Концепция селекционной деятельности И.К. Коптика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья

на тему: Концепция селекционной деятельности И.К. Коптика

Выполнила:

Н.Н. Петрова

В концепции изложены научные подходы, практический опыт селекционной деятельности успешно работающего селекционера по селекции озимой пшеницы Ивана Константиновича Коптика. Рассмотрены теоретические и технологические вопросы селекционной концепции. Представлена система взаимодополняющих сортов озимой пшеницы для Беларуси с перечнем положительных их качеств.

The concept presents scientific approaches and the practical experience of selection activity of successfully working winter wheat breeder Ivan Konstantinovich Koptik. We have examined theoretical and technological issues of selection concept. We have presented the system of complementary varieties of winter wheat designed for Belarus with the list of their positive qualities.

Введение

Селекционный процесс идет много тысячелетий и является по выражению Н.И. Вавилова, эволюцией, направляемой волей человека. Н.И. Вавилов обозначил селекцию «как определенную отрасль сельскохозяйственного производства» [2]. Любая отрасль деятельности, как и селекция, включает в себя свою производственную деятельность, свою технологию и свою теорию (науку). Именно эти стороны отметил Н.И. Вавилов в своем определении селекции [3]. К сожалению, в технологии (методах) селекции, пока господствует эмпиризм, на создание одного сорта делается от 300 до 3000 гибридных комбинаций [15].

Каждый селекционер должен иметь концепцию своей деятельности. На основании научных трудов Ивана Константиновича Коптика мы предприняли попытку формализовать принципы, которыми он руководствовался в селекционной производственной деятельности, технологии и теории. Разработанная селекционная концепция И.К. Коптика является авторской «теорией селекции», раскрывающей особые достоинства его как селекционера.

Понятие концепции включает цельность представлений научных взглядов, практический опыт и интуитивные предпочтения. Плодотворность концепции определяется успехом, который достигается при ее использовании. При разработке концепции мы исходили из того, что И.К. Коптиком создано большое количество сортов озимой пшеницы и разработаны актуальные вопросы селекции, ее методы и специальные приемы. Сорта озимой пшеницы продовольственного назначения, созданные им, занимают 90% посевов этой культуры в нашей республике [18].

Анализ источников.

И.К. Коптик разработал вопросы изучения исходного материала, широко использовал явление сортообразующей способности, применил яровые сорта в селекции озимых, углубил исследования И.В. Мичурина, П.П. Лукьяненко и других выдающихся селекционеров, внесших большой вклад в основополагающие проблемы селекции.

Метод гибридизации отдаленных эколого-географических форм по П.П. Лукьянко позволяет усилить трансгрессивную, селекционно-значимую изменчивость, повышает адаптивные возможности получаемых гибридов, обогащает их наследственную основу [16].

М.С. Катаржиным в селекцию введено понятие «сортообразующей способности» [5], хотя само явление было замечено И.В. Мичуриным, получившим 50% сортов яблони с участием Китайки [17]. П.П. Лукьяненко выявил высокую сортообразующую способность у Маркиза, Китченера и других отечественных и инорайонных сортов коллекции ВИР, тем самым подтвердил научную и практическую значимость введенного понятия М.С. Катаржина о сортообразующей способности сортов.

П.П. Лукьяненко широко использовал в селекции озимой пшеницы яровые сорта Маркиз, Китченер, Клейн 33 и другие для вовлечения недостающих нужных свойств [5]. Он специально отмечал, что новые сорта должны иметь более высокий К_хоз, но без уменьшения биомассы. Фактически селекция на повышение К_хоз есть селекция продуктивности колоса. Он также считал наиболее важным компонентом продуктивности растений массу зерна с колоса. Поэтому этот показатель является одним из основных элементов при создании сортов интенсивного типа [17]. Изучением биомассы и К_хоз и продуктивности колоса занимается в селекции озимой пшеницы И.К. Коптик.

Методы исследования.

Методологической основой исследования послужили общенаучные методы познания: системный анализ и синтез, монографический метод. При решении задач исследования использовали методы сравнения, абстрактно-логический, индуктивных построений, конструктивный метод.

Основная часть

1. Исходный материал И.К. Коптик систематизировал по эколого-географическому принципу, что позволило выявить результативность и перспективность метода гибридизации по подбору исходного материала, относящегося к различным экологическим группам [7, 14]. Для создания исходного материала он использовал методы внутривидовой гибридизации, различных эколого-географических групп, яровых и озимых сортов, что позволило объединить положительные признаки и свойства разных экотипов в гибридных популяциях, использовал трансформацию яровых в озимые и скрещивал однородные в пределах гибридных комбинаций в F₂. При отдаленной гибридизации И.К. Коптик привлекал в качестве родительских компонентов тритикале, промежуточные пшенично-пырейные гибриды; применял внутрисортовой отбор; индуцированный мутагенез и сочетание его с гибридизацией [14]. Вовлечение в гибридизацию морфотипов северорусской, лесостепной, степной и западноевропейской экологических групп оказалось весьма эффективным [11]. Для улучшения отдельных свойств сортов инорайонной селекции, приспособленных к местным условиям, использовал простые парные скрещивания. В селекции на зимостойкость, короткостебельность и качество зерна применял двойные или конвенвергентные скрещивания по принципу максимальной рекомбинации, при этом в качестве одного из родителей включался сорт, хорошо приспособленный к условиям [14]. Путем простых скрещиваний различных сортов, относящихся к северорусской, лесостепной и степной группам, отселектированы сорта Березина, Надзея, Каравай, Гармония, Легенда, Премьера, обладающие высокой адаптивностью к факторам внешней среды [10]. На основе исходного материала северорусской, лесостепной, степной и западноевропейской групп созданы и занесены в Государственный реестр Республики Беларусь новые высокопродуктивные сорта: Былина, Завет, Саната, Щара, Узлет, Спектр, Сюiта, Уздым, Канвеер, а также переданы в Государственное испытание: Ода, Сiмвал, Эления, Навiна, Капэла, Паток, Сакрэт (табл. 1).

Таблица 1. Результативность использования сортимента экологических групп в селекции [14, 10, 12, 8]

2. Для гибридизации привлекались родительские сорта, в создании которых участвовали яровые сорта с повышенной сортообразующей способностью и передачей ее озимым сортам, полученным с их участием. Это совпадает с мнением академика Д.А. Долгушина, что все выдающиеся сорта озимой пшеницы получены с участием яровых сортов. Путем трансрекомбиногенеза южных яровых пшениц с озимыми северорусской, лесостепной, степной групп отселектированы качественно новые озимые сорта Пошук и Капылянка, обладающие уникальной адаптивностью.

3. Использовалась трансформация яровых в озимые на основе сортов Минская, Ленинградка, Соратовская 29 и 36, Кзыл-Бас, Опал, Верд Сидз 1812, 1809, 1877, Ред Ривер 68, Тобари 66, Циана 67, Иниа 66 и других. Эти формы называются «переделками», и они послужили для гибридизации с озимыми сортами [14]. Это позволило получить образцы с высокой зимостойкостью, короткостебельностью и с высоким качеством зерна. Из них был отселектирован сорт Плынь. По результатам испытания на сортоучастках Беларуси он не показал преимущества перед стандартом, но был использован в селекционно-генетических исследованиях с выделением белковых биотипов [6].

4. В своей работе И.К. Коптик применял умеренный объем гибридизации. Ежегодно выполнял по 100-130 комбинаций, предварительно тщательно изучив в конкретных условиях вовлекаемый исходный материал. В пределах каждой комбинации опылялось 20-25 колосьев (250-300 цветков) [14]. В гибридизации целенаправленно применял сложные скрещивания с вовлечение родительских форм, обладающих высокой сортообразующей способностью [14]. Такими исходными формами являются Березина, Мироновская 808, Безостая 1, Аврора, Харьковская 63, Марис Хунтсман, Надзея, Кальян Сона, Сието Церрос, Ред Ривер 68 [13]. С использованием сорта Березина, например, получено 25% перспективных образцов, в том числе сорта Сузор'е, Премьера, Каравай и другие [8].

5. На основе многолетнего изучения селекционного материала И.К. Коптик пришел к выводу, что основу селекции пшеницы в наших условиях составил сорт Мироновская 808, на основе генетической плазмы которого получены все наши районированные и перспективные сорта [14]. С.В. Рабинович подтвердил данные, которые показывают, что в родословных 258 сортов озимой пшеницы европейских стран сорта Мироновская 808 и Безостая 1 являются основными родительскими формами [19].

6. В селекционной практике И.К. Коптика широко использовались сорта-шедевры озимой пшеницы Безостая 1, Мироновская 808, Одесская 51, а также яровые короткостебельные сорта Сьето Церрос, Лермо Рохо, Верлуз Сидз 1877 и другие.

7. На основе разработанной концепции подбора и использования исходного материала по эколого-географическому принципу, сочетания ценных признаков мирового сортимента в генотипах И.К. Коптиком создана система взаимодополняющих сортов озимой пшеницы продовольственного назначения, решающая проблему самообеспечения Беларуси пшеничным зерном.

8. Одним из важных селекционных признаков у озимой пшеницы является раннее весеннее отрастание. Это свойственно и сорту-шедевру озимой пшеницы Мироновская 808. Этим свойством в полной мере обладает сорт Сузор'е (табл. 2).

9. И.К. Коптик проводил отбор образцов при разреженном посеве с дружным кущением, которое обеспечивает густой и равномерный стеблестой. Растения из таких посевов отбираются с пятью и более равномерными и продуктивными колосьями. Разреженный посев (2 млн. всхожих зерен на гектар) позволяет выявлять те образцы, которые способны быстро и в полной мере использовать ресурсы и формировать к уборке плотный ценоз. С использованием данного способа созданы сорта Капылянка, Пошук, Былина, Легенда, Спектр, Березина, Саната, Узлет, Фантазия, имеющие высокую продуктивную кустистость при среднем числе зерен в колосе и средней крупности зерна. Продуктивный потенциал данных сортов обеспечивает урожайность 96-110 ц/га [10].

В качестве результативного метода селекции И.К. Коптик предложил межсортовую гибридизацию мягких пшениц с последующим отбором элитных растений, начиная с F₂ [10]. Также обосновал, что отбор растений в F₂ при широкорядном посеве оказывает в дальнейшем значительное влияние на формирование плотности стеблестоя сортообразцов при низких нормах высева сплошного посева [10].

10. Выявил, что радиоустойчивые образцы с большей вероятностью приводят к получению сортов, чем менее радиоустойчивые. Оценка сортообразцов на радиоустойчивость позволяет выявить селекционные достоинства сортообразцов. Сорт Сузор'е отличается повышенной радиоустойчивостью и обладает экологической стабильностью с потенциалом продуктивности 100 ц/га и выше [13]. По морфотипу характеризуется высоким генетическим потенциалом формирования числа зерен в колосе при средней продуктивной кустистости, среднем числе зерен в колосе. Следует отметить, что этот морфотип также имеют сорта Гармония, Завет, Премьера [10]. селекция пшеница сорт коптик

Включение в гибридизацию яровых с озимыми потребовало использования сложных скрещиваний в виде двойных и тройных комбинаций по типу беккроса, или ступенчатой гибридизации. Яровые пшеницы были вовлечены из Мексики, Индии, США, Чили. На основе разнообразия яровых был создан качественно новый селекционный материал [13, 14].

11. Хорошим показателем оценки сортообразцов на урожай и устойчивость к болезням является их реакция на повторный посев по пшенице (монокультура). Пшеница крайне отрицательно реагирует на монокультуру и злаковые предшественники, поэтому способность преодолевать лимиты, возникшие при повторном посеве по пшенице, отражают общую приспособительную ценность сортообразцов пшеницы.

Таблица 2. Система взаимодополняющих сортов озимой пшеницы для Беларуси [14, 8]

12. Весь вегетационный цикл развития озимой пшеницы в питомниках И.К. Коптик делил на три периода с соответствующим характером морфогенеза (осенний, весенний и летний). Решающая роль при выделении ценных генотипов отводилась плотности стеблестоя путем подсчета числа побегов на 1 м² и глазомерной оценке по плотности посева в период молочно-восковой спелости пшеницы. Из общего количества изучаемых линий число сортообразцов, формирующих плотный стеблестой при благоприятных условиях с урожайностью 90-110 ц/га, составляло всего 1,5-1,8% [10].

13. В селекции на урожайность И.К. Коптик рекомендует вести отбор в двух направлениях: первое - выделять формы со средним показателем продуктивности колоса; второе - отбирать формы с наследственно обусловленными высокими показателями «количество зерен в колосе» и «массы 1000 зерен» для использования их в повторных скрещиваниях [12].

14. Разработал селекционные требования к сорту озимой пшеницы: сорт должен обладать хорошим кущением с побегами и колосьями, синхронно развивающимися, и чтобы в формировании продуктивности растения ведущую роль имели первые три стебля растения [12].

15. В результате многолетней работы И.К. Коптик пришел к следующим выводам [12]:

- в условиях Беларуси величина урожайности озимой пшеницы в разрезе сортов слабо коррелирует с отдельными элементами ее продуктивности. Высокопродуктивные сорта должны обладать комплексом ценных признаков и свойств;

- высокая урожайность (80-90 ц/га) формируется за счет плотного продуктивного стеблестоя (750-850 шт./1 м²) в сочетании с продуктивным колосом;

- высокая продуктивность колоса получена благодаря его озерненности и высокой массе 1000 зерен, а не за счет увеличения его длины и числа колосков.

16. Установил, что показатели, имеющие «экологический» потолок, должны у создаваемых сортов сохраняться на предельно высоком уровне. Это число растений и колосьев на 1 м², число колосков в колосе, масса зерна колоса и урожай общей биомассы. В дальнейшем практической селекцией это положение подтвердилось. К сортам озимой пшеницы, созданным в регионе, относятся интенсивные генотипы, формирующие плотный стеблестой и обладающие крупным выровненным зерном и высоким выходом семенной фракции: Капылянка, Пошук, Сюiта, Спектр, Узлет, Ода, Навiна, Уздым [8].

17. Выявил, что поздний посев - после 15 сентября - позволяет выделять образцы с более высокой селекционной ценностью, т.е. сортообразцы, преодолевающие лимиты позднего сева за счет интенсивного кущения, более ценны, чем высокоурожайные образцы оптимального срока сева. Новые сорта должны лучше преодолевать как возникающие лимиты, так и появляющиеся ресурсы. Поздний и разреженный посев (пункт 9) как раз и позволяет выявлять способность растений преодолевать лимиты и использовать ресурсы для получения полноценной урожайности.

18. Выявил, что наиболее продуктивными являются популяции, где одна из родительских форм - интенсивный сорт западноевропейского происхождения. На их основе отселекцированы сорта Сузор'е, Падарунак, Луцкавлянка, Былина, Эффект, Престиж, Рада, Полачанка, Слонимчанка. Вовлечение в гибридизацию яровых южных генотипов способствовало трансгрессивному накоплению комплекса генов на новом аллельном озимом уровне [7].

По программе F₁ (яр. Ч оз.) Ч оз. создан сорт Пошук, F₁ (яр. Ч оз.) Ч F₁ (оз. Ч оз.) - Капылянка. При селекции сорта Пошук на первом этапе сорт яровой пшеницы Сието Церрос (Мексика) был скрещен с озимым Мироновская 808 и в последующем гибрид F₁ этой комбинации с озимым Донецкая 79. Сорт Капылянка получен при гибридизации двух гибридов первого поколения между собой. В первой комбинации использована яровая пшеница Кальян Сона (Индия) с мировым рекордсменом по морозоустойчивости Альбидум 114 из Поволжья, второй - озимые Мироновская 808 улучшенная и Краснодарская 39. Сорт озимой пшеницы Пошук - короткостебельный, формирует плотный стеблестой. Капылянка - с высокой зимостойкостью и хорошим качеством зерна. Высокая результативность по селекции озимой пшеницы оказалась при вовлечении в качестве материнской формы в сложных скрещиваниях гибридов первого поколения (Сузор'е, Пошук, Капылянка) [8].

19. В селекционной литературе иногда встречается выражение «центры сортообразования», отражающие факт, что отдельные учреждения отличаются большим числом созданных сортов, а другие нет. И.К. Коптик постоянно ведет свою работу на экспериментальной базе «Зазерье» Пуховичского района, где почвы суглинистые. Аналогичная работа проводится на селекционно-опытном поле в Жодино, где почвы супесчаные, но ни одного районированного сорта не создано. В суглинистой почве более гипоксические условия, что позволяет выделять селекционный материал более устойчивый к недостатку кислорода, что является свойством общей выносливости к радиации, к метаболическим ядам и иным стрессовым условиям. Хотя понятие «центр сортообразования» не обосновано до уровня научного понимания, но факты для этого имеются.

20. К элементам селекционной технологии И.К. Коптика можно отнести и то, что, перепробовав множество известных селекционных приемов, он остановился на тех из них, которые привели к созданию 19-ти районированных сортов. Это сорта, занесенные в Государственный реестр Республики Беларусь: Березина (1985 г.), Надзея (1987 г.), Сузор'е (1992 г.), Пошук (1995 г.), Капылянка (1995 г.), Гармония (1997 г.), Каравай (1998 г.), Былина (1998 г.), Легенда (2000 г.), Саната (2001 г.), Щара (2001 г.), Премьера (2002 г.), Завет (2002 г.), Спектр (2004 г.), Узлет (2005 г.), Фантазия (2006 г.), Сюiта (2007 г.) [8].

Считаем необходимым к результатам многолетней целенаправленной работы селекционера привести афоризм английского мыслителя Френсиса Бекона: «Что в практике наиболее полезно, то в знании наиболее истинно» [1]. Создание Иваном Константиновичем Коптиком 19-ти районированных сортов, в т.ч. сорта-шедевра Капылянка, - это «наиболее полезная практика», а изложенные элементы его селекционной концепции, если следовать логике афоризма Ф. Бекона, - «истинное знание».

Заключение

1. Доказана высокая эффективность привлечения исходного материала, систематизированного по эколого-географическому принципу, в селекции высокопродуктивных сортов озимой пшеницы.

2. Создана система взаимодополняющих сортов озимой пшеницы продовольственного назначения.

3. Выявлены положительные результаты по привлечению яровых сортов в создании озимых.

4. Рекомендовано: применять умеренный объем гибридизации по 100-130 комбинаций, предварительно тщательно изучив в конкретных условиях исходный материал; в качестве результативного метода селекции использовать межсортовую гибридизацию мягких пшениц с отбором элитных растений в F₂; использовать сложные скрещивания в виде двойных и тройных комбинаций по типу беккросса; применять отбор растений в условиях повторного посева по пшенице (монокультура) для выявления способности преодолевать лимиты; при выделении ценных генотипов обращать внимание на плотность стеблестоя, в особенности в период молочно-восковой спелости пшеницы; в селекции на урожайность вести отбор форм на средний показатель продуктивности колоса, высокое количество зерен, высокую массу 1000 семян. Выполнять селекционные требования к сорту озимой пшеницы: должно быть хорошее кущение при синхронном развитии побегов; ведущую роль должны иметь первые три стебля растения; высокопродуктивные сорта должны формировать плотный продуктивный стеблестой (750-850 шт./м²⁾ в сочетании с продуктивным колосом за счет озерненности и высокой массы 1000 зерен; вовлекать в качестве материнской формы при сложных скрещиваниях гибриды первого поколения; использовать при гибридизации в качестве одной из родительских форм интенсивный сорт западноевропейского происхождения.

Литература

1. Бэкон, Ф. Сочинения в 2-х томах / Ф. Бэкон. Т. 2: Новый агроном или истинные указания для истолкования природы. М., 1972. С. 82.

2. Вавилов, Н.И. Избранные сочинения. Генетика и селекция / Н.И. Вавилов. М.: Колос, 1966. С. 320-493.

3. Теоретические основы селекции зерновых культур на продуктивность / И.К. Коптик [и др.]. Минск, 1987.

4. Государственный реестр сортов и древесно-кустарниковых пород. Минск, 2009. 142 с.

5. Катаржин, М.С. Сортообразующая способность и ее роль при подборе пар для скрещивания / М.С. Катаржин // Сельскохгозяйственная биология. 1970. Т. 5. №6. С. 812-815.

6. Комплексное генетическое исследование формирования элиты озимой пшеницы, ярового ячменя и организация генетического контроля семеноводческих посевов хозяйств Могилевской обл. (в колхозах «Спартак», им. Андреева): отчет о НИР / Горки, 1996. 50 с. №12.

7. Коптик, И.К. Селекция озимой пшеницы (Treticum aestivum L.) в условиях Беларуси: дисс. … д-ра с.-х. наук: 06.01.05 / И.К. Коптик. Жодино, 1996. 304 с.

8. Коптик, И.К. Научно-методические подходы и результаты селекции озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) в Республики Беларусь / И.К. Коптик // Весці нацыянальнай академіі навук Беларусі серыя аграрных навук. 2010. №1. С. 47-54.

9. Копцік, І.К. Роля сорту ў павышэнні ўраджайнасці азімай пшаніцы ва ўмовах Беларусі / І.К. Копцік, Г.Ф. Тромпель, Н.І. Копцік // Весці Акадэміі аграрных навук Беларусі. 1994. №1 С. 41-45.

10. Коптик, И.К. Особенности селекции мягкой озимой пшеницы на высокую продуктивность в Беларуси / И.К. Коптик // Земляробства і ахова раслін. 2007. №3. С. 13-14.

11. Коптик, И.К. Результаты селекции озимой пшеницы в условиях Республики Беларусь / И.К. Коптик // Проблемы и пути повышения эффективности растениеводства в Беларуси: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 80-летию образования Института земледелия, Жодино, 29 июня 2007 г. НАН Беларуси, РУП «НПЦ НАН Беларуси по земледелию»; редкол.: Ф.И. Привалов [и др.]. Минск: ИВЦ Минфина, 2007. С. 35-37.

12. Копцік, І.К. Селекцыйныя паказчыкі высокай ураджайнасці сартоў азімай пшаніцы ва умовах Беларусі / Н.І. Копцік, А.Ф. Тромпель / Весці Акадэміі аграрных навук Беларусі. №1. 1992. С. 58-62.

13. Коптик, И.К. Сортовой состав озимой пшеницы и этапы сортосмены в Республике Беларусь / И.К. Коптик // Белорусское сельское хозяйство. 2010. №2 (94). С. 32-34.

14. Коптик, И.К. Эффективность эколого-географического принципа в селекции озимой пшеницы / И.К. Коптик // Земледелие и растениеводство: Науч. тр. БелНИИЗК. Вып. 37. Минск, 2002. С. 54-61.

15. Кубарев, П.И. Принципы и правила селекции растений / П.И. Кубарев // Биологические резервы: сб. науч. тр. Мироновский НИИ селекции и семеноводства пшеницы им. В.Н. Ремесло. Мироновка, 1989. С. 30-38.

16. Кубарев, П.И. Селекционная концепция академика П.П. Лукьяненко / П.И. Кубарев, Н.Н. Петрова. Минск: Экоперспектива, 2010. 14 с.

17. Лукьяненко, П.П. Избранные труды / П.П. Лукьяненко. М.: Агропромиздат, 1990. 428 с.

18. Петрова, Н.Н. Эволюционная теория: пособие для студентов вузов / Н.Н. Петрова. Минск: Тесей, 2009. 208 с.

19. Рабинович, С.В. Современные сорта озимой пшеницы стран-членов СЭВ и других зарубежных государств как исходный материал для селекции / С.В. Рабинович, И.В. Васильев, Г.М. Субота // Селекция и семеноводство по респ. межв. темам. Киев: Урожай, 1988. Вып. 64. С. 15-21.

Размещено на Allbest.ru