формы  S.andigenum обладают также устойчивостью к картофельной нематоде. Отдельные образцы устойчивы к бледной (Globodera pallida), галловой и другим видам нематоды. Обладает полевой (горизонтальной) устойчивостью к фитофторозу. Присуща виду S.andigenum и слабая степень морозостойкости – растения выдерживают заморозки до – 2 градусов С.   Отдельные клоны устойчивы к листовой блохе, персиковой тле и картофельной коровке-эпиляхне. Клубни S.andigenum содержат до 32,1 % сухого вещества, до 22-24 % крахмала, до 4 % и более белка (Горбатенко, 2006). Многие образцы S.andigenum являются источником многоклубневости и высокой продуктивности (Киру, Палеха, 2007).

       Кроме того, C.Д. Киру (2004) отмечает и такие, присущие некоторым формам S.andigenum, полезные для селекции картофеля признаки, как короткие столоны и невыраженный столонный след.

В исследованиях сотрудников ВИР в клубневой репродукции сеянцев от свободного опыления некоторых форм S.andigenum урожайность достигала 1600-2000 гр./куст. При этом крахмалистость клубней некоторых образцов равнялась 28 %. Высоким было и содержание белка в клубнях –

3,1 % (Морозова, 1975).

Кроме того, S.andigenum может служить исходным материалом для выведения сортов с прочной кожурой клубней (по Морозовой, 1975), что очень важно для механизированной уборки.

Ботанические (генеративные) семена различных форм диких видов, их полиплоидов, селекционных сортов и гибридов полиплоидов с селекционными сортами сохранялись в достаточно сухом помещении при комнатной температуре в течение различных сроков – от 1 года до 55 лет.

Скрещивания проводили с использованием метода декапитации при обязательной кастрации. Пыльники удалялись в фазе развитого бутона до раскрытия пор пыльников.

Семена, подвергавшиеся длительному хранению, проращивались в чашках Петри, на влажной фильтровальной бумаге, которая заменялась каждые 2-3 дня. Свежие семена высевались в заполненные почвой посевные ящики.

Закладка селекционных питомников, выращивание сеянцев, отбор гибридов проводились в соответствии с Методикой исследования по культуре картофеля НИИКХ (1967).

Урожай клубней определяли покустно, путём взвешивания на весах. Крахмалистость определяли по удельному весу.

Оценка устойчивости к болезням и вредителям в полевых условиях проводилась по методике “Международный классификатор СЭВ” (1984) и по “Методике исследований по защите картофеля от болезней, вредителей, сорняков и иммунитету” ВНИИКХ (1995). Столовые качества оценивались по методике ВИР, разработанной С.М. Букасовым, Н.Ф. Бавыко, Л.И.  Костиной, З.Т. Жолудевой, Е.В. Морозовой (1975). Оценка скороспелости гибридов определялась по урожаю товарных клубней при ранней уборке – на 60-ый день после посадки (Максимович, 1951).

 Cтепень устойчивости к механическим повреждениям клубней картофеля оценивалась по методике, разработанной С.А. Банадысевым с соавторами (2003).

Основные статистические показатели определялись методами вариационной  

статистики (Рокицкий, 1973; Доспехов, 1985).  

                             РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ

                                                      ГЛАВА  3

           СОЗДАНИЕ НОВОГО ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ПУТЁМ

        ОТБОРА СРЕДИ СЕЯНЦЕВ ИЗ СЕМЯН, ПОДВЕРГАВШИХСЯ

                                   ДЛИТЕЛЬНОМУ ХРАНЕНИЮ

В 70-е годы прошлого века нами изучалась фитофтороустойчивость  дикого мексиканского вида картофеля S.verrucosum (Лебедева Н.А., Лебедева В.А., 1971). S.verrucosum гетерозиготен по устойчивости к фитофторозу. Блэк и Галлегли сообщали, что им удалось обнаружить образцы S.verrucosum, не уступающие по фитофтороустойчивости S.demissum (Black, Gallegly, 1957). Однако образцы S.verrucosum, имеющиеся в нашем распоряжении (полученные первоначально из коллекции ВИР), обладали лишь незначительной степенью полевой устойчивости и ни один из них не мог противостоять искусственному заражению расами 1.3.4 и 1.2.3.4.

Более 5 тысяч  семян различных малоустойчивых образцов этого вида,  хранившихся уже в течение 11-12 лет, нами было заложено на проращивание в чашки Петри. Полученные проростки были заражены суспензией зооспор рас фитофторы 1.3.4 и 1.2.3.4. Среди этих проростков выделились 4, которые не поразились. Последующая проверка выросших растений путём искусственного заражения листьев полностью подтвердила первоначальный результат. Все растения из коллекции полностью расами 1.3.4 и 1.2.3.4 поражались, давая обильное спороношение.

В 1974 году смесью рас фитофторы 1.2.3.4.5 и 1.2.3.4.6 было заражено 2545 диплоидных проростков S.chacoense, 2761 тетраплоидный проросток S.chacoense и 2215 проростков S.acaule. Все эти проростки были получены из семян после 10-летнего хранения.

Виду S.acaule, по литературным данным, фитофтороустойчивость

вообще не свойственна. В нашей работе после заражения среди проростков S.acaule не было обнаружено ни одного, который не имел бы некрозов. Большинство проростков погибло, но 13 всё же выжили, дав придаточные корешки на подсемядольных коленах. Полученные из них растения обладали слабой устойчивостью к фитофторозу: они не поражались расой 1.

         Среди проростков S.chacoense удалось выделить 2 гораздо более устойчивых растения – одно диплоидное и одно тетраплоидное. Диплоидное было устойчивым к расам фитофторы 1.3.4 и 1.2.3.4, тетраплоидное не поражалось также расами 1.2.3.4.5 и 1.2.3.4.6. Образцы, с которых были получены семена S.chacoense, отличались гораздо более слабой степенью устойчивости к фитофторозу.

Выделенное по устойчивости к фитофторозу диплоидное растение S.chacoense обладало и другим отличием от исходной формы: оно имело несколько более узкие листья и настолько редуцированные лепестки, что цветки выглядели совершенно лишёнными венчика.

Это наблюдение заставило нас предположить, что изменения, происходящие в зародышах при длительном хранении семян, могут затрагивать не только устойчивость к фитофторозу, но и другие признаки. Просто в своей работе мы все проростки, полученные из семян после длительного хранения, подвергали искусственному заражению суспензией зооспор фитофторы и поэтому могли наблюдать только изменения по устойчивости.

В 1983 году нами были проанализированы – уже без заражения – сеянцы тетраплоидного S.chacoense, полученные из семян, подвергавшихся хранению в течение 18 лет. Всего было заложено на проращивание 400 семян, завязавшихся в 1965 году. Получено 59 проростков (14,7 %), только 16 из них дали развитые растения. Клубни образовали только 4 сеянца, из которых особенно выделился 1. Это растение значительно отличалось от исходной формы по урожайности, форме и окраске клубней: оно образовывало довольно крупные розовые клубни (фото 1). Урожайность его в 2-2,5 раза превосходила урожайность исходной формы. Клубней такой окраски мы никогда не наблюдали ни у одного из образцов S.chacoense в нашей коллекции. Не приходилось встречать упоминаний о подобных клубнях S.chacoense и в литературе.

В 2001 и 2002 годах нами были получены сеянцы из семян, подвергавшихся ещё более длительному хранению (Таблицы 2 и 3). Проращивались семена селекционных сортов после 23-25 лет хранения, тетраплоида  S.phureja, а также гибрида от скрещивания сорта Saco с

          Таблица 2 - Результаты проращивания ботанических (генеративных) семян   после их длительного  хранения  (2001 год)

№ п/п

Образец

 Год

происх семян

Число

семян

   Проросшие

Число    раст.-й             в поле

     Число

  растений с   

   клубнями

  шт

     %

   1

Earlaine                      

1978

   65

    -

      -

     -

       -

   2

Кatahdin  

1977

  507

 213

 42,01

    23

       3

   3

Burgonia

1978

  870

 379

 43,56

    55

      20

   4

Diana 49            

1977

  311

   51

 16,39

     3

       1

   5

Radosa

1978

  403

    9

   2,23

     -

        -

   6

Cherokee

1977

  520

   65

  12,5

     5

        -

   7

Cherokee

1978

  513                

   67

  13,06         

     4

        -

   8

Saco

1978

   31

     -

      -

      -

        -

   9

Веселовск.2-4

1977

   31

   11       

  35,48

      -

        -

  10

Веселовск.2-4

1978

  810

     -

      -

      -

        -

  11

Saphir

1978

  510

     -

      -

      -

        -

  12

Dekama

1978

  436         

     -

      -

      -

        -

  13

Dekama

1977

  840                         

 659

  78,45          

     12

        1

  14

    Гибрид 390

1978

 1036                  

    3

   0,28

      -

        -

  15

Весна

1978

 1138

     -

      -

      -

        -

  16

    Белая ночь         

1978         

 2300

     -

      -

      -

        -

  17

Гибр.390 х Saco

1978          

 1020

     -

      -

      -

        -

  18

Katahdin, контр.

2000                                                    

     7

     6

  85,71           

      6

        6

  19

Burgonia, контр.

2000                                                 

     7

    7

  100,0             

      7

        6

  20

Diana 49, контр.             

2000                                                   

     7  

    6

  85,71           

      6

        6

  21

Radosa, контр.

2000                                                      

     7

    5

  71,43           

      5

        4

  22

Cherokee,контр.

2000                                                   

     7

    7

  100,0             

      6

        6

  23

Весел.2-4, контр.

2000                                                   

     7  

    6

  85,71           

      6

        6

  24

Dekama, контр.

2000                                 

     7  

    6

  85,71           

      6

        5

  25

Гибр.390,контр.

2000            

     7

    7

  100,0             

      7

        7

трехвидовым сортом - Гибрид 390 (S.demissum, S.stoloniferum, S.tuberosum) - селекции Н.А. Лебедевой.

Всего в 2001 году было заложено на проращивание 11341 семя. Из них проросло 1457 (средняя всхожесть составила 12,8 %). В 2002 году заложено на проращивание 10433 семени. Проросли 442 (средняя всхожесть 4,2 %). Но

прорастание семени ещё не являлось залогом получения полноценного растения. У многих сеянцев наблюдалось замедленное развитие, многие образовывали карликовые растения. Некоторые растения внешне выглядели нормальными, но не образовывали клубней.

        Полевая оценка фитофтороустойчивости полученных образцов (Таблицы 4, 5, 6) показала, что в большинстве случаев их устойчивость была  выше   устойчивости   исходных   форм.   Кроме  того,  один   из   сеянцев отличался высокой урожайностью, высокой товарностью и хорошей формой клубней.

      Таблица 3 - Результаты проращивания ботанических (генеративных) семян после   их длительного  хранения в 2002 году

  

№ п/п

Образец

   Год происх.

 семян

Число семян

   Проросшие

Число

раст.-й             в поле

     Число

растений   с  

  клубнями

  шт

    %

 1

S.phureja(2n=48)

  1977

 2673

  179

    6,7

    11

         3

 2

Гибр.390 хSaco

  1977

 3697

  151

    4,1

    23

         3

 3

Saco хГибр.390

  1977

 4063

  112

    2,8

    21

         3

 4

Гибр.390х Saco

    контроль       

  2001

   15

   14

   93,3

    12

        12

 5

Sacoх Гибр.390  

     контроль

  2001

   15

   14

   93,3

    14

        11

Все выделенные таким образом растения вовлечены в селекционный процесс.

М.С. Навашин (1934) отмечал, что процент мутаций тем выше, чем старше семена.

На наш взгляд, старение семян не всегда прямопро-порционально времени хранения. Оно, видимо, зависит в значительной степени от условий хранения.

В Англии, в Кембриджском университете (Серебренников, 1989) сравнивали жизнеспособность семян при длительном хранении. Всхожесть определяли по истечении 15, 20, 25 лет хранения. Для проращивания семян,  хранившихся в течение 25 лет, вместо фильтровальной бумаги в чашках Петри использовали питательный компост, содержащий все элементы

Таблица 4 - Полевая оценка фитофтороустойчивости сеянцев из семян, подвергавшихся     длительному хранению, в сравнении с контрольными сеянцами (2001 г., 21 августа)

  №                        

 п/п

Образец

Год происхождения  

       семян

    Число    

  растений,

     штук

     Средний балл    

     поражаемости

     фитофторозом

   1

Katahdin,  контроль             

2000

        6

3,0

   2

Katahdin               

1977

        3

4,7

   3

Burgonia,  контроль            

2000

        6

4,2

   4

Burgonia              

1978

       20

6,4

   5

Diana 49,  контроль            

2000

6

5,0

   6

Diana 49              

1977

3

7,5

   7

Cherokee,  контроль                

2000

6

6,2

   8

Cherokee                 

1977

5

6,5

   9

Cherokee                 

1978

4

6,5

  10

Dekama,  контроль               

2000

5

7,0

  11

Dekama                 

1977

        12

8,1

питания. При длительном хранении рекомендуется влажность 4-5 %. Снижение температуры с 20 до 5 градусов тепла удваивало срок сохранения жизнеспособности семян. (В начальном периоде – первые 10 лет – температура на жизнеспособность влияния не оказывает.) Предполагают, что при благоприятных условиях жизнеспособность может оставаться на высоком уровне в течение 40 лет. Наши семена хранились при обычной комнатной температуре. Но проведённые исследования, на наш взгляд, позволяют сделать вывод о том, что на продолжительность сохранения семенами жизнеспособности влияют не только условия хранения семян, но и погодные условия  вегетационного периода, при которых семена завязались.

     Таблица 5 - Полевая оценка фитофтороустойчивости клубневого потомства сеянцев из семян,  подвергавшихся  длительному хранению, в сравнении с клубневым потомством контрольных сеянцев (2002 г., 27 августа)

  №                       

 п/п

Образец

Год происхождение

       семян

      Число

  растений,

      штук

Средний балл поражаемости фитофторозом

   1

Katahdin,  контроль             

2000

6

3,6

   2

Katahdin               

1977

3

4,8

   3

Burgonia,  контроль            

2000

6

4,0

   4

Burgonia              

1978

16

5,1

   5

Diana 49,  контроль            

2000

6

4,8

   6

Diana 49              

1977

2

6,7

   7

Cherokee,  контроль                

2000

5

5,8

   8

Cherokee                 

1977

3

6,1

   9

Cherokee                 

1978

4

6,1

  10

Dekama,  контроль               

2000

5

6,8

  11

Dekama                 

1977

10

8,0

       

          Так, - таблицы 2 и 3 – 1977 год был достаточно благоприятным для роста и развития растений картофеля, а вегетационный период 1978 года характеризовался избыточным увлажнением. Как видно из таблиц, семена, завязавшиеся в 1978 году, гораздо хуже сохраняли жизнеспособность, хотя срок их хранения был на 1 год меньше.   

Таблица 6 - Полевая оценка фитофтороустойчивости сеянцев из семян, подергавшихся длительному хранению, в сравнении с контрольными сеянцами (2002 г.) и клубневого потомства этих сеянцев (2003 г.)     

 №

 №

п/п

    ОБРАЗЕЦ

Год

проис-

хожд.

семян

   Полевая     оценка

фитофтороустойчивости (балл)

    2002 г.

  2003 г.

 Число

растений

Оценка

 Число

растений

Оценка

   1.

S.phureja (2n=48) контроль

2001

    10

  2,9    

   10

   3,2

   2.

S.phureja (2n=48)

1977

    10

  3,6

   20

   4,1

   3.

Гибрид 390 х Saco контроль

 2001

    12

  6,4

   10

   6,9

   4.

Гибрид 390 х Saco

 1977

    20

  7,2

   15

   7,5

   5.

Saco x Гибрид 390 контроль

 2001

    14

  6,3

   10

   6,8

 6.

Saco x Гибрид 390

 1977

    21

  7,0

   14

   7,5

                                                                                     

Кроме того, способность сохранять всхожесть и мутировать при хранении зависят, видимо, от генотипа зародыша хранящегося семени. В 1994 году мы проращивали семена тетраплоидной формы S.bulbocastanum, хранившиеся в течение 17 лет (это были семена также 1977 года). Всхожесть их составляла около 50 % и сколько-нибудь измененных растений при этом обнаружено не было.      

Результаты проведенных исследований показывают, что использование  семян различных форм картофеля, подвергнутых длительному хранению,

    

                               Фото 1.  Клубни исходной (а) и мутантной (б)

                                          форм S.chacoense (2n=48)

является наиболее доступным и достаточно эффективным способом повышения изменчивости, способом создания совершенно нового ценного исходного материала для селекции.       

Итак, при длительном хранении ботанических (генеративных) семян

картофеля в их зародышах могут возникать наследственные изменения.

Частота и характер возникающих мутаций зависят от генотипа семян,

метеоусловий вегетационного периода, во время которого семена были завязаны, продолжительности хранения семян и условий, при которых семена хранились.

       Сеянцы из семян, подвергавшихся длительному хранению, могут служить ценным исходным материалом для селекции картофеля.       

                                           ГЛАВА 4

   ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЕКЦИОННОГО

ПРОЦЕССА ЗА СЧЁТ ПРИМЕНЕНИЯ НЕКОТОРЫХ СПОСОБОВ

                      ОТБОРА СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

       4.1. Массовая оценка фитофтороустойчивости селекционного

            материала путём искусственного заражения проростков.

       Фитофтороз – одно из наиболее вредоносных заболеваний картофеля. Важное место в сохранении урожая должен занимать селекционный метод борьбы с заболеванием.

Источниками фитофтороустойчивости являются часто дикие виды, которым присуща гетерозиготность по признаку устойчивости. Селекционеру приходится вести отбор фитофтороустойчивых образцов и среди исходного материала, и в дальнейшем, на всех этапах селекционного процесса.

Погодные условия не всегда бывают благоприятными для развития фитофтороза в поле, поэтому приходится прибегать к искусственному заражению селекционного материала.

Искусственному заражению подвергают клубни картофеля, отделенные от растений листья, листья на растениях, накрытых специальными колпаками, черенки (части стеблей с листьями, помещённые во влажный песок, насыпанный в кюветы, накрытые сверху стеклом), снятые с клубней теневые ростки, всходы, полученные при посадке клубней в накрытые рамами парники, а также сеянцы, полученные из ботанических (генеративных) семян.

        С.М. Букасов и А.Я. Камераз (1972) рекомендовали заражать сеянцы в фазе 1-2 настоящих листьев в парниках или проростки в фазе семядолей в чашках Петри (Камераз, Киселёв, 1966). Материал для приготовления инокулюма они брали с клубней или листьев, пораженных фитофторой. Рекомендуемая ими концентрация суспензии – 15-20 споронгиев в поле зрения микроскопа при увеличении 120. А.А. Подгаецкий (1993), используя в своей работе эту методику, увеличивает число конидий в инокулюме до 25-30 в поле зрения микроскопа.  

В.А. Колобаев и М.В. Патрикеева (1985) считают, что при заражении сеянцев должна использоваться более концентрированная суспензия и, к тому же, не конидий, а зооспор – 25-50 в поле зрения микроскопа при увеличении 120.

      Нами (Лебедева Н.А., Лебедева В.А, 1976; Лебедева В.А., 1977) с целью увеличения масштабов работы и получения более достоверных результатов широко использовалось заражение проростков в фазе появления корешков высококонцентрированным инокулюмом – концентрация зооспор в суспензии составляла 30-50 штук в поле зрения микроскопа при увеличении 120 и большое количество конидий.

      Причём, как мы убедились в дальнейшем, наиболее эффективным заражение бывает в том случае, когда зооспоры в суспензии активно двигаются – иногда они лишь как бы вращаются вокруг своей оси, оставаясь на одном месте (Таблица 7).

Активность зооспор зависит, видимо, от физиологического состояния изолята фитофторы, используемого для приготовления инокулюма. Кроме того, возможно, от атмосферного давления и вероятно, от качества воды, используемой для получения суспензии.

Расы фитофторы, используемые для искусственного заражения, мы поддерживали на ломтиках клубней.

При отборах путем искусственного заражения очень большое значение имеет состояние расы, которой ведется заражение. Если получать суспензию зооспор расы фитофторы, выращиваемой на искусственной среде, то результаты заражения могут быть не очень надежными. Это связано с тем, что при многократных пассажах на искусственной среде, расы, как правило, теряют свою вирулентность и бывают не в состоянии поразить те генотипы растений, которые легко поражаются ими, если они выращивались на ломтиках клубней и листьях.                                                                                                                                                                                         

 Таблица 7 - Сравнительное заражение суспензией зооспор различной активности смеси рас фитофторы 1.2.3.4.5 и 1.2.3.4.6 проростков 3-видового гибрида картофеля в 1996г.

Активность

зооспор в суспензии

    Число зараженных

проростков

 Число

выживших

       %

выживших  

Полевая оценка устойчи-вости отобранных образ-цов в 1998г. (эпифитотия),

                в баллах

   9 - 8

   7 - 6

  5 - 1

          Число образцов

Мало-

активные

      500

      14

      2,8

     5

     9

     0

Активно

двигаются

    500

       8

      1,6

     7

     1

     0

       М.В. Патрикеевой было установлено, что при многолетнем хранении монозооспоровых изолятов различных рас фитофторы на питательной среде наблюдается изменение расовой специфичности. В её опыте после 6 лет хранения на искусственной среде многие изоляты изменились либо в сторону упрощения генотипа, либо превратились в сапрофитные формы (Патрикеева, 1976).

По нашим наблюдениям, нельзя пассировать расу и на ломтиках клубней неустойчивых образцов, т.к. раса при этом начинает обнаруживать более узкую специализацию. Такое явление наблюдали многие исследователи (Toxopeus, Eide, 1952 и др.). Одни считали, что это адаптация (Mills, 1940). Другие объясняли это мутационным процессом (Toxopeus, 1956). Мы также сталкивались с этим процессом при работе с расами 1.2.3.4.5; 1.2.3.4.6; 1.3.4.7.8; 1.2.3.4.7.8 и 1.2.3.4.7.8.9.10. В мицелии этих рас присутствуют различные по генотипу ядра. Какая-то часть мицелия может давать рост, выщепляя расу с другим, менее сложным генотипом (у различных ядер может быть разная скорость деления), как это наблюдал Бакстон (Бакстон, 1962).

Поэтому необходимо подобрать для каждой расы свой образец с соответствующим генотипом. Такой, чтобы раса могла на нем существовать (при неоднократных пассажах на клубнях картофеля, обладающих слишком высокой фитофтороустойчивостью раса также может снизить свою вирулентность), но из неё не выщеплялись бы за счет гетерокариоза мицелия менее вирулентные расы.

Воду для приготовления суспензии старались использовать дождевую. И проводить заражение лучше, хоть и в лабораторных условиях, но всё же в пасмурную погоду.

В.Г. Иванюк с соавторами (2003) считают, что отбор фитофтороустойчивых форм на стадии проростков связан с рядом причин, ограничивающих целесообразность использования этих методов в селекционной практике. Такими причинами, по их мнению, являются неравномерное прорастание семян, низкая приживаемость отобранных проростков и трудоемкость.

На наш взгляд, с этим трудно согласиться. Семена и в самом деле прорастают неравномерно. Мы проращивали их сначала на влажной фильтровальной бумаге в одних чашках Петри, затем проростки переносили для заражения в другие чашки Петри, чтобы среди проростков не осталось случайно непроросших семян. (Проростки заражались, как сообщалось выше, в стадии появления корешка). Конечно, такое перенесение проростков из одних чашек Петри в другие требует некоторых затрат труда, но эти затраты, на наш взгляд, несопоставимы с трудозатратами, необходимыми для выращивания сеянцев до 3-5 настоящих листьев или даже взрослых растений, предназначенных для заражения фитофторой с целью отбора среди них устойчивых.

Некоторые авторы (Быченкова, 1968; Попкова, 1972) считают, что заражение проростков не позволяет сохранить все устойчивые растения. Гибнут и те растения, которые на более поздних стадиях развития фитофторой бы не поразились.

          Таблица 8 -  Сравнительное заражение проростков и сеянцев в фазе 2-3 настоящих листьев второго гибридного поколения (F2) от скрещивания S.stoloniferum (2n=96) x Burgonia изолятом местной популяции Ph.infestans (1995)

п/п

 

Фаза развития растений

      Число   

  зараженных

     растений

    Число

устойчивых

% устойчивых

   от  общего  

   количества

1

Проростки

          1017

          26

         2,55

2

Сеянцы в фазе 2-3 настоящих листьев

             73

           2

 

          2,7

χ2= 0,133, следовательно различия между частотами поразившихся и устойчивых растений при инфицировании на разных стадиях развития несущественны.

Мы в своей работе не наблюдали сильной гибели устойчивых растений при заражении их в стадии проростков. Неоднократное сравнение результатов заражения проростков и более развитых сеянцев показало их идентичность (Таблица 8). Однако заражение проростков позволяет увеличить масштаб работы в 40, а то и в 50 раз. Гибель же устойчивых сеянцев, наблюдаемую другими исследователями, можно, видимо, объяснить тем, что заражение проводилось слишком поздно, в стадии семядольных листочков. К этому времени запас питательных веществ семени успевает уже иссякнуть, и сеянец, развивающийся в чашке Петри на воде и зачастую при недостатке света, оказывается ослабленным.

Напротив, нам иногда приходилось наблюдать выживание при заражении в чашках Петри и недостаточно устойчивых сеянцев. Такие сеянцы имеют обычно некрозы, но всё же не погибают, образуя придаточные корешки на подсемядольном колене.

      Таким образом, предлагаемый нами метод позволяет максимально увеличить масштаб работ по отбору фитофтороустойчивых форм картофеля при минимальной затрате сил и средств, т.к. массовое заражение проростков позволяет выбраковать неустойчивые растения на самых ранних этапах их развития.

         4.2. Отбор форм с разной окраской клубней по семенам.

К.З. Будин (1986), описывая косвенные приёмы разделения растений на гаплоидные и негаплоидные формы (при получении дигаплоидов путём опыления цветков S.tuberosum пыльцой S.phureja), упоминает об использовании пигментированного пятна на семени в качестве генетического маркера.

Пигментированное пятно на семени – тёмная точка – это просвечивающий сквозь оболочку семени окрашенный антоцианом гипокотиль зародыша. Такое пятно легко просматривается с помощью лупы или даже невооруженным глазом.

Нами в течение ряда лет проводились опыты по предпосевной сортировке семян (Лебедева В.А., Гаджиев Н.М., 1993). Отбирались и высевались отдельно семена с точками и без точек гибридов второго семенного поколения от скрещивания S.stoloniferum (2n=96) c селекционными сортами (Таблицы 9, 10).

Как видно из таблиц, все растения из семян с точками имели окрашенные стебли, черешки и пазухи листьев. Клубни таких растений имели различную окраску от сиреневой и синей до чёрно-фиолетовой.

Растения из семян без точек имели чаще всего не окрашенные антоцианом стебли и черешки листьев. Лишь 7-10 % из них имели окрашенное основание стебля и 11-14 % - слабое окрашивание в пазухах листьев. Клубни этой группы растений были белой, желтой, бледно-розовой, красной окраски различных оттенков.  

                                                                                 

Таблица 9 - Окраска надземной части гибридных (S.stoloniferum x S.tuberosum) сеянцев из семян с точками и без точек (ср.1989-91гг)                            

Год

Характеристика

       семян

Число

сеянцев

Антоциановая окраска надземной части

                  (число растений)

стеблей

черешков

листьев

основания

 стебля

пазух

листьев

1989

   с точками

 100

  100

     100

     100

    100

   без точек

 100

    0

       0

       8

      11

1990

   с точками

 100

  100

     100

     100

     100

   без точек

 100

    0

       0

       10

      13

1991

   с точками

 100

  100

     100

     100

     100

   без точек

 100

    0

       0

        7

      14

Окраска клубней растений обеих групп сильно варьировала, но ни одно семя с точкой не дало растения с белыми, розовыми или красными клубнями.

И ни одного растения с синими или фиолетовыми клубнями не было получено из семян без точек.

        Аналогичные данные получены и при изучении гибридов с другими видами. Тёмную точку имеют семена окрашенных форм S.phureja, S.chacoense и часть семян гибридов между этими видами и S.tuberosum (Таблица 11).

 Таким образом, отбор по окраске клубней можно провести, даже не  выращивая растений – по семенам.

Таблица 10 - Окраска клубней гибридных сеянцев (S.stoloniferum x S.tuberosum) из семян с точками и без точек (1989-1991 гг.)

 Год

Характерис-тика семян

Число сеянцев

Окраска клубней (число растений)

Примеча-ние

белый

желтый

розовый

красный

си-рене-вый

си-ний

 Черно-фиолетовый

1989

   с точками

   100

 0

 0

 0

 0

 37

 9

     51

3   без клубней

   без точек

   100

 65

 7

16

 7

  0

 0

      0

5  без клубней

1990

   с точками

   100

  0

 0

 0

 0

 51

11

     38

   без точек

   100

 63

10

18

 9

  0

 0

      0

1991

   с точками

   100

  0

 0

 0

 0  

 47

14

     37

     2 погибли

   без точек

   100

74

 3

14

 3

  0

 0

      0

     6 погибли

 

 Цели такого отбора могут быть различными. С одной стороны, при уборке – особенно в сырую погоду – потери урожая картофеля с тёмно окрашенными клубнями будут значительно выше, чем при уборке сортов со светлыми клубнями. Исходя из таких соображений, растения с тёмно окрашенными клубнями следует выбраковывать. И если сделать это в самом начале селекционного процесса, отбросив ненужные растения, даже не выращивая их, то это будет способствовать повышению эффективности селекционной работы.

С другой стороны, в последние годы возникло новое направление селекции картофеля, задачей которого является создание сортов для диетического, лечебного питания с красной, синей или фиолетовой мякотью. Антоцианины, содержащиеся в клубнях с цветной мякотью, обладают антиоксидантными свойствами (Киру, 2008). При желании, пользуясь методом отбора по семенам, можно выделить и такие формы.


                                                                                                                                           

                                                                                                                                                                      

 Таблица 11- Окраска клубней гибридных (S.tuberosum x S.phureja) сеянцев из семян с точками и без точек (1995г).

Характе-ристика

семян

Число

сеянцев

                                               Окраска клубней  (число растений)

Приме-чание

белые

желтые

розовые

красные

частично

красные

красные

глазки

сире-невые

синие

фиоле-товые

частично

фиоле-товые

фиоле-товые

глазки

     с точками

  100

   0

    0

     0

     0

      0

     0

  37

   0

  31

    21

    8

     3 растения

погибли

    без

  точек

  100

 

  28

    9

    12

     6

      9

    28

 

   0

   0

   0

     0

    0

     8

растений

погибли


       Применяя методы массового заражения фитофторой проростков картофеля и отбор растений с тёмно-окрашенными клубнями по семенам, можно повысить эффективность селекционного процесса, выбраковав ненужные растения на самых ранних этапах их развития.

                                                ГЛАВА 5

      ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНЦУХТА В СЕЛЕКЦИИ КАРТОФЕЛЯ

                 НА ОСНОВЕ МЕЖВИДОВОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ

         Нами в течение ряда лет изучалось потомство от самоопыления межвидовых гибридов (Таблицы 12, 13).

               Таблица 12 - Продуктивность потомства от самоопыления

трёхвидового гибрида картофеля, полученного с участием S.stoloniferum, S.demissum, S.tuberosum.

  №                      

 п/п

Год

Происхождение

  Число оцененных

растений,

     шт

Лимиты про-дуктивности,   

   min-max,

  г/растение

  Средняя продуктив-

ность,     + стандартное   отклонение

  Коэффици-ент вариации,     

         %

   1

1991

  исходная     

    форма

     40

  740-1020

   910 + 11

       28,1

   2

1991

            I1

    127

     0-1140

   306 + 18

       76,2

   3

1993

   исходная

     форма

     40

    680-900

   800 + 8

       24,0

   4

1993

            I2

     98

      0-960

   314 + 16

       53,8

                                                                                                                                              

      Следует отметить, что продуктивность исходных форм- 3- и 5- видовых гибридов оценивалась в 3-ей -5-ой клубневых репродукциях, в то время, как потомство от самоопыления – в первой клубневой репродукции, что, конечно, несколько снизило продуктивность некоторых растений от самоопыления из-за того, что клубни, использованные для посадки, были мелкими. Кроме того, продуктивность растений в 1993 году была значительно ниже из-за того, что к этому времени уже в течение 3 лет на поле не вносилось никаких удобрений.

           Таблица 13 - Продуктивность потомства от самоопыления пятивидового гибрида картофеля, полученного с участием S.stoloniferum, S.demissum, S.vernei, S.andigenum, S.tuberosum

 №            

п/п

 Год

Происхождение

   Число оцененных  

 растений,

      шт.

Лимиты про-дуктивности,  

   min-max,  

  г/растение

   Средняя продуктив-ность,     + стандартное   отклонение.

Коэффици-ент вариации,

      %

  1

1991

исходная форма

      30

   800-1210       

 1005 + 14           

     24,2

  2

1991

            I1

      88

     0-1410           

   354 + 23           

     78,1

  3

1993

исходная форма

      30

    720-980          

    880 + 4             

     22,1

  4

1993

   I2

      79

      0-1100           

   380 + 16           

     55,2

                                                                                                                                       

         Тем не менее, во всех случаях в потомстве от самоопыления встречаются отдельные растения, продуктивность которых превышает максимальное значение продуктивности исходной формы. Для получения второго инцухтированного поколения были собраны семена с наиболее продуктивного растения первого поколения от самоопыления.

         Таким образом, отбирая в каждом поколении наиболее продуктивные растения и собирая с них семена от самоопыления для получения следующего поколения, можно добиться увеличения продуктивности за счёт положительной трансгрессии. Хотя, конечно, каждое поколение должно высеваться в достаточно большом объёме, т.к. процент растений, превышающих по продуктивности исходные формы, невелик (1,2-1,7 %).

         Точно такая же картина наблюдается и в отношении крахмалистости.

         Некоторые исследователи, изучавшие наследование крахмалистости (Akeley, Stevenson, 1944; Stevenson, Akeley, McJean, 1954) нашли, что крахмалистость является полигенным признаком и наследуется доминантно. Однако другие (Borger et al., 1954, 1956) считают, что в наследовании крахмалистости принимают участие и рецессивные гены – в их исследованиях были получены высококрахмалистые формы при скрещивании низкокрахмалистых сортов.

         В исследованиях И.М.Яшиной (1966, 1970) также было выявлено, что крахмалистость контролируется многими неаллельными генами.

         Хунниус (Hunnius, 1969) указывал, что полигенная обусловленность позволяет повысить содержание крахмала путем трансгрессии.

         Ряд исследователей (Swaminathan, Howard, 1954; Howard, 1961) сообщает о существовании отрицательной корреляции между высокой крахмалистостью и высокой урожайностью. Но Бёргер с соавторами (Borger, Kohler, Sengbush, 1954) по этому поводу замечают, что отрицательная корреляция проявляется только у определенной части потомства и не является общим явлением.

         Последнее утверждение находит подтверждение и в нашей работе  (Таблица 14). В 2007 и 2010 годах мы производили отбор по продуктивности в потомстве от самоопыления 5-, 6- и 7- видовых гибридов. Позднее у отобранных образцов была определена крахмалистость.   Как   видно  из   таблицы,   даже  и   в   этом   случае  крахмалистость клубней отдельных сеянцев превосходила крахмалистость исходной родительской формы. А в 2010 году все 3 отобранных по урожайности потомка 5- видового гибрида превосходили этот гибрид и по крахмалистости.  

 Таблица 14 – Содержание крахмала в клубнях образцов, отобранных по урожайности в потомстве от самоопыления межвидовых гибридов

№                 п/п

 Год оцен-ки

Происхождение образца

Число образ-цов, шт

Крахмалистость,

   min-max., %

Число образцов превышающих по крахмалис-тости исходную форму

 1

2007

Гибрид -    vrn,phu,acl,

 dms, sto,adg,tbr*-

     исходная форма

    1

21,4

            -

 2

2007

                  I1

    3

     14,7-17,5

    -

 3

2007

 Гибрид – dms,sto,vrn,

phu,tbr- исходная форма     

    1

         16,7

    -

 4

2007

                  I1

    5

      11,9-16,7

            -

 5

2007

           Гибрид-      vrn,phu,dms,sto,adg,tbr-

 исходн.форма

    1

         19,5

     -

 6

2007

                  I1

    2

      16,7- 18,5

     -

 7

2007

    Гибрид - vrn,phu,dms,sto,adg,tbr –

 исходн.форма

    1

17,0

     -

 8

2007

                  I2

    7

      15,9-18,5

     3

 9

2007

    Гибрид - vrn,phu,dms,sto, adg,tbr

 исходн.форма

    1

20,6

     -

10

2007

                  I1

   10

      18,5-21,9

     2

11

 2010

    Гибрид - dms,sto,adg,tbr, plt 

исходн..форма

    1

18,0

     -

12

2010

                  I1

    3

      18,3-21,9

             3

*  vrn- S.vernei, phu- S.phureja, acl- S.acaule, dms- S.demissum, sto- S.stoloniferum, adg- S.andigenum, tbr- S.tuberosum, pltS.polytrichon.

            

                                                                                                                                           

       Отбор же, производимый по крахмалистости среди потомков от самоопыления межвидовых гибридов позволяет повышать содержание крахмала в клубнях (Таблицы 15, 16). Если производить отбор одновременно и по крахмалистости, и по продуктивности, то вполне возможно получить высокоурожайные формы, обладающие также и высоким содержанием крахмала в клубнях.                                                                             

      Но не только урожайность картофеля и крахмалистость его клубней наследуются полигенно – большинство хозяйственно-ценных признаков, являющихся целью селекции, определяются совместным действием многих неаллельных генов, от числа которых зависит интенсивность проявления этих признаков.

        Например, полиегенным признаком, так же как урожайность и крахмалистость, является белковость (Альсмик, 1966).

Таблица 15 – Содержание крахмала в клубнях потомства от самоопыления трёхвидового гибрида, полученного с участием S.demissum, S.stoloniferum, S.tuberosum

№                    п/п

Год

Происхождение

Число образ- цов,шт

Лимиты крах-малистости, min-max,  %

     Средняя крахмалистость,

 + стандартное   

    отклонение

Коэффици-ент вариации,  

       %

 1

1994

исходная форма

    1

        11,2

          11,2

         -

 2

1994

            I1

  108

     9,1-14,4               

      10,9+1,2            

        16

 3

1996

исходная форма

    1

        13,1                      

          13,1                      

         -

 4

1996

            I2

  102

    11,1-15,7              

       12,0+1,1            

        14

         Устойчивость картофеля к фитофторе – одному из наиболее распространенных  и вредоносных заболеваний – разделяют обычно на два типа: сверхчувствительность – способность  к некротической реакции клеток в ответ на вторжение инфекции – и полевую, или инкубационную - устойчивость, выражающуюся в замедленном росте гриба в тканях картофеля. Ван дер Планк (Van der Plank, 1966) предложил сверхчувствительность называть вертикальной устойчивостью, а полевую устойчивость – горизонтальной.

Таблица 16 -  Содержание крахмала в клубнях потомства от самоопыления пятивидового гибрида, полученного с участием S.stoloniferum, S.demissum, S.vernei, S.andigenum, S.tuberosum.

№                  п/п

Год

Происхождение

Число образ-цов, шт

  Лимиты крахмалис-тости,

min-max,  %

        Средняя крахмалистость,

 + стандартное     

    отклонение

Коэффици-ент вариации,   %

 1

1994

исходная форма

     1            

      18,7                      

           18,7                      

            -

 2

1994

            I1

   76        

  10,1-22,3            

        15,7+1,1             

           34

 3

1996

исходная форма

     1            

      22,0                      

           22,0                      

            -

 4

1996

            I2

    87        

  14,7-24,1             

        19,1+1,2           

          18,8

         Сверхчувствительная реакция растения обусловлена действием основных, независимых R-генов, присутствие которых создает барьер устойчивости к определенным группам рас фитофторы. Заражение различными расами фитофторы гибридного материала, происходящего от S.demissum дало возможность выявить генотипические различия среди фитофтороустойчивых форм и установить, что сверхчувствительная реакция растения контролируется системой независимых доминантных генов (Black, 1952; Mastenbroek, 1952; Mills, Peterson, 1952). Было показано, что передача этих генов потомству идет по простой менделеевской схеме.

         Полевая устойчивость характеризируется устойчивостью к внедрению патогена, его замедленным развитием в тканях растения, удлинённым инкубационным периодом, слабым спороношением. Полевая устойчивость расовонезависима, но она зависит от многих факторов среды: влажности, температуры, внесения тех или иных удобрений и от инфекционной нагрузки (Касперович, 1965).

         Блэк (Black, 1954; 1960) отмечает, что полевая устойчивость контролируется серией множественных генов, наследуемых по типу полимерии. Шик и Хопфе (Schick, Hopfe, 1962) полагают, что она зависит от многих и рецессивных, и доминантных генов. Токсопеус, Паксман и Мастенбрук считают, что и устойчивость клубней связана с полевой устойчивостью (Toxopeus, 1958; 1961; Paxman, 1963; Mastenbroek, 1966).

         На основании анализа литературных данных, а также собственных исследований мы пришли к выводу, что полевая устойчивость растений картофеля к фитофторе и устойчивость сверхчувствительного типа не могут быть резко разграничены. Любое растение картофеля, обладая сверхчувствительным типом устойчивости к фитофторе, обладает в какой-то степени и полевой устойчивостью.

         При изучении фитоалексинов, возникающих в растениях картофеля в ответ на контакт с патогеном, было установлено, что количество образующегося ришерина связано только со сверхчувствительным типом устойчивости к фитофторе, а количество любимина как со сверхчувствительностью, так и с полевой устойчивостью. Уже это, на наш взгляд, свидетельствует о том, что полевую устойчивость и устойчивость сверхчувствительного типа нельзя резко разграничивать. Кроме того, в клубнях всех исследованных сортов были при анализе обнаружены как любимин, так и решитин. Даже в клубнях такого восприимчивого сорта картофеля, как Белорусский ранний, были обнаружены, хоть и в незначительных количествах, оба фитоалексина. Ни у одного из исследованных сортов не был обнаружен один ришерин (Дорожкин и др., 1973).

         Фитофтороустойчивость не является полностью доминантным признаком. При скрещивании форм, гомозиготных по устойчивости с восприимчивыми растениями, у потомства F1 наблюдается промежуточное наследование устойчивости. Во втором и третьем гибридных поколениях от скрещивания устойчивых растений с восприимчивыми небольшой процент растений обладает более высокой степенью устойчивости, чем фитофтороустойчивый родитель (Dionne, Graham, Hodgson, 1961; Моцкайтис, 1968).

         

     Таблица 17 - Результаты заражения проростков второго гибридного поколения суспензией зооспор расы 1.2.3.4 (1980 год)

№ п/п

         Комбинация

      Число  

 зараженных

 проростков,

         шт

       Число   устойчивых,

         шт

         % устойчивых  

   от общего

      числа

  1

S.stoloniferum (2n=96)

х Камераз (R1)

1200

7

0,58

  2

S.demissum (2n=144)

 х Камераз (R1)                     

1100

16

1,45

  3

S.stoloniferum (2n=96)

 x Веселовский 2-4 (R2)        

970

8

0,82

  4

S.demissum (2n=144)

 x Веселовский 2-4 (R2)       

1218

19

1,55

  5

S.stoloniferum (2n=96)

 x Burgonia                             

720

2

0,27

  6

S.demissum (2n=144)

 x Burgonia                            

1115

10

0,89

         

       В 1980 году нами было предпринято массовое заражение проростков второго гибридного поколения от скрещивания форм S.stoloniferum (2n=96) и S.demissum (2n=144), гомозиготных по устойчивости к расе фитофторы 1.2.3.4, с селекционными сортами, восприимчивыми к фитофторозу и с сортами, обладающими R-генами, суспензией зооспор расы 1.2.3.4, при высокой инфекционной нагрузке (30-50 зооспор и много конидий в поле зрения микроскопа при увеличении 120). Результаты заражения приводятся в таблице 17. Как видно из таблицы, процент выделенных устойчивых сеянцев был невелик – от 0,27 до 1,55.

         В дальнейшем выделенные по устойчивости к расе фитофторы 1.2.3.4 сеянцы в фазе 3-5 настоящих листьев были подвергнуты опрыскиванию смесью суспензий зооспор рас фитофторы 1.2.3.4.5 и 1.2.3.4.6. При этом уцелело по 1 растению S.stoloniferum x Камераз, S.demissum x Камераз, S.stoloniferum x Веселовский 2-4 и 3 растения S.demissum x Веселовский 2-4.                                                                                                                                                                           

         Дальнейшая проверка путем заражения листьев в чашках Петри показала, что эти 6 растений действительно устойчивы к расам 1.2.3.4.5 и 1.2.3.4.6., т.е. имеют более высокую устойчивость к фитофторе, чем родительские формы S.demissum и S.stoloniferum и сорта Камераз и Веселовский 2-4, участвовавшие в скрещиваниях.

         С трёх гибридных растений S.demissum x Веселовский 2-4 и 1 растения S.stoloniferum x Камераз удалось собрать семена от самоопыления. И проростки третьего гибридного поколения были вновь подвергнуты искусственному заражению смесью суспензий зооспор рас фитофторы 1.2.3.4.5 и 1.2.3.4.6 (Таблица 18).

         Таким образом, на наш взгляд, результаты заражения второго и третьего поколений от самоопыления межвидовых гибридов картофеля свидетельствуют о том, что при инцухте, сопровождаемом жёстким отбором по устойчивости в каждом поколении, можно получить усиление устойчивости к фитофторозу.

 Таблица 18 – Устойчивость проростков третьего гибридного поколения при заражении смесью суспензий зооспор рас фитофторы 1.2.3.4.5 и 1.2.3.4.6 (1982 год)

№ п/п

             Комбинация

        Число

   зараженных

проростков, шт.

      Число устойчивых,

         шт.

%  устойчивых  от общего числа

 1

S.stoloniferum x

x Камераз                                

165

3

1,81

 2

S.demissum x 

x Веселовский 2-4

314

8

2,54

                                                                  

         Не меньший ущерб картофелеводству, чем фитофтороз, наносят и вирусные заболевания. В настоящее время описано более 30 фитовирусов, которые способны поражать картофель (Трускинов, 2008).

         По механизму передачи вирусы делятся на две группы: неперсистентные – быстро теряющие инфекционность в переносчике или на его поверхности и персистентные – способные длительное время сохраняться и размножаться в организме переносчика.

         После питания на больном растении, например, персиковой тли, насекомое спустя некоторое время становится вирофорным (способным передавать вирус). При этом поглощенный тлёй вирус проникает в кровеносную систему и внутренние органы. После того, как вирус размножится и достигнет слюнных желёз, он получает возможность вместе со слюнным секретом извергаться в прокалываемые растительные ткани и вызывать их заражение. Тли в этом случае остаются инфекционными до конца жизненного цикла (по Зыкину, 1970).

         Персистентные вирусы, передаваемые цикадами, не только размножаются в теле насекомого, но и передаются от одного поколения к другому через яйцо (Holmes, 1955; Зыкин, 1976).

         Многие фитопатогенные вирусы могут сохраняться в диких и сорных растениях. Растениями-резерваторами служат многие многолетние сорняки, такие как осот полевой, одуванчик лекарственный и др. (Шпаар и др., 1999).

         По реакции растений картофеля на вирусную инфекцию различают четыре основных типа устойчивости.

      1. Иммунитет. Это наиболее высокая степень устойчивости. У растения не проявляется никаких внешних признаков поражения даже при искусственном заражении и вирус не может быть обнаружен никакими диагностическими методами. Хотя рядом исследований было установлено (Benson, Hooker, 1958, 1960), что вирус может без потери активности проходить через иммунный промежуточный привой, перемещаясь от пораженного вирусом подвоя к здоровому привою и поражая его.

Среди различных видов картофеля иммунитет обнаружен только по отношению к трем вирусам: Х, У и А (Ross, 1960, 1961).

  1.  Сверхчувствительность – некротическая реакция растения

картофеля в ответ на внедрение вируса. Инфицированные   клетки гибнут и одновременно инактивируют содержащийся в них вирус. На растении наблюдаются локальные некрозы, системные некрозы, некроз верхушки или даже общий некроз, когда некротизация захватывает всё растение и оно полностью отмирает. У диких видов картофеля сверхчувствительная     реакция возникает в ответ на внедрение всех штаммов вируса,     у селекционных сортов S.tuberosum сверхчувствительность действует только против строго определенных штаммов.

  1.  Полевая устойчивость. Это устойчивость, при которой  

заражение происходит, но вследствие особенностей растения идет медленно, и распространение заболевания из-за этого сдерживается. Боуден (Bawden, 1948) отмечал, что для заражения растений картофеля с таким типом устойчивости требуется большая инфекционная нагрузка.

   4.Толерантность. При этом типе устойчивости растение поражается, но не снижает продуктивности. Часто растения не имеют внешних признаков поражения, хотя и являются носителями скрытой инфекции. Относительно ценности этого типа устойчивости единого мнения нет. Некоторые исследователи (Камераз, Яшина, Склярова, 1973) считают, что толерантность не представляет ценности для использования в селекции и что сорта, обладающие этим типом устойчивости, являются опасными источниками инфекции. Такого же мнения придерживаются В.Г. Иванюк, С.А. Банадысев и Г.К. Журомский (2003). Для нас, однако, более предпочтительной представляется позиция Э.В. Трускинова, который считает, что бороться нужно не с вирусами как таковыми, а с вирусными болезнями (Трускинов, 1985). При выведении сортов, считает Э.В. Трускинов, должны быть использованы все известные виды устойчивости и при этом не следует пренебрегать и полевой устойчивостью и толерантностью как особым приспособительным видом устойчивости. Опасность же вполне может быть нейтрализована (борьба с переносчиками инфекции, пространственная изоляция). К тому же, восприимчивые сорта всё равно в производстве долго не задерживаются.

         Одним из наиболее распространенных и вредоносных является вирус Х. Так, на Дальнем Востоке, где распространены более вредоносные штаммы Х-вируса, потери урожая от этого патогена составляют от 20 до 52,7 % (Генкель и др., 1963; Лебедева, 1966).

         При смешанных инфекциях вред, причиняемый Х-вирусом, сильно возрастает. Потери урожая при этом могут составлять 60-80 % (Амбросов, 1964; Букасов, 1966б).

         Относительно характера наследования того или иного типа устойчивости картофеля к вирусной инфекции единодушия среди исследователей пока нет. Американский исследователь Шульц с соавторами (Schultz et al., 1934) установили, что при скрещивании двух устойчивых к вирусу Х растений небольшое количество сеянцев в потомстве показывает более высокую степень устойчивости, чем любой из родителей, т.е. они установили трансгрессивный характер наследования и пришли к выводу, что имеются два или более генетических факторов, которые при взаимодействии дают кумулятивный эффект. Стивенсон, Шульц и Кларк (Stevenson et al., 1939) нашли, что иммунитет гибрида 41956 зависит от двух доминантных генов, взаимодействующих комплементарно. Кокерам (Cockerham, 1957) рассматривал закономерности наследования иммунитета и сверхчувствительности. Вначале он полагал, что у S.acaule имеются три аллеломорфных гена Xi, Xn и X. Первый контролирует иммунитет, второй - сверхчувствительность, третий - восприимчивость. Позднее он (Cockerham, 1962) пришел к выводу, что сверхчувствительность контролируется двумя доминантными генами Nx и Nb, которым соответствуют четыре группы штаммов вируса Х.

         Росс (Ross, 1954, 1966), скрещивая иммунный к вирусу Х S.acaule с неустойчивыми формами получил в F2 расщепление, близкое к 3:1 и решил, что иммунитет к Х - вирусу наследуется по мономерно-доминантному типу и контролируется одним доминантным геном Rx.

         Относительно типа устойчивости гибрида 41956 единого мнения нет: одни исследователи считают, что он иммунен, другие - что крайне сверхчувствителен, т.к. при искусственном заражении его вирусом Х в стеблях обнаруживаются следы инфекции (Schick, Klinkowski, 1962).

         Толерантность и полевая устойчивость - сложные типы устойчивости, обусловленные действием многих факторов. Они контролируются полигенами и наследуются как количественные признаки. Относительно наследования этих типов устойчивости разногласий у исследователей не возникает.

         Нам представляется справедливой мысль Хаттона с соавторами (Hutton, Wark, 1952), которые утверждают, что в растении имеется общая инактивирующая вирус система.

         Нами в течение ряда лет проверялась устойчивость к вирусу Х гибридов от скрещивания устойчивых полиплоидных образцов S.acaule и S.vernei c устойчивым сортом Сако и восприимчивым сортом Веселовский 2-4 (Таблицы 19, 20). Устойчивость образцов диких видов и ряда сортов картофеля определялась предварительно путём искусственного заражения.

         Сеянцы картофеля в фазе 2-3 настоящих листьев высаживали в заполненные почвой неглубокие (10-12см) ящики. Между растениями в рядах – 4-5см., между рядами -5-6см. Такое размещение растений позволяло создать в ящиках провокационный фон. Хансен, изучая контактное распространение вируса в поле, установил, что вирус в два раза быстрее распространяется вдоль ряда, чем между растениями соседних рядов (Hansen, 1957). В нашем опыте при таких небольших расстояниях между растениями корни заразившихся сеянцев тесно переплетаются с корнями соседних растений и не позволяют им избежать заражения, если те не обладают генетически обусловленной устойчивостью. К тому же, как было установлено Ю.И. Власовым (1964), передача вируса Х может идти и через почву, в которой выращиваются больные растения.

Таблица 19 -Устойчивость к вирусу Х гибридов первого поколения от

   скрещивания устойчивых образцов диких видов с устойчивыми и

                    неустойчивыми сортами  (1984-1985 гг.)

№ п/п

    

          Комбинация

Число  растений, шт.

    %

устой-чивых

Инфици-рованных

   Пораженных

устой-чивых

1984 г.

1985 г.

  1

S.acaule (2n=96)  x Saco                            

        72

     0

     0

   72

 100,0

  2

    S.acaule (2n=96)

  х Веселовский 2-4          

81

    56

     7

   18

   22,2

  3

S.vernei (2n=48) х Saco                              

38

      0

     0

    38

 100,0

  4

   S.vernei (2n=48)

   х Веселовский 2-4          

67

     42

     5

    20

   29,8

         Заражение проводили сразу после того, как сеянцы приживутся. На два листа каждого сеянца ватным тампоном наносилась стеклянная пудра. Затем в ткань листа стеклянным шпателем легко втирался инокулюм. После нанесения инфекции листья ополаскивались водой. Через месяц производили серологическую проверку, и все поразившиеся растения из ящика удаляли. Оставшиеся растения проверялись дополнительно на растениях-индикаторах Gomphrena globosa.

         Как видно из таблицы 19, в первом гибридном поколении от скрещивания гомозиготного по устойчивости S.acaule с устойчивым сортом Saco, все сеянцы оказались устойчивыми, и это как будто не противоречит выводу Росса о контролировании устойчивости к вирусу Х одним доминантным геном. То же самое относится и к первому гибридному поколению от скрещивания гомозиготного по устойчивости к вирусу Х  S.vernei с сортом Saco. Однако при скрещивании S.acaule и S.vernei с неустойчивым сортом Веселевский 2-4 в первом гибридном поколении наблюдается расщепление по устойчивости.

         Если бы наследование устойчивости к вирусу Х, как полагают Росс (Ross, 1954, 1966), контролировалось одним доминантным геном, то потомство от скрещивания гомозиготных иммунных форм с восприимчивыми было бы однородным и иммунным. Однако в действительности (таблица 19) в нашем опыте устойчивых сеянцев при скрещивании с неустойчивым сортом Веселовский 2-4 S.acaule оказалось только 22,2 %, а S.vernei – 29,8 %. У части сеянцев поражение вирусом Х проявилось только на следующий год, что свидетельствует, видимо, о наличии у них полевой устойчивости.

        Для получения второго гибридного поколения (таблица 20) семена были собраны с устойчивых растений первого поколения, отобранных при искусственном заражении. Во втором гибридном поколении от скрещивания гомозиготных по устойчивости к вирусу Х S.acaule и S.vernei с устойчивым сортом Сако все сеянцы вновь оказались устойчивыми. При скрещивании же с

           Таблица 20 - Устойчивость к вирусу Х гибридов F2 от скрещивания устойчивых образцов диких видов с устойчивыми и неустойчивыми сортами

                                                       (1986-1987 гг.)

№ п/п

       Комбинация

Число  растений, шт.

   %

 устой-

 чивых

  инфици-  

рованных

    пораженных

 устой-

чивых

1986 г

1987 г

  1

S.acaule (2n=96)             

x Saco                            

89

      0

     0

    89

  100,0

  2

S.acaule (2n=96)   

х Веселовский 2-4          

83

     29

     3

    51

    61,4

  3

S.vernei (2n=48) х Saco                              

91

      0

     0

    91

  100,0

  4

S.vernei (2n=48)

х Веселовский 2-4          

87

     27

     5

    55

    63,2

                                                               

неустойчивым сортом Веселовский 2-4 во втором поколении устойчивых сеянцев оказалось 62,% и 63,2 %, что ни в какие простые схемы, на наш взгляд, не укладывается. Точно так же, как в первом гибридном поколении, часть растений оказалась пораженной только на следующий год.                                                                               

         Полученные данные, на наш взгляд, свидетельствуют о том, что различные типы устойчивости к вирусу Х у растений картофеля никогда не могут быть выделены в чистом виде – полевая устойчивость и толерантность присущи в какой-то степени всем растениям.

         В исследованиях Береке (Baerecke, 1967) были получены данные, свидетельствующие о полигенном характере наследования устойчивости к вирусу S у сорта Saco.

         Устойчивость к вирусу М выявлена у видов S.tarijense, S.commersonii и S.chacoense, а также у некоторых сортов картофеля. Во всех случаях это полевая устойчивость и наследование её носит полигенный характер (Камераз, Яшина, Склярова, 1973): число устойчивых форм в потомстве постепенно понижается по мере увеличения инфекционной нагрузки и оказывается в конечном итоге незначительным.

         Вирус скручивания листьев (ВСЛ) механически (путём втирания сока) не переносится, но легко передается с посадочными клубнями и может накапливаться из года в год, развиваясь в тяжёлое заболевание. В естественных условиях вирус распространяется тлями, из которых первостепенное значение имеет персиковая. Искусственное заражение также возможно лишь с помощью тлей или прививкой. А.Я. Камераз, И.М. Яшина и Н.П. Склярова (1973) указывают, что единственным типом устойчивости к вирусу скручивания листьев картофеля является полевая устойчивость, наследуемая полигенно и контролируемая серией доминантных генов.

         Изучением наследования ракоустойчивости занимались многие исследователи. Результаты этих исследований приводит И.М. Яшина (1970). Данные всех исследователей (Саламан и Лесли, Лунден и Иорстад, Блэк, Коллинс) свидетельствуют о доминировании устойчивости к раку в потомстве. Вместе с тем при самоопылении устойчивых форм все получили в потомстве незначительное количество неустойчивых сеянцев, так же как и при скрещивании двух устойчивых форм. А при самоопылении неустойчивых родителей выщеплялось незначительное количество устойчивых. Аналогичные данные были получены Саламаном и Блэком. И это, на наш взгляд, неопровержимо свидетельствует о полигенном характере наследования ракоустойчивости.

         Все большее значение приобретает в настоящее время выведение нематодоустойчивых сортов картофеля в связи с широким распространением этого паразита.

         Картофель поражают два близких вида цистообразующих нематод: золотистая картофельная нематода Globodera rostochiensis и бледная – Globodera pallida. Золотистая картофельная нематода представлена пятью патотипами, бледная – тремя. В России пока распространён только один патотип золотистой картофельной нематоды – Ro1 (Косарева, 2008). Но существует угроза завоза других патотипов G.rostochiensis и G.pallida, в связи с чем в селекционный процесс должно быть вовлечено всё разнообразие устойчивых форм.

         Росс (1989) выделяет устойчивость к нематоде некрогенную (сверхчувствительность) и ненекрогенную, т.е. без образования некрозов. Последняя, возможно, является полевой устойчивостью и проявляется в различном числе цист на корнях пораженного растения (Dale, Philips, 1985). Она определяется различными факторами. Например, образованием вещества, стимулирующего выход личинок (Deshmukh, Weischer, 1970). Некрогенная устойчивость характеризуется образованием некротической ткани в ответ на внедрение личинок. В результате личинкам не хватает питания и они либо погибают, либо остаются недоразвитыми.

         Росс (1989) указывает, что при скрещивании форм даже с незначительным ослаблением пораженности со сверхчувствительными родительскими формами устойчивость потомства значительно возрастает.

         Устойчивость к нематоде контролируется главными генами, из которых ген Н1 обладает наибольшей экспрессивностью (Huijsman, 1955), вызывая снижение числа формирующихся цист часто даже до 0. Однако отдельные сорта с геном Н1 значительно различаются по степени устойчивости (Росс, 1989). Дело в том, что на эффект главных генов в значительной степени влияет целый комплекс малых генов.

         Некоторые исследователи (Huijsman et al., 1969) выделяют ещё и такой тип устойчивости к картофельной нематоде, как толерантность. Толерантность определяется некоторыми анатомическими особенностями растений, а также и такими факторами, как хорошая регенерация поврежденной ткани корней, слабая её поражаемость вторичными организмами, вызывающими гнилостные процессы, высокая способность к образованию новых корней. Растения, обладающие толерантностью, хоть и поражаются нематодой, но способны давать урожай на сильно заражённых почвах.

         Устойчивость растений картофеля к неблагоприятным условиям во всех случаях является сложным признаком, определяющимся взаимодействием с условиями среды различных анатомических, морфологических, физиологических и биохимических признаков растений и контролирующимся полигенами.

         Так, Г.М. Коваленко (1932) отмечает, что “наблюдения над сеянцами показали, что они более холодостойки, чем их родительские формы”. Особенно это было заметно на S.demissum, у которого морозоустойчивость отдельных сеянцев оценивалась на 2-3 балла выше, чем морозоустойчивость родительской формы. Но некоторое усиление холодостойкости у отдельных сеянцев от самоопыления по сравнению с родительскими формами наблюдалось и у других видов, что свидетельствует о полигенном характере наследования признака холодостойкости.

         Работами многих исследователей (Rudorf, 1956; Moller, 1956; Гончаров, 1966; Яшина, Першутина, Прокопова, 1968 и др.) был установлен полигенный характер наследования признака скороспелости.

         Одним из факторов, определяющих клубнеобразование и, в конечном счёте, продуктивность, является фотопериодическая реакция картофеля. Реакция растений на длину дня изучалась как в нашей стране, так и за рубежом (Разумов, 1931; Синельникова, 1966; Романова и Иванова, 1987; Schick, 1931; Driver, Hawkes, 1943 и др.). При этом установлено, что как отдельные виды, так и различные образцы одного вида картофеля отличаются по реакции на продолжительность светого дня. Большинство видов картофеля отрицательно реагируют на увеличение продолжительности дня, однако некоторые образцы проявляют нейтральную и даже положительную реакцию, что связано с широким ареалом произрастания видов на родине и с различием условий, в которых протекал эволюционный процесс.

         Р. Шик (Schick R., 1931) пришёл к выводу, что короткодневеая реакция контролируется большим числом как доминантных, так и промежуточных генов.

         Драйвером и Хоксом (Driver, Hawkes, 1943) было установлено, что реакция на длину дня – полигенно наследуемый признак, причём короткодневная реакция доминирует над длиннодневной.

         Таким образом, как, надеюсь, следует из вышеизложенного, подавляющее большинство хозяйственно-ценных признаков, являющихся целью селекции картофеля, наследуется полигенно. В результате при инцухте, сопровождаемом жестким отбором, в каждом последующем поколении от самоопыления в отдельных генотипах будет происходить трансгрессивное сочетание полимерных генов аддитивного действия, что обусловит более сильное выражение признаков в сравнении с обеими родительскими формами.             

           Инцухт, возможно, утратил уже своё значение в качестве основного и единственного метода выведения новых сортов картофеля – без гибридизации и других приёмов современной селекции картофеля не обойтись. Однако в качестве вспомогательного приёма инцухт, на наш взгляд, должен быть непременно использован.

         Создание путём применения инцухта селекционных линий может быть совмещено с оценкой материала, необходимой для составления родительских пар при дальнейших скрещиваниях. Л.И. Костиной с соавторами (Костина, 1992; Костина и др., 2007) было установлено, что образцы, имеющие в потомстве от самоопыления большое число сеянцев (более 50 %) с хозяйственно-ценными признаками, должны дать и лучшие результаты в скрещиваниях. Н.А. Лебедевой (1969, 1971, 1972) была разработана селекционно-генетическая схема, в которой инцухт используется на всех этапах селекционного процесса. При использовании этой схемы нами был выведен целый ряд сортов.

       Итак, поскольку большинство хозяйственно-ценных признаков картофеля

– продуктивность, крахмалистость, устойчивость к наиболее вредоносным патогенам и др.- контролируется полигенами, среди сеянцев межвидовых гибридов от самоопыления можно отобрать небольшой процент растений

превышающих по выраженности полезных признаков родительские формы.     

Тщательный отбор по хозяйственно-ценным признакам в течение     нескольких   поколений инцухта приводит к усилению  выраженности желаемых признаков и к созданию селекционных  линий.    

                                              ГЛАВА 6

           СОЗДАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СЕЛЕКЦИОННОМ

         ПРОЦЕССЕ МНОГОВИДОВЫХ ГИБРИДОВ КАРТОФЕЛЯ

         Для того, чтобы иметь право на существование, современный сорт картофеля должен обладать в достаточной степени выраженными более чем 50 свойствами и признаками. Сюда относится и урожайность со всеми её составляющими, и приспособленность к современной технологии возделывания и хранения, и качество клубней с учётом предназначенности сорта, и устойчивость к неблагоприятным факторам среды, а также устойчивость к многочисленным болезням и вредителям, которыми картофель поражается как никакая другая культура.

         Часто имеет место единовременное поражение сразу несколькими болезнями и вредителями, поэтому совершенно недостаточно иметь сорт, устойчивый к какой-то одной болезни или вредителю, т.к. если он подвержен сильному поражению другими болезнями и вредителями, то значительная часть урожая всё равно будет уничтожена. Таким образом, сорт должен обладать высокой урожайностью, высоким качеством клубней, а также комплексной устойчивостью ко многим болезням, вредителям и неблагоприятным условиям среды.

         Для выведения таких сортов могут быть использованы два пути. Во-первых, можно использовать в селекции образцы диких видов, обладающие устойчивостью одновременно к нескольким патогенам. Во-вторых, создавать многовидовые гибриды, обладающие комплексной устойчивостью.

         Мы в своей работе старались использовать и то, и другое. В любом случае, какими бы перспективными ни были вовлекаемые в селекционный процесс виды, работа не должна вестись с каким-то одним видом. Каждый из видов, имея ряд положительных признаков, имеет и отрицательные черты. Кроме того, некоторые исследователи считают, что гены, например, устойчивости к фитофторе у разных видов картофеля имеют разную природу (Malcolmson, Black, 1966).

         В опытах В.А. Колобаева (2007, 2008, 2009) гибриды диких видов Solanum с культурными сортами показали высокую горизонтальную устойчивость к фитофторозу. Комбинирование в них генов от пяти видов усилило проявление устойчивости и тормозило размножение патогена.

         А.А. Лебедев (1968) наблюдал в своих исследованиях усиление морозостойкости гибридов в том случае, если в их создании, кроме вида S.tuberosum, использовали  виды S.acaule, и S.vernei. Морозостойкость гибридов только с S.acaule была немного ниже морозостойкости трёхвидового гибрида, гибриды же с участием только S.vernei обладали лишь слабой степенью морозоустойчивости.

         Нами также в течение ряда лет изучалась устойчивость многовидовых гибридов картофеля к патогенам и другие хозяйственно-ценные признаки.

         Как уже отмечалось, многие исследователи при использовании в селекционном процессе диких видов, прибегают к многократному беккроссированию, чтобы избавиться от нежелательных признаков (Букасов, Камераз, 1959, 1972; Будин. 1986 и др.). Однако при этом происходит рассеивание генов устойчивости, и гибриды, приобретая “культурные” признаки, устойчивость частично теряют.

         Следует отметить, что существовало и прямо противоположное мнение. Так, И.И. Пушкарёв (1937, 1959) считал, что метод беккроссов при селекции на устойчивость к фитофторе резко уступает методу самоопыленных линий и что пользоваться методом беккроссов в скрещиваниях с дикими видами не следует (по Филиппову и Иванченко, 1964).

         Н.А. Лебедевой (1969, 1971, 1972) была предложена селекционно-генетическая схема получения многовидовых гибридов картофеля, обладающих комплексом хозяйственно-ценных признаков.

         Работа по этой схеме должна вестись одновременно с несколькими дикими видами, среди которых по устойчивости и другим признакам отбираются перспективные образцы. Обычно дикие виды гетерозиготны по устойчивости к патогенам и другим признакам – каждый вид представлен целым рядом форм, одни из которых обладают иммунитетом, другие – генотипом, обеспечивающим полевую устойчивость или толерантность, а третьи могут быть и вовсе восприимчивыми к данному заболеванию (Жуковский, 1964).

         Затем отобранные по устойчивости и другим признакам образцы, если они не скрещиваются с сортами, переводятся на полиплоидный уровень. Следующим этапом селекционного процесса является гибридизация – скрещивания полиплоидных форм диких видов с тщательно подобранными в соответствии с целями селекции сортами.

         Среди сеянцев первого поколения ведется жесткий отбор по устойчивости к патогенам, неблагоприятным условиям, по продуктивности и т.д. С отобранных растений собираются семена для получения второго семенного поколения. Во втором семенном поколении вновь ведётся отбор по интересующим признакам. Отобранные растения вновь скрещиваются с тщательно подобранными селекционными сортами.

         Среди растений полученных беккроссов вновь ведётся отбор как по устойчивости, так и по другим хозяйственно-ценным признакам. Для усиления выраженности признаков, являющихся целью селекции, можно прибегнуть к инцухту беккроссов – тщательный отбор по всем интересующим признакам в течение 2-4 поколений от самоопыления позволит выделить отдельные селекционные линии с участием различных видов. (Каждая такая линия будет включать наследственный материал какого-то одного вида картофеля и двух селекционных сортов). Перекрещивание между собой различных линий даёт возможность получить многовидовые гибриды картофеля.

         Изучавшиеся нами многовидовые гибриды картофеля были получены именно таким способом.

Таблица 21 - Вегетативная мощность полиплоидов диких видов картофеля, селекционных сортов и гибридов разного уровня сложности (ср. 1983-1988 гг)

№ п/п

               Образцы

  Число растений,

    шт.

 Высота растений,                                                        см

Диаметр стебля, см

Вес над- земной части,    

   г

Вес кор- невой сис- темы,  

   г

 1

Кatahdin

     10

     70

    2,3

   510

   180

 2

Earlaine

     10

     63

    2,1

   490

   160

 3

Burgonia

     10                                   

     72

    2,5             

   600

   210

 4

S.vernei (2n=48)          

      5                                    

     61

    1,8             

   389

   167

 5

S.stoloniferum(2n=96)

      5                                     

     40

    1,2             

   246

   151

 6

S.demissum (2n=144)    

      5                                    

     31

    0,7             

   110

    82

 7

      S.acaule (2n=96)            

      5                                   

     20  

    1,2             

   210

    91

 8

2-вид.гибрид - sto, tbr

     10                                   

     52

    1,6             

   410

   160

 9

2-вид. гибрид - dms, tbr

     10                                    

     49

    1,4              

   380

   149

10

2-вид. гибрид - acl, tbr.     

     10                                   

     37

    1,0              

   367

   130

11

  3-видовой  гибрид-

       sto, dms, tbr             

     10                                

     89  

    2,7              

  1400

   642

12

  4-видовой гибрид   

     vrn,sto,dms,tbr        

     10                                 

     81

    2,7              

  1520

   610

13

  5-видовой гибрид-

    acl,vrn,sto,dms,tbr   

     10                                  

     98

    3,1              

  1480

   670

       acl – S.acaule (2n=96);  sto – S.stoloniferum (2n=96);   vrn – S.vernei (2n=48);                   

    dms – S.demissum (2n=144);   tbr– S.tuberosumселекционные сорта.

Для всех сложных гибридов с полиплоидами диких видов картофеля часто имеет место проявление гибридного гетерозиса – по вегетативному развитию многовидовые гибриды часто значительно превосходят как исходные полиплоидные формы, так и селекционные сорта, с участием которых были получены (Таблица 21). Многовидовые гибриды имеют мощную, хорошо развитую корневую систему. В таблице 21 приведены данные оценки растений клубневого потомства лучшего по вегетативному развитию сеянца первого гибридного поколения для каждой из комбинаций скрещиваний. В дальнейшем, во втором и третьем гибридных поколениях приблизительно такое же соотношение по вегетативному развитию между растениями приведенных в таблице 21 комбинаций сохраняется.

    Таблица 22 - Результаты искусственного заражения  смесью рас фитофторы

      1.2.3.4.5 и 1.2.3.4.6 гибридов картофеля разного уровня сложности, 1985г

(повторность 3-кратная)

№ п/п

                   Образец

  Некротическое

   пятно (баллы)

Интенсивность спороношения

Инкубацион-ный период (дни)

 1

      Katahdin                                                                        

   4

+++

7

 2

      Earlaine                                                                          

   4

+++

6

 3

      Burgonia                                                                       

   4

+++

6

 4

    S.acaule (2n=96)                                                           

   4  

+++

6

 5

    S.vernei (2n=48)                                                             

   1

+ -

16

 6

    S.stoloniferum (2n=96)

   1

+-

15

 7

   S.demissum (2n=144)                                                     

   1

+-

14

 8

 2-видовой гибрид -sto, tbr     

   1

+

9

 9

2-видовой гибрид -dms, tbr    

   2

+

8

10

2-видовой гибрид -acl, tbr  

   3

+++

6

11

 2-видовой гибрид -vrn, tbr  

   1

+

16

12

3-видовой гибр.-acl, vrn, tbr                                                     

   2

+

12

13

4-видовой гибрид-

          vrn,sto,dms,tbr       

   0

-

-

14

      5-видовой гибрид –

        acl,vrn,sto,dms,tbr 

   1

+ -

11

                      

        Растения выращивались в вегетационных сосудах. Корневая система взвешивалась после отмывания её водой. Характер развития корневой системы растений картофеля является одним из признаков, по которым может вестись отбор форм, устойчивых к недостатку влаги в почве (Филиппов, Иванченко, 1964). Растения, имеющие хорошо развитую корневую систему, обычно являются более стойкими к засухе.                                                  

         Исходя из этих соображений, можно сделать вывод о том, что многовидовые гибриды картофеля, имеющие гораздо более мощную корневую систему, чем исходные формы диких видов, селекционные сорта S.tuberosum и двухвидовые гибриды, обладают и более высокой устойчивостью к недостатку влаги в почве.

         В 1985 году эти же гибриды, а также 3-х и 4-видовые гибриды были подвергнуты искусственному заражению суспензией зооспор смеси рас фитофторы 1.2.3.4.5 и 1.2.3.4.6 (Таблица 22). Заражали листья в чашках Петри. Учитывали длину инкубационного периода, величину некротических пятен, образовавшихся на листьях, в баллах (от 0 до 4; 0 – отсутствие пятна, 4 – пятно занимает всю площадь листа) и интенсивность спороношения по шкале, предложенной Н.Н. Кожевниковой (1965):

         (+++) – весь пораженный участок листа покрыт густым конидиальным налётом;

         (++) – менее интенсивное спороношение – полоса налета видна вдоль границы некротического пятна;

         (+) – налет едва различим невооруженным глазом;

         (+-) – простым глазом налет обнаружить нельзя, но под микроскопом в капле воды, если в неё обмакнуть пораженный участок листа (но не тем местом, на которое наносился инокулюм) видны конидии;

         (-) – спороношение отсутствует  (как при визуальной проверке, так и под микроскопом).

         Данные, полученные при искусственном заражении многовидовых гибридов картофеля фитофторозом подтверждаются результатами испытания их в полевых условиях. Так, в 2009 году в полевых условиях нами оценивалась устойчивость к фитофторозу шести 2-видовых гибридов F1 картофеля, полученных с участием видов S.vernei, S.phureja, S.acaule, S.demissum, S.stoloniferum, S.andigenum и сортов S.tuberosum, а также 5- и 7-видовых гибридов.

         Вегетационный период 2009 года в Ленинградской области характеризовался избыточным увлажнением, что создало благоприятные условия для эпифитотийного развития фитофтороза. Первые признаки заболевания появились 6 июля 2009 года. Окончательная оценка устойчивости гибридов проведена 4 сентября. Поражение фитофторозом оценивалось по 9-балльной шкале: 9 баллов – отсутствие признаков поражения, 1 балл – полная гибель надземной части растения от фитофтороза.

         Окончательная оценка устойчивости позволила выявить следующие результаты:

         S.vernei x S.tuberosum – 6 баллов

         S.phureja x S.tuberosum – 3 балла

         S.acaule x S.tuberosum – 2 балла

         S.demissum x S.tuberosum – 6 баллов

         S.stoloniferum x S.tuberosum – 7 баллов

         S.andigenum x S.tuberosum – 4 балла

         7-видовой гибрид – vrn,phu,acl,dms,sto,adg,tbr – 8 баллов

         5-видовой гибрид – dms, sto, vrn, phu, tbr – 9 баллов

         Сорт Latona – 1 балл

         Сорт Изора – 1-2 балла

         Сорт Петербургский – 3 балла.

         Полученные данные, на наш взгляд, свидетельствуют о том, что комбинирование в гибриде генов устойчивости к фитофторозу, происходящих от разных видов картофеля, сформировавшихся в различных экологических условиях и разошедшихся в процессе эволюции, приводит к усилению фитофтороустойчивости.

         Многие сложные гибриды, полученные с участием полиплоидов диких видов картофеля демонстрируют также и высокую степень устойчивости к вирусным заболеваниям как в полевых условиях, так и при искусственном заражении. В течение двух лет (1984, 1985гг.) путём искусственного заражения вирусом Х проверялась устойчивость исходных форм и гибридов разной степени сложности (Таблица 23).                                                                     

Таблица 23 - Сравнительная оценка устойчивости к ХВК исходных форм и гибридов F1 при искусственном заражении (1984, 1985 гг.)

№ п/п

            Образец

    Число зараженных   

  растений,

       шт

Число   поразившихся

 шт

        %  поразивших-ся  растений

1984 г

1985 г

 1

S.vernei (2n=48)                 

21

     0

    0

        0

 2

S.acaule (2n=96)                 

20

     0

    0

0

 3

S.demissum (2n=144)         

25

     1

    2

12

 4

S.stoloniferum (2n=96)

27                                               

     2

    2

14,8

 5

S.acaule x Saco                  

72

     0

    0

0

 6

S.acaule x Веселовск.2-4   

81                                             

    56

    7

77,7

 7

S.vernei x Saco                   

38

     0

    0

0

 8

S.vernei x

Веселовск.2-4    

67                                              

    42

    5

70,1

 9

S.demissum x Saco             

71               

     3

    2

7

10

S.stoloniferum x Saco         

46               

     2

    1

6,5

11

S.demissum x Весел.2-4      

58              

    40

    4

75,8

12

S.stoloniferum x

Веселовский 2-4     

63              

    44

    6

79,3

13

4-видовой гибрид –

  vrn,sto,dms,tbr  

43

     0

    0

  0

14

5-видовой гибрид–   acl,vrn,sto,dms,tbr

56

     0

    0

  0

 aclS.acaule (2n=96); vrnS.vernei (2n=48); dms - S.demissum (2n=96);  sto S.stoloniferum (2n=96); tbrS.tuberosum, сорта: Saco (уст.-й) и Веселовский 2-4 (н/уст.-й).

         В течение многих лет нами путем визуальной оценки отслеживалась поражаемость вирусными заболеваниями гибридов картофеля разной степени сложности в полевых условиях путем серологического анализа и визуальной оценки.

         Важной частью современной системы семеноводства картофеля является получение здоровых, безвирусных исходных растений путём оздоровления их по технологии, сочетающей полевые и лабораторные методы, и дальнейшее их размножение. Работа эта достаточно трудоемка и дорогостояща. По традиционной технологии оздоровленный исходный материал выращивают в теплицах. Из-за роста цен на энергоносители и электроэнергию себестоимость производства тепличных клубней все возрастает.

         К сожалению, оздоровленный посадочный материал не может постоянно находиться в условиях фитоизоляции. В конце концов, семенной картофель оказывается высаженным на самом обычном поле – ведь именно для этого его и получали. И тут, несмотря на самое тщательное соблюдение агротехники, растениям трудно избежать контакта с вирусами. Единственное, что может защитить их в данных условиях,- это генетически обусловленная устойчивость к вирусным заболеваниям.

         Длительное изучение диких и культурных видов, а также многовидовых гибридов картофеля, используемых в качестве исходного материала для селекции, позволило нам выделить ряд образцов, отличающихся особенно высокой степенью полевой устойчивости к вирусным заболеваниям (Таблица 24).

         В таблице не приводятся данные по устойчивости к вирусным заболеваниям 5-, 6- и 7-видовых гибридов, т.к. они были получены позднее и не прошли ещё такого продолжительного испытания.

         Всё большее значение приобретает в настоящее время выведение нематодоустойчивых сортов картофеля в связи с широким распространением этого паразита.

         В настоящее время устойчивость к нематоде определяется путем выращивания растений картофеля на зараженном участке или в лабораторных условиях – при выращивании растений в контейнерах с зараженной почвой. При уборке определяют наличие цист на корнях испытуемых растений. К сожалению, устойчивыми считаются лишь те, на корнях которых цист не обнаруживается вовсе. Образцы же, у которых развивается по 2-3 цисты на всю корневую систему, да и то не на каждом растении, признаются восприимчивыми, что, на наш взгляд, совершенно неправильно.

                                                                                                                                                                            

        Таблица 24 - Перечень образцов многовидовых гибридов картофеля, остающихся визуально свободными от вирусных заболеваний в течение длительного периода (1966-2010гг.)

п/п

Число видов

участвующих в

происхождении

гибридов

  

Виды, участвующие в

       происхождении  

 

Число

гибридов

Число лет, в те-чение которых гибриды оста-ются визуально здоровыми     

 1

           

           3

       S.stoloniferum,

S.demissum, S.tuberosum 

 

       2

            45

 2  

         

           4

S.stoloniferum, S.vernei S.demissum, S.tuberosum

       1

            39

 3

         

           4

S.stoloniferum, S.phureja,

S.demissum, S.tuberosum

       2

            36

 4

           

            4

S.stoloniferum, S.bulbocastanum,

S.demissum, S.tuberosum

       2

             35    

         Росс (1989) указывает, что при скрещивании форм даже с незначительным ослаблением пораженности со сверхчувствительными родительскими формами устойчивость потомства значительно возрастает.

         Устойчивость к нематоде контролируется главными генами, из которых ген Н1, происходящий от S.andigenum, обладает наибольшей экспрессивностью (Toxopeus, Huijsman, 1953; Huijsman, 1955). Однако ген Н1 обусловливает устойчивость лишь к некоторым биотипам нематоды. Точно так же, как и ген Н2, выявленный у S.multidissectum (Dunnet, 1961), гены Fa и Fb у S.spegazzinii (Ross, 1962), гены V1, V2, V3, V4 у S.vernei и O1 и O2 у S.oplocense (Ross, 1966a).

         Кроме того, отдельные сорта, обладающие, например, геном Н1, значительно различаются по степени устойчивости (Росс, 1989). Дело в том, что на эффект главных генов в значительной степени влияет целый комплекс малых генов.

         В шестидесятые годы прошлого века Н.А. Лебедевой был получен трёхвидовой Гибрид 390. В его происхождении принимали участие виды S.demissum, S.stoloniferum и сорта S.tuberosum. Хотя в дальнейшем среди вида S.stoloniferum, по литературным данным, и были обнаружены нематодоустойчивые образцы, те образцы, которые имелись в распоряжении Н.А. Лебедевой, устойчивостью к нематоде не обладали. Таким образом, все компоненты скрещивания были восприимчивы к золотистой картофельной нематоде. Однако Гибрид 390, явившийся результатом соединения их генетического материала, отличался очень слабой восприимчивостью к нематоде: на всю – очень мощную – корневую систему его растений можно обнаружить лишь 1-2 цисты при наличии 400-500 цист на 1 погонном метре корня сорта Камераз выращиваемого на том же участке (Лебедев, 1968), что свидетельствует, видимо, о комплементарном характере наследования нематодоустойчивости в данном случае.

         В своей работе в качестве источников нематодоустойчивости мы использовали устойчивые формы S.andigenum, полученные Н.А. Лебедевой и выделенные по устойчивости к нематоде А.А. Лебедевым, тетраплоиды S.vernei, а также Гибрид 390 и другие нематодоустойчивые сорта.

         Нематодоустойчивость полиплоида S.vernei хорошо передается гибридному потомству и проявляется как в первом гибридном поколении при скрещивании с селекционными сортами, так и в В1. Во втором поколении -F2- беккросса В1 наблюдается расщепление по признаку нематодоустойчивости.

         В связи с тем, что золотистая картофельная нематода является карантинным объектом, проводить испытание нематодоустойчивости могут лишь специальные учреждения. Поэтому мы не имели возможности определять нематодоустойчивость достаточно большого объёма селекционного материала. Определялась нематодоустойчи-вость лишь тех многовидовых гибридов картофеля, которые были отобраны по другим хозяйственно-ценным признакам. Таким образом нам удалось выделить нематодоустойчивые гибриды, ставшие затем сортами: Наяда – 6-видовой гибрид, полученный с участием видов  S.demissum, S.stoloniferum, S.vernei, S.phureja, S.andigenum и сортов S.tuberosum; Вдохновение – 5-видовой гибрид (S.demissum, S.stoloniferum, S.vernei, S.phureja, S.tuberosum); Лига – 6-видовой гибрид (S.demissum, S.stoloniferum, S.vernei, S.phureja, S.andigenum, S.tuberosum); Очарование – 5-видовой гибрид (S.demissum, S.stoloniferum, S.andigenum, S.polytrichon, S.tuberosum); Даная и Жемчужина – 6-видовые гибриды (S.demissum, S.stoloniferum, S.vernei, S.phureja, S.andigenum, S.tuberosum).

         Сотрудниками ВНИИЗР Л.А. Гуськовой и Л.А. Лиманцевой изучалось развитие золотистой картофельной нематоды на корнях сортов Наяда и Лига (Гуськова и др., 2009). При этом было показано, что выращивание этих сортов является средством снижения численности нематоды в почве за счёт прерывания цикла её развития и может быть рекомендовано как средство борьбы на сильно заражённых участках, например, на приусадебных и в фермерских хозяйствах. Так, выращивание картофеля сорта Наяда в течение одного вегетационного периода снижало зараженность почвы на 89,2 %, а сорта Лига – на 95,9 %, в то время, как однократное выращивание сорта-контроля Невский увеличивало заражённость на 44,3 %.

         Все остальные выведенные нами сорта картофеля также являются многовидовыми гибридами картофеля. Они хоть и не являются нематодоустойчивыми, но зато обладают многими другими хозяйственно-полезными признаками. Одним из таких признаков является высокая их пластичность.

         Серёзный ущерб картофелеводству причиняет и другой вредитель – колорадский жук. В настоящее время колорадский жук распространен на территории Российской Федерации от Калининградской, Ленинградской областей и Карелии до юга Красноярского края, а также в Приморском крае (Фасулати и др., 2011). Потери урожая картофеля при проведении защитных мероприятий достигают 30 %, а при их отсутствии могут достигать 100 % (Павлюшин и др., 2009).

         Нами оценивалось в полевых условиях повреждение 129 образцов отечественных и зарубежных сортов картофеля, а также коллекции межвидовых гибридов. При этом были выделены по устойчивости к колорадскому жуку гибриды S.vernei x S.bulbocastanum и S.vernei x Гибрид 390. В меньшей степени повреждались жуком наши сорта Чародей, Наяда и Загадка Питера.

         Поедаемость колорадским жуком листьев сортов Чародей, Наяда и Загадка Питера определяли дополнительно в лабораторных условиях (Лебедева, Гаджиев, 2001). Отделенные от растений молодые листья раскладывали на влажной фильтровальной бумаге вместе с листьями сорта Невский. Затем на каждый лист картофеля помещали по 5 личинок колорадского жука второго возраста (3-4 мм длиной) и накрывали стеклянными колпаками (повторность 3- кратная). Личинки в первую очередь переползали на листья сорта Невский, съедали их полностью и только после этого питались листьями сортов Чародей, Наяда и Загадка Питера.

         Таким образом, при использовании в скрещиваниях различных диких видов картофеля создание сортов, устойчивых к колорадскому жуку возможно. Однако надеяться на легкий успех в такой работе не приходится благодаря удивительной пластичности этого вредителя.              

         Итак, для сложных гибридов с полиплоидами диких видов картофеля

характерно проявление гибридного гетерозиса – по вегетативному развитию многовидовые гибриды превосходят как исходные полиплоидные формы, так и селекционные сорта, с участием  которых были получены.

          Комбинирование в гибриде генов устойчивости к фитофторозу,

происходящих от разных видов, приводит к усилению фитофтороустойчивости.

           6.1.  Использование многовидовых гибридов картофеля в

                           селекции экологически пластичных сортов

          Каждый сорт картофеля обладает вполне определенными биологическими требованиями. Потенциальные возможности сорта могут полностью реализоваться только в том случае, если условия выращивания соответствуют его биологическим требованиям.

         Приспособляемость к различным погодным и почвенно-климатическим условиям – экологическая пластичность – у разных сортов различна и определяется генотипом. Чем выше экологическая пластичность, то есть шире рамки биологических требований сорта, тем большую ценность он представляет для картофелеводства. Во-первых, шире может быть ареал распространения такого сорта. Во-вторых, метеоролические условия в разные годы могут значительно различаться, и сорт, обладающий высокой экологической пластичностью, предоставляет гораздо больше шансов получать стабильные урожаи в разные вегетационные периоды, чем сорт с узкими рамками биологических требований, предпочитающий только какие-то строго определенные условия.

         В последние годы многие исследователи свидетельствуют об изменении и разбалансировке климатических условий. Вопросы изменения климата обсуждались даже в ноябре-декабре 2010 года представителями 192 стран на саммите ООН в Мексике. Изменения климата в Северной Европе характеризуются повышением температуры воздуха, удлинением вегетационного периода, увеличением дефицита влаги летом – дождей выпадает меньше, они короче, но более интенсивные,- обмелением рек, увеличением экстремальных погодных ситуаций, увеличением солнечного излучения, появлением очень жарких и сухих зон, нестабильным снежным покровом зимой (по Старовойтову, 2009; Федотовой и Кравченко, 2011).

         В сложившейся ситуации особенно важное значение приобретает выведение и возделывание сортов картофеля, отличающихся высокой пластичностью, засухоустойчивостью, способных давать урожай даже и в экстремальных погодных условиях.

         Оценка засухоустойчивости различных образцов картофеля проводилась в Институте картофельного хозяйства Ф.А. Новиковым ещё в 1937-1939 годах. Реакция растений на дефицит влаги изучалась как в полевых, так и в лабораторных условиях. Было установлено, что растения, стойкие к засухе, при обезвоживании листьев сохраняют больший процент живых тканей. В опытах Ф.А. Новикова повышенной стойкостью тканей листьев при длительном обезвоживании обладали S.tuberosum  Элеганс Лятум и Вилля Роэлля, S.leptostigma, S.emmeae и S.molinae. У сортов Смысловский через 41 час процент омертвения листьев составил 81,1, у Лорха – 90,4, у сорта Юбель – 96,3 %. У 7 образцов S.andigenum листья отмерли полностью, так же, как и листья S.phureja, S.rybinii и S.demissum f.atrocyaneum. При этом омертвение листьев S.leptostigma составило 85 %, S.molinae -80,5 %, S.emmeae -71,6 % (Новиков, 1940).

         Вид S.emmeae был отнесен Хоксом к виду S.chacoense в качестве синонима.

         S.molinae, по мнению С.В. Юзепчука (1928), занимает среднее положение между S.tuberosum и S.maglia, произрастающим несколько севернее. Виды S.molinae и S.leptostigma, как считает А.Я. Камераз (1940), наиболее близки к S.tuberosum и являются, скорее всего, его родоначальниками.

         Специальные исследования по выявлению образцов картофеля, являющихся источниками устойчивости к жаре и засухе, проводились и в ВИР’е. Там было установлено, что такими свойствами обладают виды S.bulbocastanum, S.brachycarpum, S.catarthrum, S.chacoense, S.demissum, S.kurtzianum, S.maglia, S.microdontum,S.molinae, S.polyadenium, S.pinnatisectum, S.tarijense; сорта Aquila, Ackersegen, Avon, Argo, Ali, Arran Viking, Barima, Eva, Kennebek, Climax, Lawa, Libertas, Lenino, Patrones, Maritta, Ulster, Supreme, Fudy, Harli, Houma, Chippewa, Cherokee, Schwalbe (Будин, 1986).

         В 2007- 2010 годах во ВНИИКХ им.А.Г. Лорха изучалось более 100 сортов картофеля различных групп спелости отечественной и зарубежной селекции. Комплексная оценка засухоустойчивости по ботве, стабильно высокой урожайности и качеству клубней позволила выделить сорта, обладающие устойчивостью к экстремальным погодным условиям: Антонина, Даренка, Памяти Кулакова, Снегирь, Брянский деликатес, Ильинский, Батя, Каменский, Невский, Памяти Рогачева, Памяти Осиповой, Алый парус, Голубизна, Накра, Наяда, Русалка, Никулинский, Лорх (Федотова, Кравченко, 2011).

         Нами также проводилось сравнительное изучение засухоустойчивости в полевых и лабораторных условиях наиболее распространенных в Российской Федерации сортов картофеля и многовидовых гибридов различной степени сложности по методике, описанной А.С. Филипповым и Г.З. Иванченко (1964). В таблице 25 приводится оценка быстроты потери и восстановления тургора отдельными листьями.

         Для оценки листья срезались в фазе начала цветения со средних ярусов растений в поле. Срезанные листья (повторность 3-кратная) были разложены в лабораторном помещении. Их состояние проверялось каждые 2-3 часа. При полной потере тургора срез черешка обновлялся и лист ставился в воду. Состояние листьев в воде также постоянно контролировалось. При восстановлении тургора оценивалось качество восстановления по 5-балльной шкале: 5 баллов – полное восстановление; 4 балла – тургор восстановился, но конечная доля засохла; 3 балла – тургор восстановился, но засохли 2 доли; 2 балла – засохли три конечные доли; 1 балл – тургор не восстановился.                                                                    

Таблица 25 -  Быстрота потери и восстановления тургора листьев распространенных сортов и сортов, являющихся многовидовыми  гибридами картофеля (повторность 3-кратная) (2011-2012гг)

№ п/п

   С О Р Т А

    Происхождение

Время до  полной потери тургора (час)

Время  вос- становления тургора (час)

Качество восстанов-ления (балл)

 1

    Невский

   13,7

12,1

       4

 2

   Елизавета

   13,2                      

2,7                     

       5

 3

Latona

   25,4                    

10,9                     

       5