Адаптивный потенциал фотосинтеза и продукционного процесса у местных форм и сортообразцов гречихи (Fagopyrum esculentum Moench) разных периодов селекции

Современная селекция сельскохозяйственных культур, направленная главным образом на достижение максимальной продуктивности, существенно ослабляет защитные системы растений и, как следствие, снижает их устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды. Поэтому в последнее время особое внимание начинает уделяться созданию сортов на основе эволюционных принципов. В этой связи у сортообразцов гречихи ( Fagopyrum esculentum Moench) разных периодов селекции мы изучили норму реакции на изменение условий произрастания, отражающую способность растений адаптировать процессы фотосинтеза и формирования урожая к изменению условий произрастания для последующего использования этих данных в селекции культуры на повышение урожайности. В работе были использованы 13 сортообразцов гречихи, условно разделенных на три группы в зависимости от характера и срока селекции: местные (к-406, к-1709, коллекция ВИР, г. Санкт-Петербург), полученные селекционерами в 1930-1970-х годах (Калининская, Богатырь и Шатиловская 5) и современные сорта (Чатыр-Тау, Батыр, Девятка, Дизайн, Деметра, Дождик, Дикуль и Башкирская красностебельная). Впервые показано, что в результате селекции культуры не удалось добиться существенного повышения у растений устойчивости продукционного и фотосинтетического процессов, а также гомеостаза плодообразования. Современные сорта этой культуры проявляют высокую активность фотосинтеза и формируют высокую продуктивность лишь в благоприятных погодных условиях, но в стрессовых не имеют существенного преимущества перед своими предшественниками. В засушливом 2010 году они по семенной продуктивности достоверно не отличались от местных и старых сортов, тогда как в сравнительно благоприятные по температурному и водному режиму 2011-2013 годы превышение по анализируемому показателю составило в среднем 67,5 %, что в значительной степени было обусловлено реакцией фотосинтетического аппарата растений на условия произрастания. В засуху в фазу налива семян интенсивность фотосинтеза в листьях была снижена в среднем на 32,1 %, сухая масса надземных органов - на 46,7 %, а масса семян - на 67,5 %, по сравнению с показателями в благоприятные по температурному режиму и увлажнению 2011-2013 годы. С усилением дефицита влаги ситуация еще более ухудшается. При влажности почвы 30 % от полной влагоемкости у растений гречихи интенсивность фотосинтеза листьев снижалась в среднем в 4,4 раза, а продуктивность - на 41,8 %, по сравнению с показателями в варианте с оптимальным увлажнением. При этом более значимое уменьшение обоих показателей отмечали прежде всего у современных сортов: если у местного сортообразца к-1709 интенсивность фотосинтеза уменьшилась на 66,1 %, то у сортов Дикуль и Дождик - в среднем на 78,8 %. Таким образом, полученных данные указывают на низкий адаптивной потенциал современных сортов гречихи. В этой связи предлагается изменить принципы селекции культуры, направив ее на повышение гомеостаза плодообразования посредством отбора автогамных форм и создания самоопыляющихся сортов гречихи. Гибридизация с F. homotropicum позволяет существенно повысить инбредную жизнеспособность самоопыляющихся линий культурной гречихи, которые могут быть успешно использованы в селекционных программах по созданию автогамных сортов. Также больше внимания следует уделить повышению адаптивных возможностей самого продукционного процесса у растений, который недостаточно устойчив, чтобы обеспечить формирование высокого и стабильного урожая культуры. Перспективным представляется повышение активности и эффективности фотосинтеза, усиление начального роста, где скрыты огромные и пока что не реализованные резервы. Показан широкий диапазон наследственной изменчивости растений гречихи по интенсивность фотосинтеза в листьях (от 4,65 до 17,8 мкмоль СО2×м-2×с-1), позволяющий проводить по этому показателю целенаправленный отбор форм как методом гибридизации, так и массовым отбором в пределах отдельной популяции.