Основные направления и особенности экологической селекции растений

В основе производства любой сельскохозяйственной продукции растениеводства лежит сорт. Именно сорт определяет основные требования к технологии возделывания (Жученко, 1990):

продуктивность,
энергоэкономичность,
экологически безопасное качество,
природоохранное.

Большая часть этих требований к сорту возникла сравнительно недавно, в связи с чем сформировалось новое направление исследований — экологическая селекция.

Под экологической селекцией понимается совокупность приемов и методов, обеспечивающих получение сортов и гибридов с максимальной и устойчивой продуктивностью в условиях предполагаемого региона возделывания при соблюдении экологически безопасной технологии культивирования и минимальном накоплении поллютантов в продукции (Кильчевский, 1993).

Это определение дает возможность объединить три взаимосвязанных направления экологической селекции растений:

адаптивную селекцию,
селекцию энергетически эффективных сортов,
селекцию на снижение содержания поллютантов в продукции.

Адаптивная селекция направлена на повышение устойчивости генотипов к биотическим и абиотическим факторам среды. Основными ее особенностями в отличие от традиционных подходов являются следующие (Кильчевский, 1987; Кильчевский, Хотылева, 1989):

Региональный характер и экологическая целенаправленность селекции, ориентация не на потенциальную, а на реальную продуктивность

Единая стратегия подбора фонов на всех этапах селекционного процесса:

комплексная оценка параметров фона (типичности, дифференцирующей способности, продуктивности);
оптимизация размещения селекционных учреждений, пунктов экологического и государственного сортоиспытания, обоснованный выбор агрофонов;
контроль за фоном для отбора с использованием сортов-тестеров.

Отбор на продуктивность и стабильность на разных этапах селекции:

разработка методов оценки общей и специфической адаптивной способности, стабильности, интегральных показателей для выделения сортов "широкого ареала";
выбор селекционных схем, позволяющих оценить продуктивность и стабильность на различных этапах селекции, включая ранние поколения (F3 — F5).

Кооперация селекционных учреждений в регионе при выполнении поставленной задачи. Использование традиционных и разработка новых методов селекции: гетерозисная селекция, многолинейные смеси, периодический отбор, гаметная и зиготная селекция, перемещение селекционного материала в пределах региона и др.

Главная особенность адаптивной селекции — контроль экологической стабильности в селекционном процессе. Необходимость такого контроля обусловлена тем, что среднее значение признака и средовая чувствительность находятся под самостоятельным генетическим контролем и относительно независимы (Connolly, Jinks, 1975; Jinks. Pooni, 1982; Кильчевский, Хотылева, 1989). Отсутствие контроля за экологической стабильностью, неадекватные или лишенные биологического смысла статистические методы ее оценки при необоснованной стратегии сред могут повлечь за собой потерю приспособленных форм.

Достижение экологической стабильности продуктивности как интегрального признака необязательно связано со стабильностью компонентов урожайности и иных морфобиологических признаков

Зачастую при стабильности интегрального признака проявляется нестабильность компонентов урожайности. Вторым важным направлением экологической селекции является селекция энергетически эффективных сортов. M.Dambroth, N.E.Bassam (1983) одними из первых сформулировали необходимость создания энергосберегающих и энергетически эффективных сортов (low input variety).

По их мнению, такой сорт должен отвечать следующим требованиям:

высокий уровень использования местных условий роста (солнечная энергия, питательные вещества и др.);
сохранение почвы и ее естественного плодородия от эрозии и засоления;
низкое потребление энергетических затрат. Э. А. Климашевский (1991) разработал генетическую концепцию минерального питания растений и обосновал необходимость селекции агрохимически эффективных сортов.

Кроме того, на обширном экспериментальном материале им было показано, что агрохимически эффективные сорта обеспечивали в три — четыре раза большую прибавку урожая от действия туков по сравнению с агрохимически неэффективными. Первые из них имели в два раза более высокий коэффициент использования удобрений, а затраты на производство единицы продукции от действия NPK были в три раза меньше. Культивирование агрохимически эффективных (энергетически рациональных) сортов сократит употребление туков при возрастании продукционной способности агроценозов и уменьшении загрязнения окружающей среды. Создание энергетически эффективных сортов только начинает оформляться как самостоятельное направление экологической селекции. Слабо изучен вопрос о генетической природе энергетической эффективности сортов. Выявление наследования этих параметров сорта в различных условиях среды, генотипов-доноров высокой энергетической эффективности, ее мор- фофизиологической и биохимической природы позволило бы вести направленную селекцию по этому признаку.

Третье направление экологической селекции — селекция генотипов с минимальным накоплением поллютантов (нитраты, тяжелые металлы, радионуклиды) в продукции. Это направление сформировалось как самостоятельное сравнительно недавно в связи с увеличением накопления поллютантов в агроценозах и повышением требований к качеству продукции. В отличие от адаптивной селекции здесь на первый план выходит не столько устойчивость растения к лимитирующему фактору (содержание поллютантов в почве и т. п.), сколько отсутствие аккумуляции поллютанта в продуктивных органах (проблема качества продукции).

Ряд авторов (Минеев, 1990; Тиво, Саскевич, 1990; Климашевский, 1991 и др.) показали, что у растений имеется генетически обусловленная изменчивость как на видовом, так и на сортовом уровне по содержанию нитратов и тяжелых металлов. По мнению О. И. Гамзиковой (1992), создание специальных сортов для природно- аномальных по химическому составу почв и загрязненных территорий — это на современном этапе практически единственное реальное решение возникающих экологических проблем. Автор считает, что такой путь гораздо экономичнее техногенных мероприятий: применение больших доз органических удобрений, химических реагентов, снятие верхнего слоя почвы или вывод пашни из сельскохозяйственного использования.

В литературе терминами "экологическая" и "адаптивная" селекция часто пользуются как синонимами

На наш взгляд, это не совсем правомерно, поскольку термин "экологическая селекция" значительно шире. Термин "адаптивная селекция" правомерно применять, когда речь идет о необходимости сочетания продуктивности и приспособленности в одном генотипе. Однако снижение накопления поллютантов в продукции в результате селекции не обязательно связано с их приспособленностью. Это проблема качества продукции, имеющая отношение больше к здоровью человека, чем к приспособленности генотипа растения. Тем не менее это экологическая проблема.

То же можно сказать о втором направлении экологической селекции — создании энергетически эффективных сортов. Возможность снижения энергетических затрат при внесении пестицидов, удобрений и т. д. и результате создания энергетически эффективных сортов также выходит за рамки адаптивной селекции.

Все направления экологической селекции взаимосвязаны между собой и находятся в одном русле

Тем не менее каждое из них имеет свою специфику (изучаемые признаки, методы селекции, экологическая значимость в результате селекции материала).

Адаптивная селекция обеспечивает приспособительные возможности самого сорта и косвенно влияет на загрязнение окружающей среды при его возделывании в зависимости от устойчивости к абиотическим и биотическим факторам среды и применяемой агротехники (дозы пестицидов, удобрений и др.). Селекция энергетически эффективных сортов в большей степени может уменьшить давление антропогенных факторов на агроценозы, позволяя рационально использовать удобрения, топливо, тепло и свет в защищенном грунте.

Селекция на минимальное содержание поллютантов в продукции имеет непосредственное отношение к сохранению здоровья человека, снижая поступление вредных для организма веществ.