Основные направления развития селекции и семеноводства овощных культур в нечерноземной зоне РФ до 2020 года

Н ечерноземная зона РФ – крупнейшая аграрная зона страны, имеющая масштабный природно-биологический и экономический потенциал. Овощеводство – одна из исконных отраслей региона, является поставщиком свежей витаминной продукции и сырья для перерабатывающей промышленности. Здесь расположено более 50% площадей зимних теплиц страны. Площадь под овощными культурами открытого грунта ежегодно составляет от 148,5 до 153,8 тыс.га, или около 23% общей площади этих культур в России.

Концепция развития исследований по селекции и семеноводству овощных и бахчевых культур в НЗ РФ связана с перспективами развития овощеводства страны. Госу- дарственная программа развития сельского хозяйства до 2020 года, принятая Правительством РФ, предусматривает комплекс мер по дальнейшему эффективному развитию отрасли. Стоит задача довести объем производства овощей до 20 млн.т, в том числе на основе современной научно-технической и организационно-экономической перестройки отечественного семеноводства. Программа «Развитие овощеводства защищенного грунта Российской Федерации на 2012-14 годы с продолжением мероприятий до 2020 года» предусматривает увеличение площади защищенного грунта в стране до 4700 га, а валовой сбор – до 1,72 млн. т.

Проблема увеличения объемов производства овощной продукции может быть решена в значительной степени путем создания качественно новых сортов и гибридов овощных культур. С качеством сорта связаны устойчивость агроценозов к болезням и абиотическим стрессорам, возможности применения механизированных технологий при возделывании, переработке и хранении, повышение производительности труда и, в конечном счете, доходность и природоохранность отрасли овощеводства.

Научный потенциал селекции и семеноводства овощных культур в Нечерноземной зоне РФ в последние годы значительно возрос. Здесь ведут исследования, кроме НИУ се-лекцентра, еще 16 государственных учреждений и частных селекционно – семеноводческих фирм: ССА «Иль- инична», НПФ «Агросемтомс» и другие, что делает необходимым активизацию деятельности селекцентра по методическому обеспечению отрасли. Во ВНИИССОК, ВНИИО, РГАУ-МСХА созданы пребридинго-вые центры по внедрению инновационных методов и новых подходов в решении проблем селекции. Селекционеры работают на мировом уровне по продуктивности овощных культур (80-120 т/га) и устойчивости к патогенам, а по устойчивости к абиотическим стрессорам, по вкусовым качествам и содержанию витаминно-минерального комплекса многие новые гибриды и сорта являются уникальными.

Ежегодно НИУ селекцентра передают в Госсортоиспытание 80100 сортов и гибридов овощных и бахчевых культур. Здесь созданы высокоэффективные гибриды разновидностей капусты, моркови, перца сладкого, огурца, баклажана для открытого грунта и различных технологий защищенного грунта, односемянные сорта свеклы столовой, конвейер консервных сортов овощного гороха и другие, позволяющие заменить иностранные аналоги в производственных посевах.

Вместе с тем, поставленные задачи по наращиванию объемов производства овощей в стране, развивающаяся перерабатывающая промышленность высветили актуальные проблемы, которые должна решить селекционная наука.

На современном этапе развития только инновационно-интеллектуальный характер экономики обеспечивает динамичное развитие государств, высокое качество жизни населения. В Послании Президента РФ Федеральному собранию отмечено: »..быстрый и устойчивый рост может быть только тогда, когда производится конкурентоспособная продукция». Благодаря науко- емким, конкурентоспособным технологиям открываются новые возможности экономического роста многих отраслей, включая такую инертную, как сельское хозяйство. В частности, современные инновационные селекционные методологии позволили выйти в мире на новый уровень продуктивности у овощных культур и их устойчивости к биотическим и абиотическим стрессорам. Поэтому как никогда актуальна задача модификации отечественных селекционных программ, интенсификации и ускорения фундаментальных и прикладных исследований в области селекции и семеноводства для сохранения устойчивых позиций отечественной селекции в мировом рейтинге.

Одно из главных направлений исследований – разработка инновационных технологий создания качественно нового исходного материала для селекции наиболее значимых овощных растений. Стоит задача повышения темпов инновационных исследований, ликвидации разрыва в инновационном цикле от фундаментальных исследований в прикладные разработки. В условиях селекционной работы по большому количеству овощных культур (более 100) и недостаточных объемов эффективных исследований, необходим выбор основных направлений (культур) инновационной деятельности, что позволит исключить «мелкотемье» в исследованиях, сконцентрировать интеллектуальные и материальные ресурсы на прорывных направлениях.

Успех селекционных программ напрямую зависит от эффективной мобилизации генетических ресурсов, выявления и создания новых генетических источников и доноров ценных признаков для селекции. Принципиальным аспектом при этом является комбинирование всех доступных методов и подходов для ускорения и повышения эффективности селекционного процесса, в том числе комплексное использование эффективных методов индукции наследственной изменчивости: рекомбиногенеза (межвидовая гибридизация, гапло-идия, апомиксис, трансгеноз, мутагенез и др.), физиолого-биохимических методов и новейших методов молекулярной генетики, га-метной селекции.

Развитие технологий in vitro (клональное микроразмножение, андро-, гиногенез) является основой для решения целого ряда задач в селекционных программах:

– получения новых генисточни-ков устойчивости к болезням и качества на основе межвидовой гибридизации (перец, морковь, лук, баклажан, капустные культуры, тыква и др.;

– получения гаплоидов и дигап-лоидных форм капустных, пасленовых, корнеплодных, луковых культур и на их основе гомозиготных по хозяйственно ценным признакам родительских линий для создания гибридов F ₁ ;

– создания экспресс-методов оценки и отбора адаптивных генотипов (холодостойкость, устойчивость к грибным и вирусным болезням и др.) в селективных системах in vitro.

Основу проблемы создания сортов и гибридов с заданными параметрами составляет изучение их генетической природы. Поэтому одним из приоритетов является расширение исследований по частной генетике основных овощных культур (лук, огурец, капуста, морковь, свекла, перец и др.), создание генетически идентифицированных коллекций (форм, линий) исходного материала. Актуальна проблема развития цитогенетических методов, позволяющих получить данные по генетическим сис- темам контроля мейоза, а также установить закономерности ре-комбиногенеза и выявить цитогенетические механизмы, обеспечивающие интрогрессию генетического материала.

Почвенно-климатические особенности Нечерноземной зоны обуславливают необходимость создания селекцентром сортов и гибридов, устойчивых к резко меняющимся условиям, холодо- и морозоустойчивых, способных давать урожай при коротком вегетационном периоде, пригодных для малоэнергоемких технологий выращивания.

Проблема создания исходного материала на адаптивность усложняется тем, что стрессоустой-чивость является полигенным признаком. Необходимо объединить усилия селекционеров, биохимиков, физиологов, биотехнологов, экологов для расширения фундаментальных и прикладных исследований в направлениях изучения защитных механизмов адаптации растений к стрессовым условиям; фотосинтетических процессов в популяционном аспекте (бобовые, корнеплодные культуры) для создания форм с высокой интенсивностью фотосинтеза и форм с оптимальным соотношением между фотоассимилирующей, проводящей (сосудисто-механической) и хозяйственно ценной частями растений, которые определяют продуктивность и адаптивность овощеводческих посевов.

Вопрос повышения устойчивости овощных растений должен решаться наряду с применением техногенных средств (одно из направлений – применение физиологически- активных веществ), также созданием генетических коллекций идентифицированных доноров устойчивости к температурному, кислотному, световому стрессорам, картирования генов и локусов, связанных с устойчивостью.

Важнейшей задачей на перспективу остается разработка иммунологических основ селекции овощных культур, актуальность которой определяется появлением новых для данной зоны патогенов, рас, штаммов и возрастающей их вредоносностью (тифулез на свекле, черная плесень на луке и др.). Необходимо ускорить создание исходного материала с различным типом устойчивости (иммунитет, сверхчувствительность, толерантность) за счет: развития следующих направлений: углубленное изучение механизмов устойчивости растения-хозяина к паразиту с применением комплексных методов исследований; разработка экспресс-методов оценки селекционного материала на групповую устойчивость к наиболее вредоносным болезням, позволяющих оценить и отобрать генисточники и доноры устойчивости: перца – к вирусным заболеваниям; капусты белокочанной – к киле, фузариозу, альтернариозу и др.; моркови – к фомозу, склеротинии и др.; лука – к пероноспорозу; тыквенных культур – к антракнозу, мучнистой росе; томата – к листовым пятнистостям, ВТМ, мучнистой росе и др.

Программа развития селекцен-тра предусматривает расширение биохимического сопровождения селекционных программ, широкое применение инструментальных и прецизионных методов, усовершенствование существующих методик, в том числе разработку экспресс-методов определения важнейших биохимических показателей.

Стоит задача более широкого освоения российскими селекционерами и внедрения в селекционную практику методов маркер-ас-социированной селекции, созда- ния системы генетических и ДНК-маркеров агрономически значимых генов и их аллельных вариантов, ускоряющей отбор исходного материала по признакам: ЦМС основных овощных культур (капуста, редис, свекла перец, морковь, лук), устойчивости к заболеваниям (кила, фузариоз, пероноспороз и др.), холодостойкости, обнаружения эффекта гетерозиса на ранних стадиях и др.

Во ВНИИССОК формируется лабораторно-аналитический центр, оснащенный самым современным оборудованием, позволяющим проводить фундаментальные и прикладные биохимические и физиологические исследования, в их числе высокоэффективный жидкостный хроматограф Schimadzu LC 20А, аппарат для автоматического определения белка VELPUDK 142 и др. Оснащение центра позволяет проводить до 4-5 тысяч биохимических и физиологических анализов в год, что может обеспечить потребность в различных видах анализов не только исследований во ВНИИССОК, но и в других, заинтересованных в совместной работе научных учреждениях.

По данным ВНИИССОК, внедрение инновационных методов позволяет ускорить отдельные этапы селекционного процесса в 1,5-2 раза, сократив сроки и затраты на создание нового сорта или гибрида на 25%.

Учитывая неотложность решения указанных проблем, высокую затратность и наукоемкость исследований, одним из путей их решения может быть межотраслевая кооперация, создание временных научных коллективов, целевых финансируемых программ, реализуемых на конкурсной основе творческими коллективами на базе НИУ селек-центра, где создан богатый генофонд исходного материала (формы, линии, сортообразцы) с комплексом хозяйственно ценных при- знаков. Как показывает практика, наиболее перспективно в этом направлении сотрудничество селекционных учреждений с российскими НИУ Россельхозакадемии, РАН, РАМН и других ведомств, а также с зарубежными фирмами, ведущими фундаментальные исследования.

Одно из главных условий реализации концепции – подготовка молодой смены квалифицированных кадров.

Направления исследований по разработке современных селекционных программ должны отвечать требованиям реального рынка семян. Стоит задача создать новое поколение гибридов F1 и сортов овощных и бахчевых культур, устойчивых к биотическим и абиотическим стрессорам в сочетании с раннеспелостью, стабильной продуктивностью, оптимизированной структурой растения, улучшенными и новыми показателями качества, генетически надежных по важнейшим хозяйственно ценным признакам. Условия рыночной экономики требуют постоянного обновления сортимента, особенно это актуально для летне-осеннего производства как в открытом, так и в защищенном грунте. Многоукладность товарного овощеводства обуславливает создание сортов и гибридов различной интенсивности и энергозатратности. Наряду с необходимостью развития биоинженерных технологий по получению устойчивых к болезням, вредителям и абиотическим стрессорам сортов и гибридов (трансгенные формы), остается приоритетным развитие методов создания экологически безопасных сортов и гибридов.

Наиболее актуальна разработка рациональных систем создания гибридов у ряда овощных культур, что позволяет ускорить процесс получения форм растений, соответствующих требованиям рынка по скороспелости, стабильно высо- кой продуктивности, товарности и качества, пригодности к технологической переработке, по специфике химического состава, устойчивости к определенным расам и штаммам патогенов за счет широкого набора идентифицированных ин-бредных линий. Одно из приоритетных направлений селекции на гетерозис – выведение материнских форм с маркерными признаками, различными типами мужской стерильности (ЦМС, ГИС, ядерно-цитоплазматической), линий – закрепителей стерильности с высокой комбинационной способностью по урожайности, качеству продукции, адаптивности. В связи с этим стоит задача – расширить исследования по ускоренному созданию отечественных гомозиготных ди-гаплоидных линий основных овощных культур. В НИУ селекцентра созданы ценные генетические и признаковые коллекции, отвечающие запросам селекции для Нечерноземной зоны РФ, в том числе формы, сочетающие такие ценные признаки, как низкая теплотребова-тельность, раннеспелость, высокое содержание сухого вещества, устойчивость к ряду опасных патогенов, отличные вкусовые и засолочные качества у томата, огурца, тыквы; односемянность и высокое качество корнеплодов у свеклы столовой и многие другие, которые необходимо активно использовать при создании родительских линий.

В ближайшие годы необходимо интенсифицировать исследования по созданию конкурентоспособных гибридов:

– моркови, свеклы столовой, редиса для открытого и защищенного грунта, сельдерея, дайкона, обеспечивающих выход стандартной продукции 90% и более, устойчивых к болезням хранения;

– лука репчатого с высокой устойчивостью к пероноспорозу и болезням хранения;

– капусты: цветной, брюссельской, краснокочанной и среднеранних гибридов белокочанной капусты;

– перца, огурца для различных технологий защищенного грунта;

– томата, огурца для открытого грунта с высокими вкусовыми качествами плодов универсального использования и групповой устойчивостью к болезням;

– специальных гибридов кабачка, патиссонов, тыквы столовой для переработки;

– зеленных культур для проточной культуры.

Один из приоритетов селекции – создание и совершенствование методов отбора генотипов растений по биохимическим показателям с целью изменения их метаболизма в сторону усиления биосинтеза ценных для человека соединений, создания селекционной продукции с заданным биохимическим составом, повышенным содержанием БАВ и АО. При этом селекция должна вестись не только на высокий потенциал селектируемого признака, но и на стабильность показателей биохимического состава.

Одна из концепций будущего – «Овощные культуры – это пища и лекарство». Важнейшим путем ее решения остается интродукция и привлечение мирового генофонда для получения ценных доноров и генисточников повышенного содержания БАВ, эфирных масел и других нутриентов для селекционных программ создания нового поколения функциональных продуктов, обладающих антиоксидантной активностью и протекторным действием.

Природно-климатические условия зоны обуславливают активизацию исследований по созданию специальных гибридов и сортов овощных культур для переработки (консервирование, заморозка, сушка) и хранения в промышленных объемах, в том числе: сортов овощного гороха с оптимальным содержанием амилозы и амилопектина для изготовления сушеного зеленого горошка, гибридов острого лука, сортов фасоли овощной с высоким содержанием белка и сахаров, исходных линий и форм огурца для открытого грунта с высоким содержанием сахаров, пектина и пропектина и др.; создание отечественных гибридов с небольшими размерами корнеплодов, луковиц и плодов для консервирования.

Выявленная во ВНИИССОК сортовая специфика устойчивости овощных растений к накоплению экотоксикантов обуславливает перспективность разработки целенаправленных методов создания исходного материала на этот признак и гибридов для овощеводства экологически загрязненных районов.

Производство высококачественных оригинальных и репродукционных семян овощных культур остается ключевой проблемой конкурентоспособности отечественной селекции и семеноводства.

Особого внимания требуют вопросы научного обеспечения оригинального и товарного семеноводства, в том числе гибридного, комплексных исследований по разработке методов и созданию технологий, обеспечивающих получение изначально здоровых и полноценных семян, снижение их себестоимости, повышение производительности труда, ресурсосбережения и конкурентоспособности отечественных семян на ценовом рынке. Необходимо создание прогрессивных технологий производства семян на основе модифицированных технологических приемов, разработка систем интегрированной защиты растений, систем питания макро- и микроэле- ментами и уровня его интенсивности в семеноводческих ценозах, позволяющих повысить уровень плодородия почвы в овощных севооборотах, урожайность семян на 20-55% при снижении осыпаемости на 20-30%(свекла) и повышении качества семян. Большое значение имеет селекция на габитус семенного растения, устойчивость к полеганию, неосыпае-мость, высокую семенную продуктивность.

Программа развития селекцен-тра предусматривает разработку на его базе индивидуального проекта и ввод в эксплуатацию цеха доработки семян различных овощных культур. Функциональные возможности комплекса позволят дорабатывать ворох семян по 8 основным физико-механическим и аэродинамическим свойствам, инкрустировать и дражировать. Обеспечение исследователей современным оборудованием по доработке семян сделает возможной инновационную деятельность, как в области семеноведения, так и разработки эффективных методов и схем сортировки и предпосевной обработки семян на основе мониторинга состава микобиоты, новых физиологически активных веществ, различных методов оздоровления, перспективных методов сортировки (рентгенографии и др.) для получения высококачественных профессиональных семян с полевой всхожестью 90% и более. Это позволит решить проблему доработки семян для семеноводческой сети института и других производителей семян.

В связи с установившейся практикой переноса семеноводства в регионы с более благоприятными агроклиматическими условиями актуальна задача изучения и разработки методов поддержки генетической структуры сортопопуля-ции, создания и внедрения в про- изводство гибридов и сортов лука, моркови и других культур с нейтральной фотопериодической реакцией.

Вступление России в ВТО накладывает на нее обязательства охраны интеллектуальной собственности (Соглашение ТРИПС ВТО), что делает необходимым разработку экспресс-методов определения биологической чистоты, идентификации и паспортизации сортообразцов, в т.ч. с использованием ДНК-технологий.

Исследования по механизации наиболее трудоемких процессов в семеноводстве должны быть ориентированы на создание машин и их комплексов для различных типов хозяйств. Появление фермеров-семеноводов резко увеличило потребность в машинах средней производительности, особенно, недорогих семявыделителей для сочноплодных культур и молотилок для стебельных растений.

Повышение качества тесно связано с нормативно-техническим обеспечением отрасли овощеводства. Особое внимание будет обращено на согласованность национальных стандартов с международными, а по отдельным вопросам будут разработаны международные нормативные документы.

На основе представленных направлений исследований селек-центром разработана Программа исследований по селекции и семеноводству овощных культур в Нечерноземной зоне до 2020 года. Надеемся, что положения Программы и результаты ее реализации будут использованы при формировании перспективной научнотехнической политики в области селекции и семеноводства овощных культур, при разработке государственных мероприятий по решению проблемы обеспечения населения Нечерноземной зоны РФ овощной продукцией.