Введение к работе
Актуальность проблемы. Дальнейшее совершенствование структуры выращиваемых и потребляемых овощей, расширение их ассортимента за счет внедрения в производство новых ценных культур является одной из актуальных проблем овощеводства. В последние годы ее значение резко возросло в связи с перемещением основного объема производства овощей (70 %) в индивидуальный сектор, а также переходом к стратегии адаптивной интенсификации этой отрасли, которая предусматривает, наряду с рациональным применением техногенных средств, более широкое использование биологических и экологических факторов. В числе последних большое значение имеют интродукция новых овощных растений и селекция овощных культур на сочетание в сорте или гибриде высокой потенциальной продуктивности (величины и качества урожая) с устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессам. Особенно остро необходимость решения этих задач ощущается в Нечерноземье, где из-за неблагоприятных почвешю-климатических условий получают невысокие урожаи овощей ограниченного ассортимента.
В связи с этим для этой рисковой зоны земледелия России особую актуальность представляют научные исследования, направленные на изучение мировых генетических ресурсов овощных растений. Одним из наиболее перспективных природных очагов флористического разнообразия, который может служить богатейшим источником для интродукционной и селекционной работы, является Восточно-Азиатский центр происхождения культурных растений. На большую ценность и перспективность для отечественного овощеводства растений этого геноцентра неоднократно обращали внимание известные российские ученые В.Л. Комаров (1908), Н.И. Вавилов (1938), А.Н. Ипатьев (1958), Е.Н. Синская (1969) и др.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось научное обоснование и практическая реализация возможности интродукции, селекции и семеноводства в Нечерноземье овощных растений Восточно-Азиатского центра происхождения для использования в качестве новых культур и геноисточников селекционных и хозяйственно-ценных признаков, в том числе высокой потенциальной продуктивности и устойчивости к абиотическим и биотическим стрессам, на примере корнеплодных растений — дайкона, лобы, репы, моркови и клубнеплода — стахиса.
Для реализации основной цели научных исследований были поставлены и решены следующие задачи:
— выделить среди генетических ресурсов этих восточно-азиатских
оиощиых растений наиболее ценные и перспективные для интродукции формы
на основе изучения биологических, эколого-генетических, морфологических и
других особенностей их сортового разнообразия;
— разработать и усовершенствовать методы получения исходного мате
риала и селекции на основе выделенных у дайкона, лобы, репы японской и
моркови японского происхождения геноисточников высокой продуктивности,
-т^етеетват^стойчивосиик-ліеііііал^жгліятчшг^^ основным болез-
ням и вредителям;
вывести отечественные сорта новых интродуцированных овощных культур с высокой потенциальной продуктивностью, устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессам, адаптированные к условиям Нечерноземья, на основе созданного исходного материала;
разработать методы семеноводства отселектированных первых отечественных сортов дайкона, репы японской и стахиса, отвечающих особенностям новых эколого-географических условий и российских технологий производства семян.
Научная новизна. Впервые научно доказана возможность интродукции, селекции и семеноводства в Нечерноземье качественно новых овощных растений Восточно-Азиатского центра происхождения — корнеплодных форм японского и китайского подвидов Raphanus sativus L. (дайкона и лобы); корнеплодных и листовых форм японского подвида Brassica тара L. (кабу, кокабу и кабу-на); клубнеплодного вида Stachys sieboldii Miq. (стахиса), что вносит новый вклад в развитие теории интродукции на основе широтного эколого-географического фактора:
установлены биологические особенности новых овощных растений в агроэкологических условиях зоны интродукции (фотопериодическая реакция, рост, развитие, продуктивность, изменчивость морфологических признаков, продолжительность фенологических фаз и условия перехода к ним и др.);
определены корреляционная структура и лимиты изменчивости 29 основных морфологических признаков корнеплодных растений дайкона и лобы на примере сортов японского и китайского подвидов R. sativus L. из генетической коллекции генобанка Японии;
теоретически обосновано филогенетическое родство исходных сорто-популяций дайкона и лобы, выявлена адаптивная природа их важнейших селекционных морфологических признаков, установлены корреляционные взаимосвязи между ними и коадаптированными блоками генов адаптации в процессе филогенеза под влиянием направленного отбора в различных эколого-географических условиях;
установлено, что фотопериодическая реакция различных климатипов дайкона, сортов и гибридов репы и моркови японского подвида является результатом филогенетической адаптации, выработавшейся в процессе микроэволюции в различных климатических и эдафических условиях, доказана эв-рихорность гибридов Fj весеннего и частично летнего климатипов дайкона;
выделены источники устойчивости к стрессовому фактору долготы дня в условиях северных, высоких широт Евразии среди сортообразцов дайкона, репы и моркови японского происхождения;
разработана методика комплексной оценки исходного материала дайкона и лобы на устойчивость к киле капусты и слизистому бактериозу;
изобретено новое устройство для инокуляции жидких препаратов в растительные ткани (авторское свидетельство № 1742318 от 22.02.90 г.);
теоретически обоснована возможность рекомбшшгешгого воздействия на исходный материал при гибридизации моркови европейского и японского происхождения, на основании чего разработана методология селекции моркови на устойчивость к абиотическим стрессовым факторам, болезням, вредителям и повышенное содержание каротина;
выделены новые источники устойчивости, в том числе комплексной, к основным болезням и вредителям овощных культур среди интродуциров.анных сортообразцов дайкона и лобы — к киле, слизистому бактериозу, капустной мухе; моркови — к бурой пятнистости листьев, церкоспорозу, септориозу, фомозу, серой, черной, фомозной и фузариозной гнилям корнеплодов и морковной мухе, которые использованы при создании исходного материала;
разработана методика селекции репы на устойчивость к низкотемпературному стрессу с отбором по мужскому микрогаметофиту;
получен новый исходный материал для селекции дайкона, лобы, репы японской, моркови и стахиса на высокую потенциальную продуктивность, устойчивость к абиотическим и биотическим стрессам, улучшенный биохимический состав;
генетически идентифицирована интродуцированная из Японии андро-стерильная форма дайкона, представляющая интерес для использования в ге-терозисной селекции и семеноводстве;
выведены первые отечественные сорта новых интродуцированных овощных культур: дайкона Саша, Дубинушка и репы японской Гейша (доля авторства 80 %), стахиса Ракушка (доля авторства 35 %), включенные в госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию в Российской Федерации в 1994—1998 гг.;
разработаны методы семеноводства новых сортов дайкона, репы японской и стахиса, учитывающие особенности их биологии, почвенно-климатических условий Нечерноземья и отечественных технологий семеноводства овощных культур.
Практическая значимость. В результате двадцатилетних исследований впервые разработаны методы создания исходного материала для интродукции, селекции и семеноводства качественно новых, нетрадиционных овощных культур — дайкона, лобы, репы японской и стахиса в условиях Нечерноземной зоны РФ, получившие отражение в четырех методических указаниях и научных рекомендациях, а также других опубликованных работах. С использованием указанных научно-методических разработок выведены и районированы первые отечественные сорта дайкона, репы-кокабу и стахиса (см. выше), а также новый гибрид столовой моркови Марс F] совместной селекции с ВНИ-ЙО. Находится в госсортоиспытании перспективный сорт репы-кокабу Снегурочка. Создан новый ценный исходный материал (50 перспективных образцов) для селекции дайкона, лобы, редиса, редькн, репы и моркови на высокую урожайность, качество, устойчивость к неблагоприятным факторам среды, основным болезням и вредителям.
Производственное применение нашли методические разработки и рекомендации по сортовым технологиям семеноводства дайкона, репы-кокабу и стахиса, а также типовые технологические карты семеноводческих процессов этих культур для условий Нечерноземья.
Важным практическим результатом работы является факт пополнения ассортимента овощных культур России тремя качественно новыми культурами _^^щшмшом^^ретой японской и стахисом, которые способствуют повышению адаптивности^юоїишжото~оТющГОд^^
минов, минеральных солей и других питательных веществ в осейне-зимний и. зимне-весенний периоды, что важно для совершенствования структуры питания населения России.
На защиту выносятся следующие основные положения:
научно обоснованная система интродукции в условиях Нечерноземья овощных растений Восточно-Азиатского центра происхождения — дайкона, лобы, репы японской и стахиса, на основе комплексного использования теории широтного эколого-географического фактора, закона гомологических рядов в наследственной изменчивости, методов интродукции, адаптивной селекции и семеноводства;
особенности использования изменчивости морфологических признаков в сортопопуляциях корнеплодных растений (на примере дайкона и лобы), проявившейся при селекции в различных эколого-географических условиях в процессе филогенеза, для выделения геноисточников эврихорности и высокой потенциальной продуктивности в условиях северного, высокоширотного региона Евразии;
новые и усовершенствованные методы создания исходного материала для выведения сортов дайкона, репы японской, моркови и стахиса, учитывающие наиболее актуальные направления селекции;
научные и практические результаты селекции первых отечественных сортов интродуцированных в Нечерноземье овощных культур и создания нового исходного материала, позволяющие использовать его в качестве генои-сточника важных селекционных и хозяйственно-ценных признаков;
методические особенности технологических процессов семеноводства первых отечественных сортов дайкона, репы японской и стахиса в условиях Нечерноземной зоны РФ.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации доложены на ХШ-ом и XIV-ом Международных конгрессах EUCARPIA «Репродуктивная биология и селекция растений» (Анжер, Франция, 1992) и «Адаптация в селекции растений» (Юваскила, Финляндия ,1995), 1-ом Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования» (Пущино, 1995), Международной научной конференции «EUCARPIA Carrot, 1991» (Монфает, Франция, 1991), 73-ей научной конференции общества селекционеров Японии (Уциномия, Япония, 1988), научной конференции ЦРБС АН УССР «Новые пищевые и кормовые растения в народном хозяйстве» (Киев, 1981), научной конференции ЦБС АНУ «Интродукция пищевых и кормовых растений» (Киев, 1994), Всесоюзной научно-практической конференции «Основные направления НТП в картофелеводстве, плодоводстве и овощеводстве» (Самохваловичи, БелНИИК-ПО, 1989), научных конференциях ВНИИССОК «Генетические основы се-
лекции» (Москва, 1995, 1996) и «Гетерозисная селекция сельскохозяйственных растений» (Москва, 1997), методической комиссии по селекции и семеноводству столовых корнеплодов (Барнаул, 1989), совещаниях Международной рабочей группы по разработке стандартов на скоропортящуюся продукцию и повышению качества КСХ ЕЭК ООН (Женева, Швейцария, 1992—1995), совещаниях экспертов по координации работы по разработке международных стандартов на фрукты и овощи КСХ ЕЭК ООН (Женева, Швейцария, 1992, 1995), 25-ой сессии Комиссии Кодекса Алимеитариус по совместной программе ФАО/ ВОЗ по стандартизации продовольствия (Рим, 1995), IV-ой сессии Комитета Комиссии Кодекса Алимеитариус по инспекции импортируемого и экспортируемого продовольствия и системам сертификации (Сидней, Австралия, 1996), ХП-ой сессии Комитета Кодекса Алимеитариус по принципам стандартизации сельскохозяйственной продукции (Париж, Франция, 1996).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 67 научных работ в виде методических указаний, рекомендаций и статей, в том числе в международных (Japanese Journal of Breeding, Soviet agricultural sciences, Nogyo Oyobi Engei) и центральных отечественных журналах (Сельскохозяйственная биология, Доклады РАСХН, Доклады ВАСХНИЛ, Картофель и овощи, Плодоовощное хозяйство), в сборниках научных трудов и тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы, содержащего 441 наименование, в том числе 181 на иностранных языках, 34 приложений. Материал диссертации изложен на 324 страницах машинописного текста, включающего 89 таблиц и 57 рисунков.
