Овощные и бахчевые культуры: результаты исследований НИУ россельхозакадемии в 2012 году

15 ноября 2012 года во Всероссийском НИИ овощеводства состоялась Отчетная сессия «О научной и производственной деятельности НИУ по овощеводству и картофелеводству за 2012 год и рассмотрению планов НИОКР на 2013 год».

На заседании присутствовали члены бюро Отделения растениеводства акад. Савченко И.В., член-корр. Медведев А.Н., акад. Пивоваров В.Ф., акад. Литвинов С.С., д.с.-х.н. Бочарникова Н.И., д.с.-х.н. Симаков Е.А., к.с.-х.н. Прологова Т.В.; а также приглашенные: д.с.-х.н. Пучков М.Ю. директор ВНИИОБ, к.с.-х.н. Королева С.В., зав. отделом овощеводства ВНИИ риса; д.б.н. Чесноков Ю.В., зав. отд. молекулярной генетики ВИР; д.б.н. Киру С.Д.; зам. директора ВНИИССОК Пышная О.Н.; к.с.-х.н. Монахос Г.Ф., ССС им. Н.Н. Тимо- феева , д.с.-х.н. Борисов В.А., д.с.-х.н. Луди-лов В.А. (ВНИИО); зам. дир. фирмы «Гавриш» д.с.-х.н. Король В.Г., дир. фирмы «Ильинична» д.с.-х.н. Игнатова С.И.; д.б.н. Игнатов А.Н., ведущий научный сотрудник Центра «Биоинженерия» РАН; Филь С.Ю., директор Сибирского биотехнологического центра по картофелю и топинамбуру; к.с.-.х.н. Терехова В.И., зав. овощеводства Мичуринского ГАУ; д.с.-х.н. Березкин А.Н., РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева; Константинович А.В., к.с-х.н. РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева; ученые секретари институтов к.с-х.н. Мещерякова Р.А.; к.с.-х.н. Гуркина Л.К.; к.с-х.н. Филиппова Г.И. и др. Всего в работе отчетной сессии приняли участие более 120 человек.

О результатах научной и производственной деятельности за 2012 год и темпланах НИР на 2013 год доложили директора институтов: ВНИИО – акад. Литвинов С.С., рецензенты – д.с.-х.н. Король В.Г. фирма Гавриш; к.с.-х.н. Константинович А.В., РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева; ВНИИССОК – акад. Пивоваров В.Ф., рецензенты – д.б.н. Игнатов А.Н., ведущий научный сотрудник Центра «Биоинженерия» РАН; к.с.-х.н. Терехова В.И., зав. овощеводства МичГАУ; ВНИИКХ – д.с.-х.н. Симаков Е.А., рецензенты – д.б.н. Киру С.Д., зав. отделом картофеля ВИР; д.с.-х.н. Березкин А.Н., РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева; ВНИИОБ – д.с.-х.н. Пучков М.Ю., рецензент – д.б.н. Пилипенко В.Н., директор Естественного института, Астрахань; Отдел овощеводства ВНИИ риса – к.с.-х.н. Королева С.В., рецензент – д.с.-х.н. Гиш Р.А., зав. каф. овощеводства Кубанского ГАУ.

Рецензенты и выступающие отметили, что в представленных отчетах институтов в полной мере отражены результаты научной и производственной деятельности за 2012 год и тематические планы НИР по договорам с Россельхозакадемией и другими ведомствами институтами выполнены.

В научно-исследовательской работе по овощеводству и бахчеводству основным приоритетом является расширение спектра генетической изменчивости, поиск и сохранение биоразнообразия генофонда как источника генов и генных сочетаний для решения задач практической селекции.

Исследования по заданию «Создать новые сорта и разработать высокоточные экологически безопасные зональные технологии возделывания овощных и бахчевых культур с использованием новых сортов и гибридов, высокого качества семян, прогрессивных приемов агротехники, защиты растений, средств механизации» проводили ученые институтов ВНИИССОК, ВНИИО, ВНИИОБ, отдела овощеводства ВНИИ риса и другие ГНУ Россель-хозакадемии, РАН, вузов России. В исследованиях принимали участие более 526 исследователей, в т.ч. 2 академика, 56 докторов наук, 215 кандидатов наук.

Во ВНИИ овощеводства на основе кооперации с другими НИИ проведены углубленные фундаментальные исследования в области интродукции овощных культур, генетики растений, разработки селективных систем для создания растений-регенерантов. В результате исследований были выявлены доноры и генотипы с ценными аллелями генов:

по капусте – выявлены доноры признака ЦМС (Блокатор F₁, Новатор F₁, Аватар F₁). Получены инцухт-линии, линии с генами mf₃, гены cec P₁, на устойчивость к фузариозу, гомозиготные линии J₃ и J₄ с признаками ЦМС и на их основе получены линии со 100%-ной стерильностью: 16/245, 23/330, 30/177, 211, 24, 26;

по огурцу – выделены генисточники с букетным расположением завязи;

по томату – выявлено новое качество плодовой кисти; формы, устойчивые к 2-3 болезням (сорта Берег Дона, Донской Казак); с различной окраской плода (желтой, розовой, темно-фиолетовой); формы, устойчивые к растрескиванию и осыпанию плодов, пригодные к длительному хранению (гены B₁, BC, nor, pin, alc, bace, also, ген t₂).

по моркови – ведущим направлением является межвидовая гибридизация диких и культурных видов. Гибриды F₁ между сортами, линиями культурной моркови и дикими формами дали устойчивые формы к Fusarium и Alternarium , с повышенным содержанием каротина и сахаров. Высоким содержанием каротина отличались образцы с оранжевой окраской корнеплодов: НИИОХ 32-1 (26,1 мг%), НИИОХ 32-2 (24,2 мг%), НИИОХ 32-3 (24,4 мг%), Бостон F₁ (23,3 мг%). Повышенное содержание ксантофилла было у образцов белой (Gream de lite – 2,4 мг%) и желтой (Yellowstoune – 2,1 мг%, Ташкентская – 2,0 мг%) окраски. Образец розовой окраски (Nutri-red) содержал 6,1 мг% ликопина. Суммарное содержание антоцианов в фиолетовой моркови было у образцов Purple Haze – 97,2 мг% и Р-28 – 139 мг%.

С помощью генетической трансформации растений создано 12 трансгенных растений капусты. Перенос в капусту ценных чужеродных генов mf3 и Сec P1 позволил получить повышенную устойчивость к киле – до 45%, фузариозу – до 50%. Выделено 4 образца с геном cec P1, у которых отсутствуют поражение болезнями и растрескивание кочанов. Освоены приемы микроклонального размножения растений капусты, характеризующейся ЦМС. Усовершенствована методика микрокло-нального размножения других овощных культур на различных средах. По гаплоидной селекции усовершенствована методика получения удвоенных гаплоидов моркови в культуре микроспор и пыльников. Получено 87 растений-регенерантов.

По маркерной селекции усовершенствована методика ПЦР-анализа капусты для маркирования генов устойчивости к киле и сосудистому бактериозу.

Всего по результатам научных исследований в 2012 году во ВНИИО создано 40 новых сортов и гибридов овощных, бахчевых, цветочных культур и цикория; 67 новых самоопыленных линий; 12675 внутривидовых и межвидовых гибридов; 12 трансгенных растений; рабочие генетические коллекции из 247 образцов; признаковые коллекции – 1410 образцов; выделено 32 генисточника и 7 доноров особо ценных признаков. Разработан проект стратегии развития производства овощей на период до 2020 года, 4 зональных технологии, 3 системы применения удобрений; параметры плодородия почв в овощных севооборотах Нечерноземной зоны; 1 методика, 1 методическое руководство, включая 4 разработки фундаментального и 11 разработок прикладного значения. Предполагаемый экономический эффект от внедрения научных разработок колеблется от 10 до 109-169 тыс. руб. в зависимости от сорта, технологии и технологического приема, культуры, места выращивания (открытый или защищенный грунт). Получены экспериментальные данные для разработки зональных технологий и систем земледелия при использовании севооборотов, удобрений, сортов и гибридов нового поколения, орошения и экологически безопасных средств защиты овощных культур от болезней, вредителей и сорняков; накоплен материал, представленный коллекцией исходных форм, семенами и маточниками селекционных питомников; по эффективности технологий выращивания культивируемых грибов и овощей; для разработки методов создания новых источников, доноров генов и признаков для селекции.

Во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур по результатам исследований создан перспективный селекционный материал с комплексом хозяйственно ценных признаков по всем овощным культурам: линии-источники петало-идного типа ЦМС моркови, формы свеклы столовой для создания ms-линий и mf-линий – закрепителей ЦМС, формы томата для селекции на пригодность использования в многоярусной узкостеллажной технологии, источники устойчивости к болезням и вредителям для использования в селекционном процессе при создании новых сортов и гибридов овощных культур.

С помощью анализа GISH-геномного состава и хромосомной структуры установлена аллотетраплоидная природа (2n=4x=32) многолетней формы межвидового гибрида BC₂F₅([(F₅( A.cepa x A.fistu-losum ) x A.cepa ] x A.cepa ). Обнаружены специфические фрагменты ДНК для отдельных видов лука и рекомбинантные хромосомы, определён состав хромосом данной формы. Идентифицированы гены: orfB-CMS – петалоидный тип стерильности, orfB-F₁ – фертильность, Br – окраску сухих чешуй лука репчатого, Gw -окраску цветка, рецессивный ген ингибитор ( i^b>b ), подавляющий темную окраску семян лука.

С помощью ДНК-технологий идентифицирован тип стерильности у образцов капусты белокочанной, пекинской, редиса, дайкона и подобрана система праймеров, позволяющая выделять растения с типом цитоплазмы Ogura .

Впервые выявлены закономерности распределения низкомолекулярных антиоксидантов в целом растении и различных его органах у капустных культур на разных этапах развития (проростки и взрослые растения) и при холодовом стрессе.

Получены экспериментальные данные о влиянии низкотемпературной плазменной обработки в жидкой среде на посевные качества семян овощных культур с целью разработки методики повышения их свойств.

Разработана методика получения удвоенных гаплоидных линий перца ( Capsicum annuum L.) через культуру пыльников/микроспор in vitro , позволяющая ускорить отдельные этапы селекционного процесса в 2 раза; методика анализа органической и минеральных (растворимой и полимерной) форм кремния в овощных культурах; методические указания по элитному семеноводству разноколерных сортопопуляций акроклинума розового; методическое пособие «Оценка оптимального уровня интенсивности химизации при возделывании овощных культур»; инструктивно-методическое издание «Водяной кресс – перспективная овощная противораковая культура»; 3 стандарта организации на семена и посадочный материал, промышленное сырье.

Получены 2 патента на изобретение: «Способ производства натуральных консервов из брокколи» и «Способ производства натуральных консервов из кольраби»; поданы 2 заявки на выдачу патентов по технологии производства новых видов консервов из овощей: «Пастернак маринованный» и «Капуста декоративная маринованная»; патент на изобретение «Машина для выделения семян из плодов тыквенных культур»; подана заявка на изобретение «Универсальный пневматический сепаратор».

Разработана рецептура полифункцио-нального концентрата безалкогольного напитка «Дебют амаранта», который повышает защитные функции организма человека, выступая в качестве противоопухолевого средства и укрепления иммунной системы.

Получены экспериментальные данные для разработки национального стандарта «Топинамбур (клубни). Посадочный материал. Сортовые и посадочные качества», «Семена овощных культур и кормовой свеклы дражированные. Посевные качества»; для разработки межгосударственного стандарта «Семена овощных, бахчевых культур, кормовых корнеплодов и кормовой капусты»; для разработки способов, методик, технологий по расширению формообразования, ускоренного получения новых ценных, константных линий, маркер вспомогательной селекции для ускорения селекционного процесса; семеноводческих технологий для увеличения объемов производства оригинальных и элитных семян; для разработки инновационной ресурсосберегающей, экологически безопасной системы применения средств химизации с целью увеличения продуктивности семенных посевов овощных культур.

C целью проведения дальнейших исследований по созданию исходного материала для селекции сортов и гибридов с комплексом хозяйственно ценных признаков накоплен ценный материал по 115 культурам, а также при создании сортов со стабильно низким уровнем накопления тяжелых металлов и радионуклидов в продукции.

ВНИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства выполнял научно-ис-

Скрининг образцов моркови с помощью ПЦР-маркеров на ген orfb-CMS. определяющий петалоидный тип ЦМС

S-стерильные образцы моркови

F-фертильные образцы моркови

(данные лаборатории генетики и цитологии ВНИИССОК, 2012)

следовательские работы с использованием селекционного оригинального материала, полученного в результате спонтанных мутаций или межсортовой и межвидовой гибридизации. Исследования по селекции были направлены на разработку и совершенствование теоретических основ, методов получения новых генотипов, а также на создание сортов, гибридов овощных, бахчевых, кормовых культур и хлопчатника, отвечающих требованиям производства.

Изучено потомство растений томата, отобранных в сильно мутирующей «ви-розной» линии №27 с симптомами «цве-тушности» и деформации соцветий. Проведен анализ вариантов формообразования и проявления симптомов болезни. Выделено 5 доноров и 7 генис-точников хозяйственно ценных признаков овощных культур. Определена устойчивость 35 селекционных образцов томата к фузариозу, ВТМ, заразихе египетской и подсолнечной.

Созданы новые линии сортов арбуза, тыквы твердокорой и крупноплодной, кабачка с использованием оригинального селекционного материала, материнских линий с различными типами мужской стерильности и маркерными признаками.

Выделены 3 генисточника тыквы твердокорой и крупноплодной с мужской стерильностью функционального типа кабачка с генной мужской стерильностью. Создан гендонор сортовой линии кабачка женского типа цветения. У тыквы крупноплодной ( С. maxima Duch.) выделен образец с функциональной мужской стерильностью (невскрываю-щиеся пыльники), имеющую высокую комбинационную способность по скороспелости, содержанию сухого вещес-

тва. Ценный образец выделен из сорта тыквы Крошка, имеющего серую окраску плода, что не позволяет получать гибриды F1 с очень яркой окраской плода. С целью получения нового селекционного материала проведены скрещивания в прямой и обратной комбинации между линиями тыквы крупноплодной и тыквы мускатной с ограниченным вегетативным развитием (кустовой). Полученные плоды имеют разнообразную форму – грушевидную, усеченно-коническую, округло-сплюснутую; рисунок коры плода у всех по типу мускатной тыквы.

Определена оптимальная густота стояния растений дыни при возделывании на семенные цели, позволяющая повысить выход семян с 1 т плодов в 1,5 раза, с сохранением хороших посевных качеств семян. Определена биологиче- ская эффективность регуляторов роста, биологически активных веществ и пестицидов против дынной мухи, колорадского жука, хлопковой совки, фитопатогенов. Проведение защитных мероприятий позволило снизить потери урожая из-за болезней и вредителей на 65-95% и сократить пестицидную нагрузку на пашню в 1,5-2,0 раза. Создан исходный материал для получения бессемянных плодов арбуза, проведена оценка и отбор у 6 семей по 2 селектируемым линиям. Выделены выровненные семьи по рисунку коры плода, а также цвету и размеру семян. Получены семена от внутриделяночных скрещиваний. Выделенные линии имеют мелкие и очень мелкие семена, что позволяет употреблять их пищу без отделения семян.

Получены 14 генотипов хлопчатника, адаптивных к условиям юга России по продуктивности не ниже 3-3,5 т/га хлопка-сырца с качеством волокна 45-го типа.

Исследования в отделе овощеводства и картофелеводства ГНУ ВНИИ риса проведены по 7 селекционным темам (на культурах: капуста белокочанная, перец сладкий, томат, фасоль, тыква, арбуз и дыня, чеснок) и одной семеноводческой (на луке репчатом). По результатам исследований получена следующая научная продукция: среднеранний гибрид капусты белокочанной Млада F₁; среднеспелый гибрид капусты белокочанной Грация F₁, среднеспелый сорт озимого чеснока Триумф.

Всего в научно-исследовательских институтах на основе выделенных генетических источников хозяйственно ценных признаков получен новый исходный материал (29 доноров и 130 источников) для создания новых сортов и гибридов F1 по овощным и бахчевым культурам. Переданы в ГСИ 62, включены в Госреестр селекционных достижений 43 сорта и гибрида, отвечающие требованиям производства в различных агроэкологических зонах, с полезными пищевыми, вкусовыми и технологическими качествами, с комплексной устойчивостью к абиотическим и биотическим факторам среды.

По результатам исследований по овощеводству опубликовано 15 книг и монографий, 6 методик, 372 научных статьи, в т.ч. 75 в рецензируемых и 19 в зарубежных изданиях, получено 10 патентов на сорта, 1 патент на изобретение и 13 авторских свидетельств. Научные разработки демонстрировались на 19 выставках. За участие в выставках получено 16 дипломов, 2 золотые, 1 серебряная и 1 бронзовая медали.

Во ВНИИ картофельного хозяйства исследования проводили по заданию «Разработать высокоточные зональные низкозатратные, экологически безопасные технологии возделывания картофеля с использованием новых высокопродуктивных сортов, семян высокого качества, прогрессивных приемов агротехники, защиты растений, средств механизации» . Исследования осуществляли совместно с 26 НИУ РАСХН с участием более 324 исследователей, в т.ч. 1 член-корр., 16 докторов наук, 57 кандидатов наук.

В отчетном году в рамках выполнения исследований по фундаментальным вопросам были продолжены работы по изучению, поддержанию и пополнению генетической коллекций картофеля и топинамбура и созданию ценных генотипов, несущих новые комбинации генов, на основе интрогрессивной гибридизации с участием доноров, родительских линий.

В генетической коллекции института было оценено 500 генотипов картофеля, отселектированных для использования в селекционных программах на полевую (горизонтальную) устойчивость к фитофторозу, на иммунитет и полевую устойчивость к вирусам, на устойчивость к золотистой картофельной нематоде, а также на улучшение показателей хозяйственной полезности по наиболее важным признакам: урожайности, крахмалистости, кулинарным качествам, пригодности к переработке, адаптивности и устойчивости к неблагоприятным факторам среды.

В частности создан новый исходный материал для селекции картофеля на высокую полевую устойчивость к фитофторозу, включающий 11 родительских линий (с устойчивостью 8-9 баллов и урожайностью 1000-1300 г/куст), 18 доноров полевой устойчивости на уровне 8-9 бал- лов и урожайностью 800-900 г/куст и 7 новых ген.источников различного происхождения с полевой устойчивостью 7,58,5 баллов. Особую селекционную ценность имеет группа генотипов с повышенной крахмалистостью (20-22%), обладающих одновременно полевой устойчивостью к фитофторозу и вирусам.

В отчетном году дальнейшее развитие получили исследования по оценке устойчивости генотипов картофеля к патогенам с использованием специфических ПЦР-маркеров. По результатам скрининга 84-х перспективных гибридов картофеля у 19-ти из них обнаружены маркерные фрагменты генов комплексной устойчивости к ЗКН, вирусу У и раку картофеля. Идентифицированы и включены в генетическую коллекцию для дальнейшего использования в качестве родительских форм в селекции картофеля генотипы с генами устойчивости к ЗКН, вирусу У и раку картофеля.

В отчетном году в рамках выполнения задания по оценке трансгенных форм, полученных на основе генетических конструкций, определяющих устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам, выделено 9 трансгенных линий.

Развитие селекционных программ по картофелю ориентировано, прежде всего, на создание сортов с широким диапазоном адаптивной способности и с высоким потенциалом урожайности и хозяйственной полезности создаваемых сортов.

В числе разрабатываемых новых направлений в области практической селекции необходимо выделить создание сортов с повышенным содержанием антиоксидантов. В отчетном году выделена группа гибридов, сочетающих ярко-пигментированную мякоть клубней, ранний – среднеспелый срок созревания и устойчивость к раку картофеля. Отдельные

гибриды, кроме отмеченных качеств, отличаются устойчивостью к золотистой цистообразующей нематоде(Ro1), выровненной формой клубня, мелким или поверхностным залеганием глазков и коротким столонным следом. Результаты определения уровня антиоксидантной активности и количественного содержания флавоноидов в мякоти клубней выделенных гибридов вполне сопоставимы с показателями родительских форм.

В отчетном году значительно продвинулись в направлении создания сортов, пригодных для переработки на различные картофелепродукты. Основное внимание было уделено обоснованию новых принципов подбора родительских форм различного генетического происхождения для гибридизации и последующего отбора перспективных гибридов с комплексом хозяйственно ценных признаков. С указанной целью в условиях лабораторных и полевых опытов изучено 170 сортообразцов на содержание сухих веществ, редуцирующих сахаров и качество картофелепродуктов (пюре, хрустящий картофель, «фри»).

В Государственный Реестр селекционных достижений на 2012 год внесены 2 сорта: Фокинский (совместно с Брянским ОС) и Югана (совместно с СибНИИСХиТ).

В Госсортоиспытании в настоящее время находятся 16 сортов: из них 9 сортов селекции ВНИИКХ и 7 сортов совместного авторства с региональными НИУ.

Отмечая результативность НИР институтов Росельхозакадемии, на сессии однако было отмечено, что в деятельности институтов имеют место и определенные недостатки. Так в темпланах НИР институтов недостаточный удельный вес занимают фундаментальные и поисковые исследования, мало внимания уделяется селекции картофеля, овощных и бахчевых культур на устойчивость к основным болезням, засухе, переувлажнению, пониженной освещенности и температуре, на отзывчивость к орошению, солеустойчивости. Требуют развития исследования по генетике пластичности и адаптации сортов и гибридов, физиологии и биохимии, иммунитету, качеству, пополнению и использованию генофонда, созданию генетических коллекций, комплексному их изучению. Недостаточно уделяется внимания экономике отрасли. Требуют усиления исследований по разработке ресурсоэнергосберегающих технологий при возделывании овощных, бахчевых

культур и картофеля. Необходим комплекс исследований в связи с локальными и региональными изменениями климата.

В целом отчетная сессия постановила:

– отчеты о научной и производственной деятельности институтов за 2012 год утвердить.

– акты сдачи-приемки научно-технической продукции, созданной коллективами институтов в 2012 году, утвердить в установленном порядке.

– одобрить направления научно-исследовательских работ на 2013 год и представить темпланы НИР на утверждение в установленном порядке.

– руководству и заведующим отделов институтов при доработке темпланов НИР обратить особое внимание на повышение научно-методического уровня исследований, на решение следующих вопросов: разработка теоретических и методических основ селекции овощных бахчевых культур и картофеля, в т.ч. с использованием современных методов (клеточная, генная инженерия, ГМО – маркирование и др.); создание генетических коллекций, ГМО – коллекций, комплексное изучение генофонда и эффективное использование их в селекции; создание лабораторий качества; изучение альтернативных (биодинамика) систем (без пестицидов); изучение генетических и физиолого-биохимических основ иммунитета с целью получения исходного материала с надежной генетической устойчивостью для созда- ния высоко иммунных сортов и гибридов для разных экологических зон; усиление работ по созданию сортов и гетерозисных гибридов овощных, бахчевых культур и картофеля с высокой товарностью продукции, устойчивых к болезням, неблагоприятным условиям среды, хорошей лежкостью, пригодных для выращивания в сельхозпредприятиях и индивидуальном секторе; совершенствование системы и методов семеноводства, технологий и производства высококачественных семян овощных и бахчевых культур, семенного картофеля; совершенствование зональных адаптированных к местным условиям технологий возделывания картофеля, овощных и бахчевых культур в направлении биологизации овощеводства и картофелеводства, снижения ресурсо-и энергоемкости, применения химических средств защиты растений от болезней, вредителей и сорняков, сохранения и повышения плодородия почв, получения экологически безопасной продукции; проведение экспедиций и расширение опытной сети (эколого-генетическая сеть); расширение исследований по экономическим вопросам, овощеводства, бахчеводства и картофелеводства; проведение экономического анализа.

– руководителям институтов принять меры по сохранению кадров по приоритетным направлениям исследований и подготовке молодых и перспективных ученых.