Рождение сорта

Первостепенная задача селекции — создание новых сортов растений с нужными человеку качествами. Достигнуть поставленной цели можно несколькими способами: к числу традиционных относятся отбор, гибридизация и мутагенез. В первом случае для дальнейшего размножения из группы растений отбираются те, у которых наиболее ярко выражен признак, соответствующий требованиям к будущему сорту, например высокая устойчивость к определенным болезням. При втором подходе ученые скрещивают родительские особи, обладающие различными наследственными признаками, и отбирают лучшие гибридные формы. Изменение во внутренней структуре — мутагенез — происходит под действием ионизирующего облучения, коротковолнового ультрафиолетового и СВЧ (электромагнитного) излучений, различных химических веществ, таких как альдегиды, нитриты, азотистые соединения, или вирусов, чистых ДНК, антивирусных вакцин.

Однако это лишь первая ступень в развитии и дальнейшей реализации вновь выведенных сортов. «Селекция и семеноводство — две части одного процесса, где одна не имеет смысла без другой. Каждая из них выполняет определенные функции: первая отвечает за создание новых генотипов, а с помощью второй они поддерживаются “в чистоте”. Если мы вывели сорт и не размножаем его дальше, можно сказать, что это мертворожденное дитя. Мы должны сохранить тот генотип, который выделился в результате испытаний», — отмечает заместитель руководителя по научной работе Сибирского научно-исследовательского института растениеводства и селекции (филиал ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН») кандидат биологических наук Галина Васильевна Артёмова.

У каждой растительной культуры свой химический состав, который, как и многое в науке, стандартизирован. Если говорить о зерновых, то обязательно определяется клейковина, от качества которой зависит тягучесть теста: чем больше показатели уровня этого вещества, тем воздушнее будет булка. В кормовых культурах, будь то ячмень, овес или горох, обязательно должно быть высокое содержание белка. Что касается овощей, большое внимание уделяется аскорбиновой кислоте, сахарам, нитратам и сухому веществу: чем его больше, тем лучше, так как от его содержания зависит, будет ли, например, у помидора рассыпчатая сахарная мякоть. Здесь стандарт — синоним точности, а собственно вкус, вещь довольно субъективная, проигрывает сухим цифрам биохимического анализа.

Еще один важный критерий оценки — устойчивость растения к болезням. «Мы не выпускаем сорта, которые быстро поражаются. Например, овощи и картошка могут быть заражены фитофторой, из-за которой чернеют плоды, зерновые — мучнистой росой, полностью покрывающей листья, вследствие чего нарушаются важные процессы. Есть такое заболевание, как бурая ржавчина, от него страдают листья растения, что отрицательно сказывается на формировании полноценного зерна. «У устойчивых к данному патогену форм вокруг попавшего на лист возбудителя образуется некрозная зона: клетки вокруг него отмирают, он остается “голодным” и умирает», — рассказывает Галина Артёмова. В СибНИИРС выведена серия новых устойчивых сортов яровой мягкой пшеницы «новосибирская 31», «новосибирская 41» и «новосибирская 61». В природе постоянно появляются новые расы патогенов, селекционеры должны на это реагировать и создавать сорта с такими же новыми генами устойчивости.

С 2015 года СибНИИРС стал филиалом ФИЦ ИЦиГ СО РАН, что дало возможность при создании новых генотипов широко использовать маркер-ориентированную селекцию (МОС), где определяют генетические маркеры для каждого определенного признака. Это облегчает задачу, например, когда селекционеры скрещивают один сорт с другим, никто не знает, унаследовал ли «потомок» устойчивость к болезни или нет, нужно вырастить его и испытать. Методы МОС позволяют заранее узнать, содержится ли в структуре нового сорта тот участок гена, который отвечает за устойчивость. Это большой плюс, ученые могут сразу дать оценку полученным гибридным комбинациям и тем самым сэкономить время, которое обычно уходит на то, чтобы вырастить культуру и посмотреть, проявится ли болезнь.

Для внедрения сорта в производство обязательным условием считаются государственные испытания и полученная в ходе этого экспертная оценка: его должны сопоставить с другими районированными (районирование — определение регионов с благоприятными климатическими условиями для произрастания данной культуры. — Прим. ред.) в определенной зоне сортами и решить, выделился ли он по каким-то параметрам по сравнению с предыдущими или нет. В Федеральном законе «О семеноводстве» четко прописано, что реализация семян допускается только в том случае, если они внесены в Государственный реестр сельскохозяйственных достижений. Охранный документ, или патент, должен быть у каждого сорта, как свидетельство о рождении — рожден, значит, зарегистрирован в Госреестре. Это дает гарантированное право возделывать его в конкретной агроэкологической зоне.

По словам сотрудников СибНИИРС, перед внешней оценкой они проводят собственные конкурсные испытания, где сравнивают своих «питомцев» со стандартами: всегда есть хороший районированный сорт, но новый должен быть еще лучше. Условия отбора здесь действительно жесткие, уже на первом этапе бракуется до 90 % «участников».

«Далее мы даем сопроводительные рекомендации: например, рекомендуется для возделывания в такой-то зоне, в степной или в подтаежной. Когда создаем сорт, мы уже предполагаем, для какого региона он предназначен. Если у него короткий вегетационный период, то он пойдет для тайги, подтайги, потому что в этих местах благоприятные природные условия для активного роста культуры не продолжительны. Что касается степных районов, там нужны засухоустойчивые сорта с более длинным вегетационным периодом», — объясняет Галина Артёмова.

После того как селекционеры вывели новый сорт, они передают его в так называемое первичное семеноводство, которое разбивается на несколько звеньев: питомник отбора, питомник испытания потомств первого и второго года (ПИП-1 и ПИП-2) и питомники размножения (ПР). Представим участок размером в 1 га, его засевают и выбирают элитные растения, то есть те, которые по внешним, морфологическим признакам соответствуют описанию сорта: например, колосья должны быть определенного морфотипа, окраски и т.д. — это первый этап, или питомник отбора. Из «элиток» высевается ПИП-1, и снова происходит выборка по тем же признакам, изучается каждый отдельный ряд, плохие образцы бракуются, а хорошие идут на семена для ПИП-2. И только после того, как эксперты оценят растения в питомнике испытаний потомств второго года, высевается массив, то есть Р1.

Далее приглашаются апробаторы, которые исследуют сортовые посевы и оценивают, соответствуют ли они стандартам и не содержат ли примесей из других культур, так определяется сортовая чистота, или типичность растений, засоренность и пораженность болезнями. Если специалисты не находят нарушений, производители семян получают заверенный Россельхозцентром акт апробации на соответствие сорту.

Сорт прошел внутренние и государственные испытания, получил охранный документ и попал в список Госреестра, что дальше? Начинается его путь к производственникам, к слову, тоже довольно длинный. Размножать культуру начинают в тот момент, когда начинается согласованная работа ученых-селекционеров и производственников, но и здесь размеры засеянных участков вначале не слишком велики, так как стопроцентной гарантии того, что сорт будет высоко оценен потребителями, нет.

Существуют различные формы собственности от предприятий вроде холдингов до небольших фермерских хозяйств, которые становятся следующим звеном в цепи распространения новых сортов. Именно эти структуры продолжают первичное семеноводство, приобретая семена из питомников размножения, выращивают суперэлиту, имеющую высокие показатели по урожайности, сортовым и посевным кондициям. Далее — уже известная нам схема: элита выращивается из семян суперэлиты, и на выходе получается потомство отобранных растений с выраженными признаками и свойствами сорта, последующие четыре года урожай дают репродукционные семена (РС1–РС4). Однако со временем ухудшаются их сортовые и посевные качества, поэтому требуется сортообновление — замена семян, то есть вместо РС4 фермеры снова сеют элиту или РС1.

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

Бывает и прямо противоположная ситуация — локализованные сорта, которые селекционеры рекомендуют выращивать в определенной зоне, и по понятным причинам занимаемая ими площадь вряд ли сравнится размерами со столицей. «Однако обойтись без них нельзя, — настаивают специалисты. — Да, есть сорта пластичные, широко распространенные, а есть узкоспециализированные. Наша задача — создать полный их спектр, как можно более широкий ассортимент, а хозяйственники пусть сами выбирают, что им нужно. Когда имеется выбор товара, всегда есть на чем остановиться. Мы не можем предложить один или два возможных варианта, поэтому каждый год пытаемся сделать что-то новое».

На создание нового сорта в среднем уходит пятнадцать лет, но в финансовом плане сложно сказать точно, во сколько это обойдется. Бенджамин Франклин утверждал, что время — деньги, и действительно, значительная часть затрат здесь складывается из зарплат ученых, которые на протяжении этого времени трудятся в лабораториях или на полях, остальное — затраты на технику, запчасти и горючее.

Первые селекционеры, создавая новые сорта растений, руководствовались собственными предпочтениями и, может быть, многого не понимали. Сегодня этим занимаются ученые, для которых важны не только внешние признаки того же зерна, но и его внутренний состав и строение. Несколько веков назад в силу развития или не-развития науки человек не задумывался об этом, теперь, как утверждают сами специалисты, дело поставлено на широкую ногу, а судьба каждого семечка зависит от государственной комиссии.