Генетика как теоретическая основа селекции сельскохозяйственных культур:
Что такое модель сорта?

автор:

Для успішної селекції потрібно мати уявлення про внесок окремих ознак у врожай і його якість, про той ідеал (модель сорту), у напрямку якого варто вести добір. У селекційній тріаді — що добирати (модель сорту), як добирати (теорія добору) і з чого добирати (поліморфізм) — науковий прогрес менш за все торкнувся першого питання.

Модель сорту визначається як науковий прогноз, що описує комбінацію ознак рослини, необхідну для забезпечення заданого рівня продуктивності, стійкості до біотичних та абіотичних умов середовища, якості та інших показників. Сьогодні під моделлю сорту мається на увазі технічне завдання на створення сорту, тобто детальний опис господарських, морфологічних і фізіологічних ознак, а також шляхів (комбінацій схрещування, способів та фонів добору), завдяки яким будуть досягнуті ці параметри.

Фізіологи намагались створити модель сорту у формі кількісного балансу фотосинтезу та дихання з урахуванням господарського використання біомаси. Логічним завершенням цієї роботи стали математичні моделі продукційного процесу, засновані на законі Лібіха (правило мінімуму) «Речовиною, що знаходиться в мінімумі, керується врожай і визначається величина і стійкість останнього в часі (1840)» із поправкою Мічерніха — правило сукупної дії факторів (1918). Власне кажучи, закон Лібіха є особистим випадком принципу лімітуючих факторів (правило Шелфорда, 1913).

Непридатність математичних моделей для практичної селекції призвела до створення описових моделей, у яких на основі аналізу комерційних сортів (базового сорту) дається перелік і величини бажаних для добору ознак. Залишаються невирішеними питання:

  • порівняльне значення адаптивності і продуктивності для реалізації врожаю сорту;
  • пріоритети окремих параметрів за неможливості повної реалізації моделі;
  • біологічна сумісність залучених у модель ознак;
  • облік плейотропних ефектів;
  • оцінка внеску у врожай нових ознак.
      В.В. Хангільдін (1988) сформулював ряд парадоксів селекції:
  • Ранжування генотипів по продуктивності в розрідженому і нормальному по густоті посівах не збігається.
  • Стабільність врожаю визначається рівномірним розподілом асимілятів між рослинами. Чим гірші умови середовища, тим слабкішою повинна бути конкуренція між елементами в межах одного ієрархічного рівня (рослини, стебла, суцвіття, насіння й ін.).
  • Інтенсивний добір по одній ознаці знижує гомеостаз і зменшує генетичну різноманітність за більшістю ознак, що не підпадали добору.
  • Зв’язки між компонентами врожаю та іншими ознаками не успадковуються (епігенетичне успадкування).
  • Чим досконаліші генетичні системи, що детермінують врожай, тим складніше добирати в потомстві рекомбінанти, що перевершують батьківські форми (внаслідок розбалансування цінних асоціацій генів). По мірі селекційного поліпшення культур акцент добору зміщується із загальної продуктивності на системи синтезу господарсько цінної частини, на підвищення якості в ущерб величини потенційної продуктивності і врожаю.
  • Величезні втрати потенціалу продуктивності (ПП) відбуваються під впливом несприятливих біотичних та абіотичних факторів середовища, недосконалості сільськогосподарської техніки і технологій. Модель сорту повинна забезпечити добір генотипів, у яких ці втрати будуть мінімальними, у т.ч. використання для добору непрямих ознак і індексів, зчеплених із господарсько корисними ознаками (ГКО).

Технології обробки і переробки зерна згодом можуть значною мірою змінитися.

Приклад 1. Стародавні народні сорти пшениці мали борошнисте зерно, що було потрібно для розмелу на млинах з кам’яними жерновами. Наприкінці ХІХ ст. був винайдений високопродуктивний вальцьовий млин зі сталевими валами, який не розтирав, а роздавлював зерно. Зерно борошнистих сортів на таких валах не перетворювалося в борошно, а лише роздавлювалось. Виникла потреба в склоподібних сортах, у яких зерно легко розколюється. Тому на сьогодні всі сорти пшениці мають склоподібне, більш якісне зерно.

Приклад 2. Збирання серпом зі зв’язуванням у снопи практикувалося майже всю історію землеробства, вилягання злаків цьому не заважало. Солома йшла на корм худобі, підстилку, дахи будинків, як паливо. Потім з’явилися кінні жниварки, лобогрійки, комбайни — потрібні були сорти з міцною соломиною, що не вилягає. Наприклад, сорт озимої пшениці Безоста-1, короткостеблові сорти яриці, що стимулювали «зелену революцію» на зрошуваних землях земної кулі; безлисточкові сорти гороху, детермінантні сорти люпину, гречки, сої, томатів та ін.