Селекция и семеноводство овощных культур - на инновационный путь развития

УДК 635.1/.8:631.52/.53:005.591.6

Forcitations: Soldatenko A.V., Pivovarov V.F., Pyshnaya O.N., Gurkina L.K., Pinchuk E.V. Selection and seed production of vegetable crops – on an innovative path of development. Vegetable crops of Russia. 2023;(1):5-13. (In Russ.)

О трасль овощеводства в России является главнейшей составляющей растениеводства, развитие которой определяет основу жизнедеятельности и продовольственной безопасности. Здоровье населения и его благосостояние зависит от того, насколько полно удовлетворяется потребность в овощных витаминных продуктах, необходимых для поддержания организма. Являясь важнейшими и незаменимыми продуктами растительного происхождения в рационе человека, для россиянина овощи по значимости находятся на третьем месте после хлеба и картофеля. По рекомендации Всемирной организации здравоохранения в ежедневном рационе здорового взрослого человека должно быть не менее 400 г овощей, при этом желательно, чтобы присутствовало не менее 5 видов. Из этого следует, что рациональная норма потребления овощей должна составлять 146 кг/год на человека [1]. Согласно Росстату, за 2021 год, фактическое потребление овощей в России на душу населения составляет 109 кг, а уровень самообеспеченности по овощам и продовольственным бахчевым культурам составляет 86,3%, что предполагает необходимость увеличения их производства [2].

Одну из ведущих ролей в политике продовольственной безопасности и национальной независимости России играет селекция и семеноводство овощных культур.

Успех селекции на современном этапе обеспечивается использованием инновационных методов генетики, биотехнологии, физиологии, биохимии, иммунитета, экологии и других смежных наук. В мировой практике технологии получения удвоенных гаплоидов (DH-технологии) широко используются в селекционных программах для увеличения выхода новых рекомбинантных и полностью гомозиготных форм, на создание которых уходит не более одного года. Культура неопы-ленных семяпочек in vitro (гиногенез) является одной из наиболее перспективных и востребованных биотехнологий, применяемых для овощных культур семейства Сucurbitaceae. К преимуществам этой технологии помимо качества получаемых DH-линий, относится то, что в ее основе лежит использование женского гаметофита (селекция у тыквенных культур направлена на получение линий с женским типом цветения, закрепленным на генетическом уровне), ее безопасность (отсутствие необходимости работы с источником излучения, как при технологии индуцированного партеногенеза in situ ), и относительно низкая себестоимость получаемых гомозиготных линий за счет сокращения временных и трудовых затрат (более чем в три раза, по сравнению с традиционным селекционным процессом). В ФГБНУ ФНЦО в 2022 году завершен полный цикл технологии получения удвоенных гаплоидов в культуре неопыленных семяпочек in vitro для 30 генотипов кабачка и получены DH-растения, которые являются ценным исходным материалом как для селекционеров, так и для генетических исследований. Оптимизация отдельных этапов технологии позволила достичь максимального результата для отдельных генотипов – 55 эмбриоидов на 100 культивируемых семяпочек [3, 4].

В 2022 году усовершенствованы элементы технологии получения удвоенных гаплоидных растений морко- ви столовой в культуре изолированных микроспор и культуре неопыленных семяпочек in vitro, включающие оптимальную фазу развития бутона для каждой из технологий; режима ступенчатой поверхностной стерилизации, которая обеспечивает 100% выход неинфициро-ванных жизнеспособных эксплантов; состава индукционных и регенерационных питательных сред с подбором оптимальной концентрации сахарозы, полиэтиленгликоля 4000, нитрата серебра, регуляторов роста растений, консистенции питательной среды; режимов культивирования. В результате проведенных исследований получены растения, адаптированные к условиям ex vitro из 10 перспективных сортообразцов и переданы селекционерам для включения в процесс селекции. Модифицированы протоколы оценки на уровень плоид-ности андрогенных и гиногенных растений с помощью проточной цитометрии клеточных ядер, прямого подсчета хромосом, окрашенных пропион-лакмоидом и подсчетом хлоропластов в замыкающих клетках устьиц. Среди проанализированной выборки растений-регенерантов были обнаружены гаплоиды (2n=x=9) – 20%, диплоиды (2n=2x=18) – 50%, триплоиды (2n=3x=27) – 20%, анеуплоиды – 10% [5, 6].

Разработан новый метод изоляции микроспор для культур семейства Brassicaceae, который повышает чистоту препарата, расширяет диапазон линейных размеров бутонов, пригодных для технологии, увеличивает процент микроспор на восприимчивой к эмбриогенезу стадии развития, увеличивает выход эмбриоидов и позволяет получить удвоенные гаплоиды даже у ранее неотзывчивых генотипов. Эффективность метода была доказана экспериментальным путем на капусте белокочанной, капусте краснокочанной, рапсе яровом, горчице сарептской и редисе европейском. Наилучшие результаты были показаны на горчице сарептской, где выход эмбриоидов увеличился в 7,5 раз и у образцов капусты краснокочанной, для которой удалось получить эмбриоиды у неотзывчивых ранее генотипов [7, 8].

Подана заявка на патент на изобретение «Модифицированный метод изоляции микроспор в культуре микроспор in vitro для семейства Brassicaceae » (заявка от 25.05.2022 г. № 2022114090/10(029482).

Из полученного семенного потомства R0 растений-регенерантов редиса европейского, полученных в культуре изолированных микроспор in vitro по разработанной в ФГБНУ ФНЦО технологии, выделено три DH-линии редиса с комплексом хозяйственно ценных признаков. Две из этих линий имеют овальную форму корнеплода и равномерную насыщенную бордово-красную окраску внешних покровов, но отличаются по окраске мякоти. Третья DH-линия имеет округлую форму, розовую окраску корнеплодов с белым кончиком и белую нежную мякоть. Иммунологическая оценка этих линий выявила более высокую их устойчивость к бактериальной гнили относительно исходных родительских форм. Данные линии уже включены в процесс гибридизации селекционерами ФГБНУ ФНЦО и в настоящее время идет их регистрация на получение патентов на селекционное достижение: DH-линия редиса европейского Жегалов (заявка от 13.07.22 г. № 86648/7754534), DH-линия редиса европейского Веня (заявка от 13.07.22 г.

№ 86649/7754535), DH-линия редиса европейского Персей (заявка от 13.07.22 г. № 86647/7754533).

Разработаны элементы технологии создания исходного селекционного материала на основе удвоенных гаплоидных растений, полученных в культуре изолированных цветочных бутонов in vitro лука репчатого ( Allium cepa L.), батуна ( A. fistulosum ), шнитт-лука ( A. schoenoprasum ),межвидовых гибридов лука репчатого со шнитт-луком ( Allium cepa × Allium schoenoprasum ) и слизуном ( Allium cepa × Allium nutans ). Определено,что оптимальными для индукции гиногенеза при введении в культуру in vitro будут бутоны за 3-5 дней до распускания (VI стадия развития). Линейный размер бутонов на индукционной стадии развития составил для лука репчатого и межвидовых гибридов лука A. cepa × A. nutans около 2 мм, для батуна A. fistulosum и межвидовых гибридов лука A. cepa × A. schoenoprasum около 5 мм [9].

Селекционные программы по созданию F 1 гибридов лука репчатого, моркови столовой, свеклы столовой, капусты белокочанной строятся на основе использования ЦМС.Современные молекулярные методы исследований, проведенные в ФГБНУ ФНЦО позволили изучить молекулярно-генетическую природу признака ЦМС и способствовать эффективной работе селекционера. В 2022 году проведен отбор стерильных линий моркови столовой на основе результатов ДНК-анализа, где подтвердили наличие последовательностей, отвечающих за проявление признака мужской стерильности типа петалоид у ряда селекционных образцов,что способствовало ускоренному подбору генотипов для создания гибридов F 1 .

С использованием молекулярного маркирования изучено 18 образцов сортов и линий томата,различаю-щихся окраской спелого плода. Полученные биохимиче-скиеданные продемонстрировали зависимость окраски плода от содержания и состава каротиноидов и нали-чия/отсутствия хлорофиллов. Проведенный in silico анализ экспрессии трех генов-гомологов CRTISO показал, что наибольшийуровень экспрессии в плодехарактерен только для гена CRTISO, который максимально транскрибируется на стадиях смены окраски (с зеленой на красную) и биологической спелости плода. Методом ПЦР-РВ показано отсутствие четкой корреляции между уровнем экспрессии гена CRTISO и суммой каротиноидов, что может объясняться различным количеством метаболитов, предшествующих проликопину [10].

В интрогрессивной селекции томата используют родственные дикорастущие виды Solanum для улучшения сортов по признакам устойчивости к стрессовым факторам и качества плодов. В текущем году была проведена оценка вариабельности генома 59 сортов и перспективных селекционных линий S. lycopersicum и 11 дикорастущих видов томата с помощью метода AFLP.Анализ спектров амплификации выделил дикорастущие образцы томата в отдельные клады. Сестринские клады включали сорта селекции ФГБНУ ФНЦО, устойчивые к засухе и/или холоду и,частично,к фитофторозу, альтернарио-зу, септориозу, вирусу табачной мозаики и вершинной гнили плода, а также не охарактеризованные по данным признакам образцы томата, что позволяет предположить наличие у них устойчивости к стрессовым факторам. У сортовых образцов отдаленных клад присутствует кластеризация по признакам устойчивости к верти- циллезу, кладоспориозу,фузариозу, вирусу табачной мозаики, серой гнили и вершинной гнили плода. Показано объединение образцов согласно их происхождению от организации-оригинатора. Таким образом,с помощью AFLP-генотипирования селективно-нейтральных участков генома сортов/линий S. lycopersicum и дикорастущих видов томата была показана кластеризация образцов по признакам устойчивости к биотическим и абиотическим стрессовым факторам, а также по происхождению. Продемонстрирована перспективность AFLP с выбранным в данной работе сочетанием прай-мерных комбинаций для генотипирования сортов томата с целью отбора сортов с устойчивостью к различным стрессам.Полученные кладоспецифичные фрагменты могут стать основой для разработки специфичных молекулярных маркеров на хозяйственно важные признаки. Секвенирование полиморфных AFLP-фрагментов,кото-рые лежат в основе различий между кластерами образ-цов,их картирование на геноме и оценка вариабельности таких участков среди анализируемых сортов могут быть перспективны для получения STS-маркеров [11].

В Центре проводится работа по созданию устойчивых сортов томата к фитофторозу ( Phytophthora infestans (Mont.) de Bary), при создании которых широко используется интрогрессия генов устойчивости из дикорастущих родственных видов.В частности, несколько генов устойчивости к фитофторозу, идентифицированных у дикого вида томата Solanum pimpinellifolium, были интрогрессированы в культурные сорта.Наиболее сильным геном считается Ph-3 , поскольку он обеспечивает устойчивость к множеству изолятов P. infestans . На сегодняшний день известны ДНК-маркеры,так или иначе ассоциированные с этим геном. Однако в генометомата были обнаружены гомологи этого гена,которые не обладают функциональной активностью. Учеными ФГБНУ ФНЦО впервые показано,что в сортах томата отечественной селекции при наличии гена Ph-3 отсутствуют другие его гомологи. Установлено,что в последовательности гена Ph-3 присутствует вставка ретротранспозона, которая может приводить к потере геном своей функциональной активности. При сравнении результатов молекулярного анализа с данными фенотипической оценки полевой устойчивости к фитофторозу ни один из маркеров не показал однозначной связи с полевой устойчивостью. Было показано, что амплифицируемый с помощью праймеров Ph3 -412 фрагмент принадлежит гену Ph-3 ,в то время как фрагмент размером 601 п.н., который получают с праймерами NC-LB-9-6678,соответ-ствует гомологу SlRGA4. Фрагмент размером 907 п.н., полученный с теми же праймерами, гомологичен гену Ph-3 ,но при этом содержит вставку LTR ретротранспозона семейства Ty1-copia размером 306 п.н. У всех сор-тов,у которых был обнаружен ген Ph-3 , он содержал вышеуказанную вставку. Наличие такой вставки может приводить к потере функциональной активности,что необходимо учитывать при маркировании гена Ph-3. Исходя из этого,наибольшую селекционную ценность представляют генотипы,у которых ген Ph-3 не имеет вставки ретротранспозона [12].

Производство чеснока (Allium sativum L.) сдерживается отсутствием семенного размножения и высокой чувствительностью к фитопатогенным организмам грибной, бактериальной, вирусной и нематодной природы. В настоящее время наиболее вредоносным заболеванием на этой культуре считается фузариозная сухая гниль, вызываемая почвенными грибами рода Fusarium. Учеными ФГБНУ ФНЦО впервые проведена количественная оценка соотношения основных возбудителей фузариозной сухой гнили, поражающих чеснок на территории Московской области с использованием мульти-дисциплинарного подхода. Для подтверждения таксономической идентификации изолятов проводили молекулярно-генетический анализ маркерных последовательностей генов TEF1a (ген фактора элонгации трансляции 1 альфа) (~550 п.о.) и MCM7 (ген,кодирующий белок поддержания минихромосом 7) (~ 650 п.о.). Также был выполнен анализ ДНК изолятов с помощью количественной ПЦР с праймерами, специфичными к F. анализа расшифрованных нуклеотидных последовательностей генов TEF1a и МСМ7 использовали алгоритм BLAST на сайте NCBI . Из 1108 пораженных луковиц чеснока были выделены представители 7 родов грибов: Fusarium, Penicillium, Botrytis, Embellisia, Aspergillus, Alternaria, Sclerotium с разной степенью встречаемости. Среди перечисленных патогенов представители рода Fusarium оказались самыми распространенными с частотой встречаемости более 44%. В пределах рода Fusarium были идентифицированы 6 видов: F. proliferatum, F. oxysporum, F. poae, F. verticilloides, F. culmorum и F. acuminatum, из которых F. proliferatum оказался доминирующим (61,4-75,6 %).Секвенирование ДНК-маркеров подтвердило принадлежность ряда изо-лятов к виду F. proliferatum. Соответствие с депонированными в базе данных NCBI последовательностями составило 99-100 % для TEF1a (номера референсных последовательностей MN158137,KP267240, MN012923, KT224299) и 98-99 % для MCM7 (номера референсных последовательностей XM031230017, XM031176796, XM31230017). Эти результаты были подтверждены с помощью анализа количественной ПЦР со специфичными праймерами. Полученные результаты дополняют имеющиеся данные по распространенности и динамике изменений видового состава грибов рода Fusarium в Московской области, а также имеют прикладное значение, давая возможность разрабатывать более эффективные способы профилактики и борьбы с фузариозны-ми заболеваниями чеснока [13].

В текущем году завершена работа и подготовлены методические рекомендации, включающие методы комплексной оценки и отбора селекционного материала моркови столовой на толерантность к патогенам Alternaria dauci (Kühn), Grovers & Skolko, Alternaria radicina Meier, Drechsler & Eddy и Fusarium oxysporum (arthrosporoides Sherbacoff) в условиях естественного инфекционного фона в селекционном севообороте, на двух провокационных инфекционных фонах, а также представлены методы оценки толерантности в лабораторных условиях. Обоснованы схемы селекционного процесса создания сортов и гибридов моркови столовой с высокой устойчивостью к комплексу патогенов [14].

На основе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований предыдущих лет в 2022 году завершено создание 17 сортов и гибридов овощных, бахчевых и цветочных культур. Располагаясь в различ- ных эколого-географических зонах России, ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства» и его филиалы проводят зональную селекцию по основным овощным культурам. В новых генотипах реализуется высокий потенциал продуктивности и качества, адаптивности к различным почвенно-климатическим условиям, устойчивости к наиболее вредоносным патогенам.

В 2022 году на основе селекционного линейного материала создан гетерозисный гибрид томата Гарантик F 1 для условий защищенного грунта. Обладает групповой устойчивостью к болезням, по результатам ПЦР-анализа является гомозиготой по генам Tm-2² (ВТоМ), I2 (фузариозное увядание, раса 1), Cf-9 (кладоспориоз), Ve1 (вертициллез). Устойчивость к кладоспориозу подтверждена оценкой на инфекционном фоне (балл поражения 0).

Для открытого грунта условий Нечерноземной зоны создан раннеспелый сорт томата Кайрос с отличными вкусовыми качествами (сахаро-кислотный индекс более 7). Сорт засухоустойчив. Плоды не поражаются ВТМ, ВГТ, устойчивые к растрескиванию. Поражение фитофторозом, в благоприятные годы развития патогена, не превышает 0,5-1,0 балла. Рекомендуется для свежего потребления, консервирования, засолки. При сборе в молочной фазе зрелости плоды сохраняют высокую товарность в течении 30 суток.

Создан скороспелый сорт физалиса ( Physalis ixocarpa ) Лимонный. Сорт засухоустойчив, имеет сбалансированные вкусовые качества, минимальное содержание физалина. Рекомендуется для свежего потребления, фаршировки, приготовления цукатов, цельноплодного консервирования. Относительно устойчивый к болезням, стабильно урожайный, с высокой товарностью и лежкостью плодов. Плоды не растрескиваются.

В связи с возросшим спросом консервной промышленности на плоды кабачка цуккини желтой окраски, в ФНЦО создан сорт Московское кружево.Сорт женского типа цветения.Отличается очень высокой завязывае-мостью плодов, даже когда на растении присутствуют переросшие плоды. В плодоношение вступает на 41 сутки.Сорт относительно устойчив к настоящей мучнистой росе. Растение слабооблиственное, черешок листа с мягким опушением, листовая пластинка сильно рассеченная с белой пятнистостью,не крупная,черешок средней длины. Благодаря такому строению растения облегчены ручные сборы.

В последнее время в промышленном производстве лука репчатого крупные производители все больше отдают предпочтение гибридам F1. В ФНЦО на стерильной основе получен новый гибрид лука репчатого F 1 Бурбон, который готовится для передачи на Государственное сортоиспытание. Гибрид рекомендован для товарного производства в ЦентральноЧерноземном и Нижневолжском регионах. Для озимой культуры создан сорт лука репчатого Новатор,который рекомендуется для выращивания на репку в однолетней культуре из семян при осеннем посеве.

Для промышленного производства создан сорт свеклы столовой Соло с высоким выходом товарной продукции, обладающий одноростковостью, выравненностью корнеплодов,пластичностью и лежкостью.

Выведен сорт лука шалота Снежная королева с белоокрашенными верхними сухими чешуями, универсального использования, обладающий способностью к длительному хранению и выгонке на зелень в период межсезонья.

Получен среднеспелый, высокозимостойкий (98 %) сорт чеснока озимого Алексинский, отличающийся от традиционных озимых сортов способностью к длительному хранению (8-10 месяцев).

На основе ЦМС создан гетерозисный гибрид арбуза столового F 1 Ермак с урожайностью на богаре до 40 т/га.

Для условий Приморского края создан сорт порционной тыквы Оранж.

Для условий Западной Сибири получен раннеспелый сорт редиса Дебют с фиолетовой окраской корнеплода.

По фасоли овощной для Центрально Чернозёмного региона создан сорт Медовый соблазн, отличающийся дружным созреванием и стабильной урожайностью при выращивании в неблагоприятных погодных условиях; для условий муссонного климата Дальнего Востока - сорт Аврора с относительной устойчивостью к антракнозу.

Для возделывания в открытом грунте Нечернозёмной зоны создан новый сорт фенхеля овощного Цезарь, характеризующийся продолжительным периодом хозяйственной годности зелени и способностью формировать "кочанчик"средней массой 370 грамм.

Поддержание экологически безопасного фитоса-нитарного состояния овощных и бахчевых культур является важным составляющим звеном в технологиях возделывания новых и перспективных сортов и гибридов, поскольку потери от болезней, вредителей и сорняков достигают 30 % и более. Для решения проблем устойчивости к наиболее вредоносным патогенам, при создании нового генофонда в ФНЦО взят на вооружение метод отдаленной гибридизации. Так, в текущем году изучено более 100 образцов дикорастущих видов и полукультурных форм томата, выделены источники устойчивости. Селекционерам филиала ВНИИО удалось создать образцы томата, устойчивые к 4-5 болезням (к ВТМ, кладоспориозу, фузариозу и т.д.).

По луку репчатому использование диких видов дало возможность получить гибриды, устойчивые к пероноспорозу и бактериозу. В текущем году продолжена работа по селекционно-генетическим исследованиям на растениях инбредных потомств I 1-5 от ВС 1-2 межвидовых гибридов лука комбинаций скрещивания F 3-5 ( A. cepa x A. vavilovii ), F 5 ( A. cepa x A. fistulosum ). Фитопатологическая оценка растений лука первого года вегетации и семенных растений выявила разнообразие в инбредных потомствах по устойчивости к пероноспорозу. В комбинации скрещивания A. cepa × A. vavilovii у растений первого года вегетации наблюдалось наибольшее число устойчивых растений - до 66,7 % [15].

Одной из приоритетных задач семеноводческой работы является разработка и совершенствование технологии первичного и репродукционного семеноводства; максимальное сохранение идентичности сорта или гибрида; тщательное изучение влияния факторов внешней среды на образование семян с целью подбора соответствующих зон семеноводства; изучение новых и уточнение известных технологических приемов семеноводства; создание технологий семеноводства, снижающих материальные и энергетические затраты.

В последние годы разрабатываются различные методы предпосевной подготовки семян, позволяющие повысить их жизнеспособность и дружность прораста-ния,получения выравненных всходов без ущерба для экосистемы (праймирование, инкрустация и др.) Предпосевная подготовка к посеву стала перспективной стратегией улучшения поведения растений в полевых условиях, так как формирует особый физиологический статус семян.С целью поиска и разработки эффективных методов подготовки семян в ФГБНУ ФНЦО большое внимание уделяется изучению параметров семян и влияния на них различных абиотических факторов конкретно для каждой культуры.

В текущем году учеными Центра изучено влияние высокотемпературного фактора на рост зародыша и прорастание семян укропа, полученных с разных порядков ветвления. Показано, что действие экстремальной температуры негативно отразилось на темпах роста зародышей как первого, так и второго порядка ветвле-ния.Однако зародыши второго порядка ветвления оказались более чувствительны к действию пониженной и повышенной температуры в процессе прорастания. При отклонении температуры проращивания от оптимальной (20оС) происходило уменьшение скорости прорастания и процента проросших семян. Семена второго порядка сильнее реагировали на температурный стресс.Это подтверждает положение о том, что морфологическое недоразвитие зародыша является ключевым фактором,влияющим на качество семян зонтичных культур и развитие зародыша в процессе проращивания особенно в экстремальных температурных условиях. Исследования кинетики роста зародыша и прорастания гетероморфных семян укропа в условиях широкого диапазона температур могут быть использованы в селекции на холодостойкость и жаростойкость.Температурный фактор,в значительной степени определяющий дораз-витие зародыша в период,предшествующий наклёвыва-нию семян, может быть эффективным методом предпосевной доработки семян [16].

Растущий интерес к цифровому документированию информации растений, их органов и тканей для разных целей (в том числе характеризующих качество семян) заставляет искать оперативные методы наблюдения и инструменты анализа. 2-D цифровое сканирование и компьютерная визуализация позволяют легко документировать изображения семян и их количественные характеристики (линейные измерения, проекции, яркость и насыщенность цвета).С этой целью проведены исследования по изучению морфологии семян Allium из подрода Cepa: секции Cepa (Mill.) Prokh. – A. fistulosum L.,A. altaiсum Pall., A. galanthum Kar. & Kir., A. oschaninii O. Fedtsch.,A. pskemense B.Fedtsch.; секции Schoenoprasum Dum. – A. altyncoliсum, A. ledebourianum, A. oliganthum, A. schoenoprasum L.; секции Condensatum N.Friesen – A. cоndensatum. По результатам исследования составлены ряды распределения видов в порядке убывания по каждому из изученных признаков. В пределах секции Cepa максимальные линейные размеры, периметр и площадь сечения имели семена A. pskemense. Среди представителей секции Schoenoprasum максимальную длину имели семянки A. altyncoliсum. Максимальная ширина, периметр, площадь сечения,средний диаметр Фере семян зафиксирована у A. ledebourianum. В секции Cepa среднее значение RGB в порядке убывания составило ряд: A. pskemense > A. galanthum > A. fistulosum > A. altaiсum > A. oschaninii. В секции Schoenoprasum этот ряд имеет вид: A. schoenoprasum > A. ledebourianum > A. altyncoliсum > A. oliganthum [17].

Разработан способ активации проращивания семян свеклы столовой при светодиодном монохроматическом освещении, включающий посев семян свеклы столовой с плотностью посева 2 г семян на пластины 10x20 см с применением в качестве источников света монохроматического освещения светодиодов ультрафиолетового света с длиной волны 380 нм или красного света с длиной волны 660 нм при световой плотности фотонов на уровне подложки с семенами в 0,44 мкМоль/м2⋅с и 2,36 мкМоль/м2⋅с, соответственно.Данный способ обеспечивает повышения энергии проращивания, всхожести семян свеклы столовой, эффективности продуктивного роста [18]. Также для свеклы столовой разработан способ предпосевной обработки семян гидротермальным нанокремнеземом с использованием после посева светодиодного монохроматического освещения,включаю-щий замачивание на 120 минут в водном золе гидротермального нанокремнезема c концентрацией 0,05 % с последующим посевом и 10-суточным проращиванием в стандартных условиях при комнатной температуре и увлажнении семян. В качестве источника света используется монохроматическое непрерывное освещение светодиодами УФ-света с длиной волны 380 нм, или синего света с длиной волны 440 нм,или зеленого света с длиной волны 525 нм,или красного света с длиной волны 660 нм при генерации фотонов низкой интенсивности 0,44 мкМоль/м2⋅с, 6,52 мкМоль/м2⋅с, 1,44 мкМоль/м2⋅с и 2,36 мкМоль/м2⋅с,соответственно [19].

Разработан способ активации проращивания семян томата гидротермальным нанокремнеземом,включаю-щий замачивание на 2 часа в водном золе гидротермального нанокремнезема с концентрацией рабочих растворов в диапазоне 0,0005%-0,1 %.Проращивание семян осуществляют при комнатной температуре 22°С с поддержанием их увлажнения водой [20].

Проводится изучение возможности комбинирования препаратов для предпосевной подготовки и их дозировки при инкрустации семян моркови столовой для обеспечения качественного покрытия и получения дружных всходов.Показано,что инкрустация семян снижала их лабораторную всхожесть, однако в полевых условиях оболочка с препаратами защиты создавала более благоприятные условия для их роста и развития. Наилучшим оказался вариант инкрустации семян препаратами в дозах Максим 480,КС (1,0 л/т) + Круйзер 600, КС 10,0 (л/т) + Изабион (3,0 л/т). Урожайность на этом варианте при обработке семян линии 690В составила 61,50 т/га стандартных корнеплодов, общая урожайность - 79,86 т/га.Этот вариант также был лучшим и на обработке семян линии 690П: урожайность корнепло- дов составила 71,36 т/га, из которых 56,64 т/га - стандартных. При этом включение в состав оболочки фунгицида Максим способствовало снижению количества больных корнеплодов в общем урожае [21].

В ФГБНУ ФНЦО проводятся исследования по созданию и усовершенствованию технологий семеноводства. В текущем году оптимизированы элементы технологии возделывания семенников лука репчатого сортов Ампэкс и Примо и получения высокой урожайности качественных семян в условиях предгорной зоны Северного Кавказа. Рекомендовано использовать маточные луковицы размером 8 см,посадку маточников проводить в первой декаде ноября,использовать схему посадки маточников 75х10 см, глубиной 15 см.При данной технологии продуктивность семян растений достигает 6-8 г у сорта Ампэкс и 5-7 г – у сорта Примо [22].

В Центре широко ведутся исследования по разработке адаптивно-ландшафтной системы земледелия в овощеводстве, направленной на получение экологически безопасной овощной продукции и в целом экосистемы. В филиалах,расположенных в различных регионах,про-должается изучение севооборотов в овощеводстве: оценивается роль многолетних трав, сидератов, органики, биокомпостов, направленной на биологизацию отрасли. Изучается система удобрений, идет переоценка традиционных подходов в агрохимии: не макроудобрения в больших дозах,а дробное внесение NPK,под-кормки, внесение малых доз с водой, микроудобрения, регуляторы роста,цеолиты и др. На Западно-Сибирской ООС -филиале ФГБНУ ФНЦО имеется многолетний стационар, заложенный в 1942 году, в котором в 5-ти-поль-ном севообороте систематически вносятся удобрения. За весь период его функционирования при грамотном внесении удобрений продуктивность севооборота возросла на 30 %, уровень плодородия почвы гумуса увеличился с 3,5 до 5,3 %, накопление тяжелых металлов в продукции и почве, а также ухудшение экологической обстановки не отмечено. Результаты длительных опытов с внесением удобрений в стационарных севооборотах позволяют разработать принципы построения системы удобрения для конкретной почвенно-климатической зоны, получить максимальную продуктивность овощных культур с биологически ценным урожаем [23].

Проведены комплексные исследования по изучению отзывчивости некоторых сортов и гибридов капусты цветной на применение органических (птичий компост в дозе 6 т/га) и минеральных (N 120 P 120 K 180 ) удобрений и их сочетаний,а также по влиянию этих удобрений на качество продукции. Результаты исследований показали, что совместное применение минеральных и органических удобрений в наибольшей степени увеличивает продуктивность капусты, в среднем на 30%, в то время как чисто минеральные – на 25%, а чисто органические – на 19%.Совместное применение минеральных и органических удобрений позволяет получать в среднем 28,3 т/га головок цветной капусты, по отдельным сортам и гибридам – от 23,9 до 38,1 т/га.Качество продукции остается безопасным при применении минеральных и органических удобрений как раздельным, так и совместным способами [24].

Разработаны способы повышения урожайности, качества плодов огурца и экологичности продукции. Первый способ включает некорневую обработку расте- ний в фазах первых 4-5 листьев и бутонизации – цветения с применением бинарного состава препарата, содержащего крезацин и 1-этоксисилатран, при фиксированном его расходе по массе сухих компонентов 15 г/га и объемном расходе водных рабочих растворов препарата 300 л/га, отличающийся тем, что используют составы с массовым содержанием крезацина и 1-этоксисилатрана в диапазонах 5,0-95,0% и 95,0-5,0%, соответственно, относительно общего содержания компонентов [25].

Второй способ включает некорневую обработку растений нанокремнеземсодержащим составом в фазах первых 4-5 листьев и бутонизации - цветения с применением бинарного состава препарата, содержащего крезацин и гидротермальный нанокремнезем, при фиксированном его расходе по массе сухих компонентов 15 г/га и объемном расходе водных рабочих растворов препарата 300 л/ га, отличающийся тем, что используют составы с массовым содержанием креза-цина и гидротермального нанокремнезема в диапазонах 5,0-95,0% и 95,0-5,0%, соответственно, относительно общего содержания компонентов [26].

Методом инструментального нейтронного активационного анализа (ИНАА) в полевых опытах оценивали способность амаранта трехцветного сорта Валентина, произрастающего на почвах с разной степенью загрязнения, извлекать тяжелые металлы. Установлено, что амарант изучаемого сорта, характеризующийся содержанием бетацианинового пигмента амарантина в побегах и генеративном органе, способен аккумулировать из почв такие элементы, как Mn, Fe и Ni. Содержание большинства изучаемых элементов уменьшается в следующем порядке: листья > соцветия > стебли. В условиях загрязнения почвы выбросами металлургического комбината увеличивается фитоэкстракция таких элементов, как Mn, Fe, Co, Sb. Содержание Fe и Mn в листьях A. tricolor сорта Валентина превышает средние данные по вегетации от 7 до 17 раз; содержание Со превышает от 4 до 7 раз; содержание Sb - от 10 до 23 раз. Благодаря тому, что амарант формирует достаточную биомассу за вегетационный период, его можно рекомендовать для фитоэкстракции тяжелых металлов из почв при полиметаллическом загрязнении [27].

Для обеспечения получения экологически безопасной овощной продукции проведена оценка экологических параметров овощных культур (морковь, свекла) по накоплению поллютантов (кадмий) с учетом видовой и сортовой специфики, и возможность снижения аккумуляции тяжелых металлов при обработке почвы экспериментальным микробиологическим консорциумом БИС-65. В модельном микрополевом опыте выявлено, что обработка почвы биопрепаратом БИС-65 способствовала снижению концентрации кадмия в корнеплодах свеклы и моркови до 21,1 % в зависимости от выращиваемого сорта [28].

Современное овощеводство защищённого грунта базируется на применении в теплицах высоких технологий, таких как технологии вертикального овощеводства. Рост рынка вертикальной гидропоники обусловлен и новыми задачами обеспечения продовольственной безопасности государства в условиях нестабильности поставок продовольствия из-за нарушения традиционных логистических связей.

В ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства» разработана инновационная технология выращивания томата на многоярусной гидропонной установке (МУГ). Установлены основные особенности культивирования растений на пятиярусной гидропонной конструкции. Разработаны составы питательных смесей для выращивания сеянцев и взрослых растений. Создана линейка сортов томата для вертикального овощеводства: мелкоплодные – Наташа и Тимоша; среднеплодные – Огниво, Маленький Мук и Жегалов. Отработана система защиты растений томата на пятиярусной гидропонной установке. Инновационная технология вертикального овощеводства внедрена в фермерском хозяйстве ИП А.Г. Умалатов в Дагестане (2018 г.) и за Северным Полярным кругом в посёлке нефтяников Новый Порт, полуостров Ямал (2019–2020 гг.). Показаны возможности существенного повышения производительности систем выращивания растений, качества получаемой растительной продукции в сооружениях защищенного грунта при использовании технологий и вегетационно-облучательного оборудования, разработанных в ФГБНУ АФИ [29].

В связи с расширением потребительского спроса на свежесрезанную зелень и жёлто-зелёные овощи исследован потенциал продуктивности и питательной ценности капусты японской в условиях вертикального овощеводства. Показано, что ценная овощная культура – капуста японская ( Brassica rapa L. subsp. nipposinica (L.H.Bailey) Hanelt), может выращиваться на многоярусных гидропонных конструкциях с сохранением её продуктивности, питательных и витаминных свойств [30]. Выделены и другие генетические ресурсы овощных растений для вертикального овощеводства: сорта семейства Apiaceae - сельдерей листовой Эликсир, укроп Русич, кориандр посевной Юбиляр; сорта семейства Lamiaceae - монарда ( Monarda citriodora Cerv. ex Lag., Monarda fistulosa L.) Кармелита, мелисса ( Melissa officinalis L.) Жемчужина; сорта семейства Brassicaceae - капуста японская Salad Mizuna, Салют Юбилею [31].

Научные исследования показывают, что в области овощеводства главная стратегическая задача – это создание нового поколения сортов и гибридов овощебахчевых культур с использованием достижений биотехнологии и молекулярной генетики, адаптированных к зональным особенностям различных регионов страны, конкурентоспособных на уровне мировых стандартов. Критериями реализации данной задачи являются: интенсификация производства; внедрение инновационных и ресурсосберегающих технологий и технологических регламентов в зависимости от зональных и почвенных особенностей, а также с учетом поддержания экологического равновесия и требований конкретных культур; использование научно обоснованных севооборотов; применение научных приемов, методов и технологий интегрированной защиты овощных культур от вредителей, болезней и сорняков; производства необходимого и достаточного количества оригинальных семян лучших сортов и гибридов; использование научно разработанной предпосевной подготовки семян, что позволит создать необходимую базу для устойчивого роста конкурентоспособности и доходности овощеводства.

Об авторах:

Aboutthe Authors:

AlexeyV.Soldatenko – Doc. Sci.(Agriculture),Аcademician ofthe Russian

Olga N.Pyshnaya – Doc. Sci.(Agriculture),Chief Researcher, Correspondence

Author, ,

Lyubov K.Gurkina – (Agriculture),SeniorResearcher,

Elena V.Pinchuk – Cand. Sci. (Agriculture), SeniorResearcher,

(In Russ.)

EDN ICZRJY.