Коллекция ВИР- на службе селекции

К оллекцию овощных и бахчевых культур в России начали формировать в 20-е годы под руководством и при непосредственном участии Н.И. Вавилова. Сбор исходного материала проводился путем привлечения местных сортов России и зарубежных стран, особенно стран древней земледельческой культуры и мобилизации селекционных сортов Западной Европы и США. Генофонд овощных и бахчевых культур в Бюро по прикладной ботанике с 1922 года был сосредоточен в подотделе огородничества и секции бахчеводства, которые в 1925 году возглавил Н.И. Кичунов, а с 1928 по 1936 годы – В.Л. Васильев. В послевоенный период в институте был организован отдел овощных и бахчевых культур, который более 30 лет возглавлял академик Д.Д. Брежнев, много сделавший для развертывания научно-исследовательской работы с генофондом овощных и бахчевых культур. Основными задачами отдела были:

– сбор, систематизация и сохранение мирового разнообразия овощных и бахчевых культур; разработка и уточнение классификации культурных растений и их родичей;

– изучение эколого-географической изменчивости и наследования признаков; выделение и использование генетических источников в селекции.

В работе отдела овощных и бахчевых культур с коллекциями можно выделить следующие этапы.

Первый этап – с 1925 по 1920 годы – начало селекционной работы с овощными культурами. В 1920-1923 годы были созданы первые селекционные станции по овощным культурам. Основной задачей явился сбор и изучение исходного материала. На основании проведенных исследований были выделены лучшие сорта, явившиеся первыми в государственном сортоиспытании.

Второй этап – с 1931 года до начала Великой Отечественной войны, когда наблюдалось расширение посевов под овощными культурами. Выросли требования к сортам для разных зон страны и разных видов использования. В этот период институт приступил к углубленному изучению исходного материала. На опытных станциях была организована селекционно-семеноводческая работа по наиболее ценным сор- там. К 1934 году была создана сеть сортоучастков по овощным и бахчевым культурам, включая защищенный грунт.

Третий этап деятельности отдела – с 1941 по 1948 годы. В начале ВОВ в отделе осталась малочисленная группа сотрудников, которая провела огромную работу по вывозу основных коллекций на Урал (Красноуфимская селекционная станция) и сохранению их. Работу по изучению коллекций проводили в минимальных объемах. В 1944 году после возвращения с Урала в Ленинград стала возобновляться работа по изучению коллекций и особенно интенсивно – по поддержанию образцов в живом виде. В 1944-1945 годах была возобновлена селекционно-семеноводческая работа на опытных станциях. В 1948 году опубликовано переработанное «Руководство по апробации овощных культур и кормовых корнеплодов».

На четвертом этапе работы отдела (1948-1990 годы) значительно возросло поступление в коллекцию нового исходного материала; были возобновлены экспедиции по СССР и за рубежом.

Изучение коллекций приняло более разносторонний характер: развернуты исследования по биохимии, физиологии, иммунитету, генетике, анатомии и морфологии. Большое внимание уделялось исследованиям проблемы гетерозиса и, в частности, использования для практики явления ЦМС (лук, морковь, свекла), функциональной мужской стерильности (томат), частичной двудомности (огурец), полиплоидии (свекла) и др. Расширена работа с овощными культурами в защищенном грунте. Отрегулирована система поддержания в живом виде коллекционных образцов на опытных станциях. Положено начало закладке образцов на длительное хранение в герметически закрытой таре. Особенностью этого этапа является усиление связей отдела с селекционными учреждениями страны и производством.

Пятый этап (начиная с 1991 года) совпал с распадом СССР; от системы ВИР отошли 6 опытных станций: Устимов-ская и Крымская помологическая (Украина), Приаральская (Казахстан), Среднеазиатская (Узбекистан), Туркменская (Туркмения), Сухумская (Абхазия). Поэтому на оставшиеся станции возросла нагрузка по поддержанию коллекционных образцов в живом виде и изучению их. Было принято решение о расширении сети опорных пунктов при селекционных учреждениях страны, включая и страны СНГ. В настоящее время насчитывается свыше 20 опорных пунктов, выполняющих важную работу по поддержанию коллекционных образцов в живом виде. Работа в этом направлении выполняется и по договорам о сотрудничестве с ведущими селекционными центрами по овощным и бахчевым культурам. В настоящее время в этом плане ВИР тесно сотрудничает с ведущими научно-исследовательскими институтами – ВНИИССОК, ВНИИО, ВНИИОБ, Сиб. НИИРС и их опытными станциями. Важную роль в сохранении коллекционного материала играет длительное хранение семян в регулируемых условиях, позволяющее значительно сократить объемы и сроки пересева образцов, а также сохранение их в генетической чистоте. Несмотря на возникшие в последние годы финансовые трудности, коллектив отдела генетических ресурсов овощных и бахчевых культур ВИР и его опытных станций продолжает работу по изучению и поддержанию в живом виде образцов коллекции, основная цель которой – обеспечение селекционных учреждений страны исходным материалом для решения важнейших задач селекции.

Характеризуя селекцию как науку, Н.И. Вавилов (1934) не случайно на первое место ставил учение об исходном сортовом, видовом и родовом потенциале, то есть ботанико-географические исследования. «Селекция ближайшего будущего, – писал Николай Иванович, – должна включать синтезированные знания, вскрывающие сортовую амплитуду видов, cистему видов, крайние варианты, амплитуду физиологических, химических и иных свойств». По настоящее время актуальны высказывания Н.И. Вавилова в отношении генетических исследований, включая проблемы гена, теории мутаций, теории гибридизации и гетерозиса, проблем филогенетики. Поэтому в основу исследований положена дифференциация геноресурсов по важнейшим признакам и выделение наследственных форм для практического использования. В настоящее время значительно расширился статус коллекций: от простого обозначения «образец» – до выделения целого ряда дифференцировок: «генетические источники», «доноры селекционных признаков», «источники с идентифицированными генами».

Значимость идентифицированного генофонда в повышении эффективности селекции растений с каждым годом возрастает. Связано это, в первую очередь, с тем, что по основным овощным культурам на смену селекции на популяционном уровне приходит селекция на гетерозис. Последняя основывается на использовании хорошо изученного в генетическом отношении исходного ма- териала, включая системы размножения, обеспечивающие 100% гибридных семян в F1.

Несомненно, что создание такого материала для селекции связано с исследованиями по частной генетике, с познанием генетической детерминации и полиморфизма селекционно-важных признаков (в особенности, генеративных), с раскрытием потенциала наследственной изменчивости вида. В зависимости от направления использования и уровня проработки формируются разные типы коллекций: базовые, активные, генетические, стержневые.

Коллекция ВИР является важнейшим источником исходного материала для селекции и насчитывает в настоящее время свыше 50 тыс. образцов. Из них 30% составляют староместные сорта и около 2% примитивные (переходные к культурным) формы. Большинство из них сохраняется только в ВИРе. В коллекции имеются самоопыленные линии, образцы с маркерными признаками, генетические источники с идентифицированными генами по капусте, огурцу, томату, свекле, тыкве, арбузу, дыне и моркови. Большую ценность представляют 75 доноров селекционноважных признаков. Генетическая коллекция, основу которой составляет идентифицированный генофонд, составляет свыше 700 образцов. В том числе генетические источники: по огурцу – ультраскороспелость, односте-бельность, отсутствие горечи, устойчивость к пероноспорозу, партенокарпия; по томату – детерминантность, устойчивость к галловой нематоде, устойчивость к фитофторе, бесколенная плодоножка, по свекле – раздельноплод-ность; по арбузу – устойчивость к антракнозу, укороченные междоузлия, цельнолистность; по дыне – устойчивость к мучнистой росе; по тыкве – кус-товость.

В настоящее время важнейшими селекционными направлениями, включая Россию, являются: устойчивость к болезням, скороспелость, холодостойкость, засухо- и жаростойкость и качес- тво продукции. В Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ на 2012 год, включено 6150 сортов и гибридов по 127 овощным и бахчевым культурам. Наибольший интерес представляют сорта – популяции, так как гибриды не стабильны при репродуцировании. Важный резерв – сортимент, создаваемый частными и коммерческими фир- мами и огородниками-любителями; доля его в Госреестре по отдельным культурам составляет 50% и более. Привлечение указанного выше сортимента – важная задача для селекции и сохранения генофонда овощных растений для будущего.

В коллекции ВИР имеются перспективные коллекционные образцы, которые на данном этапе используются не полностью. Из 262 видов, представляющих интерес для селекционной практики, используются 142 или 55% от общего числа. Резерв для использования в селекции (овощное, пряно-вкусовое, эфиро-масличное, лекарственное, декоративное, кормовое направления) составляет свыше 100 видов (35%). Среди староместных образцов выделены ценные источники устойчивости к

1. Выделенные источники селекционно-важных признаков овощных и бахчевых культур (2006-2011 годы)

№п/п Культура Признаки, №№ по каталогу ВИР Урожайность Раннеспелость Товарность Устойчивость к болезням Устойчивость к пониженным температурам Качество продукции 1 Кабачок к-1971, вр.к-1975 к-4848, вр.к-1977, к-4665, к-4663 к-4779, вр. к-1908 - - - 2 Тыква к-4907, к-4908, к-4918, к-4931, к-4932 - вр. к-1905 - - вр. к-1905, вр. к-1928 к-4919, к-4923, к-3523, вр.к-669 3 Морковь к-2157, к-2467, вр. к-2358, вр. к-2360 вр. к-698, вр. к-2359, вр. к-2362, вр. к-2485 к-2697, вр. к-1171, вр. к-2359, вр. к-2412, вр. к-2418 к-1756, к-2406, вр. к-1171, вр. к-2561, - вр. к-2359, вр. к-2534 4 Перец к-7422, к-7432, к-4874 к-2522, к-2524, к-2658, к-7311 - к-2022 к-7368, к-7382, к-7384 - 5 Баклажан к -3080, к-2467 к-1097, к-1034, к-2028 - - - к-3102, к-3108 6 Огурец вр. к-3279, к-3988, к-3997 к--3294, к-4201, вр. к.3860 вр. к-3865 вр. к-3942, к-3438, к-4278 вр. к-3884 вр. к-3865 7 Салат вр. к-2119, вр. к-2134 вр. к-2219 - вр. к-2125, вр. к-2140 вр. к-2139 вр. к-2126, вр. к-2127, вр. к-2128 8 Капуста б/к к-2229, к-2677, вр.к-2169 вр. к-931, вр. к-2130, к-2178 вр. к-2114 - - к-1961, к-2195, вр.к-2182 9 Капуста цветная вр. к-940, вр. к-943, вр.к-988, вр.к-992, вр.к-993 вр. к-908, вр.к-332, вр.к-986, врк-987 вр. к-910 вр. к-908 вр. к-922 вр. к-910, вр. к-922 10 Томат к-15141, к-15212, г.к-079 г.к-01097 к-14429 к-15192, к-15165 - к-14759 11 Свекла к-3185, к-3677 к-3024, к-3048 к-3677, вр. к-2878 к-2878 вр. к-2223 к-2878, к-3599 12 Арбуз к-1059, к-1060 - - - - к-1789, к-4403, к-4482 13 Дыня - вр. к-2798, вр. к-2869, вр.к-3020 вр. к-3297, вр. к-3300 - - к-2832, к-2847, к-2874 14 Лук репчатый - к-1304, к-5116 - - - к-939 15 Лук порей к-2092, к-2062, к-2279, к-2542, к-2316 - - - - к-2516, вр. к-5574, к-2544, к-2269, к-2500 16 Базилик - - вр. к-336 - вр. к-334 вр. к-336, вр. к-359 17 Кориандр к-461 к-90 - - - - болезням и вредителям, а также скороспелости, холодостойкости, засухо- и жаростойкости и др. Важным резервом пополнения коллекций являются экспедиционные сборы как на территории России, так и других стран.

В настоящее время в Государственный реестр включено более 800 сортов и гибридов овощных и бахчевых культур, выведенных на базе коллекции ВИР, а также с участием сотрудников института и опытных станций совместно с другими НИУ и селекционными учреждениями, включая коммерческие организации. Так, научно-производственная фирма «Российские семена» является автором более 160 оригинальных сортов овощных культур. Они в основном созданы совместно с учеными ВИР им. Н.И. Вавилова с использованием лучших образцов мировой коллекции. Эти сорта по урожайности и качеству не уступают мировым стандартам.

В таблице 1 приведены генетические источники селекционно-важных признаков овощных и бахчевых культур, выделенных при изучении коллек- ционных образцов за последние годы.

В последние годы расширены поисковые исследования, включая зарубежные генбанки (табл. 2). Из табл. 2 видно, что в 2006-2011 годах в институте проведены оригинальные исследования по идентификации генофонда томата, свеклы, тыквы; по изучению генетического разнообразия китайской капусты и репы; по использованию мобильных генетических элементов САСТА для уточнения филогенетических взаимоотношений внутри вида Brassica rapa L.

2. Перечень поисковых исследований с коллекцией овощных и бахчевых культур

Годы	Название разработки
2006	Идентификация генофонда: томата -168 обр.; капусты – 32; свёклы – 193; тыквы -120. Анализ скрещиваемости видов салата.
2007	Идентификация генофонда: томат – 504 обр. по 118 генам; огурец – 71 обр. по 4 генам, капуста – 104 обр. по 18 генам; салат – 44 обр. по 20 генам; тыква – 88 обр. по 6 генам; дыня – 75 обр. по 19 генам. Создание генколлекции – 751 обр. в т.ч. 500 образцов томата с 118 идентифицированными генами.
2008	Изучение генетического разнообразия Brassica rapa с помощью 61 полиморфного маркёра (совместно с Германией). Идентификация и картирование OTL морфологических и фенологических признаков двух картирующих популяций китайской капусты и репы (совместно с Нидерландами). Скрининг образцов дыни на устойчивость к болезням (совместно с Нидерландами). Скрининг генофонда тыквы на устойчивость к мучнистой росе (Пушкинские лаборатории ВИР).
2009	Изучение особенностей формирования биохимического состава у гибридов между подвидами B. rapa (совместно с лабораторией биохимии ВИР). Скрининг генофонда моркови на устойчивость к болезням (совместно с лабораторией иммунитета). Скрининг коллекции капусты на устойчивость к пероноспорозу, альтернариозу и сосудистому бактериозу (совместно с ВИЗР).
2010	Изучение профиля глюкозинолатов листовых овощных культур Brassica rapa (совместно с Институтом аналитической химии, Кведлинбург, Германия. Изучение устойчивости к киле образцов B.oleracea и B.rapa (cовместно с фирмой Enza Zaden, Нидерланды).
2011	Использование мобильных генетических элементов САСТА для уточнения филогенетических взаимоотношений внутри вида Brassica rapa L.

Несомненно, что выделенные генетические источники и проведенные на современном уровне исследования с генофондом послужат отечественной селекции овощных и бахчевых культур для решения актуальных задач отечественного овощеводства и бахчеводства.