Селекция сортов, эффективно использующих тепло.
Проблема создания сортов, эффективно использующих тепловую энергию, актуальна как в защищенном, так и в открытом грунте. В первом случае температурный режим регулируется путем сжигания топлива и/или использования дорогостоящих культивационных помещений. Получение энергоэффективных сортов позволит уменьшить расход топлива, а также шире применять более дешевые сооружения с нестабильными температурными условиями (необогреваемые теплицы). Во втором случае (открытый грунт) применение сортов, эффективно использующих тепло, позволит значительно расширить ареал возделывания сорта (культуры) путем продвижения в районы с неоптимальным температурным режимом.
Селекция сортов и гибридов для защищенного грунта, эффективно использующих тепло, была начата голландскими селекционерами с 1973 года параллельно с селекцией сортов, приспособленных к недостаточной освещенности. Результаты исследований по огурцу, томату, розам, салату и другим культурам обсуждались на конгрессе EUCARPJA "Эффективное использование энергии, питательных веществ и воды" (Вагенинген, 1983).
H. Krug (1983) выделяет три основных аспекта этого направления селекции: эффективное использование низких, средних и высоких, а также флуктуирующих температур. Ставится цель создать такие генотипы, которые при низкой освещенности и температуре давали бы те же результаты, что и современные сорта при нормальной температуре, или повышали бы урожай при оптимальных условиях культивирования. Высокая пластичность при этом достигается путем снижения ущерба от лимитирующих факторов. Например, у огурца весьма эффективна селекция форм с корневой системой, способной расти при пониженной температуре (Hogenboom, 1983). A.P.M. den Nijs (1983) выполнял исследования по созданию сортов огурца, способных расти при температуре 20°С днем и 15°С ночью (обычная дневная температура 23 — 25°С), чтобы уменьшить себестоимость продукции на 30 - 40%. Автором выявлены линии, способные не снижать урожай при пониженных температурах, показана возможность отбора на стадии рассады.
N.G.Hogenboom (1983) отобрал генотипы томата, способные расти при дневной температуре 18°С и ночной 7°С, что позволяет экономить 40 — 50% энергии. При этом предлагается использовать такие физиологические признаки, как чистая продуктивность фотосинтеза, интенсивность дыхания, способность корней усваивать питательные вещества. Рядом авторов показана эффективность использования у томата гена pat-2, обеспечивающего образование партенокарпических плодов для повышения завязываемости при пониженных температурах (Филюз, Мезоннев, 1978; Philouze et al., 1988; Mapelli et al., 1993). L.Smeets, F. Garretsen (1986) проанализировали результаты диаллельных скрещиваний 15 генотипов томата по признакам, определяющим рост растений в условиях низкой температуры и освещенности: относительный прирост массы, чистая продуктивность фотосинтеза, отношение площади листьев к массе растения, отношение площади листьев к их массе, отношение сухой массы листьев к сухой массе растения. Установлены существенные различия по общей комбинационной способности между родительскими линиями по всем признакам и достоверные различия по специфической комбинационной способности ряда признаков. Авторы пришли к выводу, что путем скрещивания генотипов с высокими эффектами ОКС по изучаемым признакам в F2 можно отобрать растения, сочетающие эти признаки и обладающие большей интенсивностью роста в условиях низкой энергообеспеченности.
При создании сортов, эффективно использующих тепло в открытом грунте, необходимо учитывать биологию культуры, длительность жизненного цикла, действие недостатка избытка тепла на конкретном этапе онтогенеза на конкретный орган растения.
Для многолетних культур, а также озимых наиболее актуально повышение зимо и морозостойкости. К. Дж. Вайзер (1983) считает, что повышение морозостойкости цитрусовых деревьев, озимых злаков, картофеля, цветков листопадных плодовых деревьев и теплолюбивых овощных культур на 2°С сильно повлияло бы на их продуктивность. Например, увеличение морозостойкости озимой пшеницы на 2°С позволит распространить ее выращивание на обширные территории, используемые под яровую пшеницу, урожайность которой на 25 — 40% ниже. С другой стороны, понижение средней температуры на Земле на 1°С приведет к снижению мирового производства риса на 40%. В. Н. Ремесло и др. (1982) отмечают, что успех в широком распространении сорта Мироновская 808 связан с удачным сочетанием продуктивности, зимостойкости и высоких мукомольно-хлебопекарных качеств зерна. Этот сорт представляет собой новый морфофизио-логический тип зимостойкой озимой пшеницы, сочетающий стойкость к вымерзанию при температурах от -16 до -19°С со снегостойкостью и устойчивостью к комплексу условий, вызывающих выпревание и вымокание. Д. А. Долгушин (1988) показал, что повышенная продуктивность Безостой 1 и других сортов, созданных с ее участием, объясняется способностью расти и развиваться в условиях укороченного светового дня при относительно невысокой температуре.
Х. А. Квамме (1983) изучена изменчивость плодовых культур (яблоня, груша, вишня, слива и др.) по морозостойкости в Канаде. Показано, что морозостойкость наследуется как количественный признак. Наличие аддитивной вариансы по этому признаку позволяет прогнозировать эффективность отбора. Морозостойкость древесины и цветочных почек является главным фактором, определяющим продвижение плодовых культур в северные регионы.
Для однолетних растений наиболее важна способность прорастать и развиваться при пониженных температурах на начальных этапах онтогенеза, а также переносить кратковременные заморозки.
Так, А. С. Образцов (1981) в качестве одного из критериев физиологической модели сорта для интенсивного земледелия выдвигает признак "минимальная температура начала роста". С ним, по мнению автора, связаны зимостойкость, скорость роста биомассы при низких положительных температурах, скороспелость растений. Сорта, эффективно использующие тепло, должны иметь достаточно высокую интенсивность роста и развития при низких положительных температурах весны и начала лета.
Генетическая природа изменчивости по морозо и холодостойкости достаточно хорошо изучена (Rhode, Pulham, 1960; Mock, Eberhart, 1972; Mc Connel, Gardner, 1979; Ригин, Барашкова, 1987; Жученко, 1988 и др.). Показано, что эти признаки, как правило, наследуются как количественные. Устойчивость к отрицательным и пониженным температурам на отдельных этапах онтогенеза может находиться под собственным генетическим контролем. Возможна локализация генетических факторов, детерминирующих отношение к теплу, в конкретных хромосомах (Ригин, Барашкова, 1975; Sutka, 1981; Sutka, Veisz, 1988).
В 1988 — 1992 гг. коллективом исследователей России, Беларуси, Украины, Молдовы выполнена уникальная программа по оценке морозо и зимостойкости сортов и гибридов мягкой озимой пшеницы в 14 географических пунктах, выявлены доноры морозостойкости, дана характеристика экологической стабильности морозо и зимостойкости, проведен генетический анализ наследования признаков, выделены сорта-классификаторы, пригодные для сравнения экспресс- методов определения морозостойкости (Шевелуха и др., 1993).
Методики оценки морозо и зимостойкости в селекции растений достаточно хорошо отработаны. Общеизвестна и возможность косвенной оценки этих признаков по физиолого-биохимическим параметрам (содержание крахмала, липидов, антоцианов, абсцизовой кислоты, обводненность тканей и др.). Многими авторами выявлена возможность отбора генотипов по признакам холодостойкости на ранних этапах онтогенеза (Pesev, 1970; Mock, Eberhart, 1972; Mc Connel, Gardner, 1979), в культуре in vitro (Dix, Street, 1976; Dix, 1986; Huitema et al., 1986), а также методами гаметной и зиготной селекции (Кравченко, 1986, 1993; Лях, 1987, 1992) и генетической инженерии (Lindow, 1983; Hirano, Upper, 1985). Все это создает предпосылки для получения генотипов растений, устойчивых к неоптимальной температуре в открытом грунте, а также эффективно использующих тепло в сооружениях защищенного грунта.
