За счет эффекта гетерозиса и успехов селекции на раннюю спелость в последние сорок лет постоянно повышалась урожайность и качественные признаки гибридов. Исследования в Германии показали, что селекционный прогресс в урожайности кукурузы за период с 1939 по 2001 гг. давал каждый год прирост урожайности на 2,3 ц/га или 3,25 ц СМ/га (рис. 1).
Рис. 1. Рост урожайности зерна и сухой массы гибридов кукурузы на примере немецких сортов
Селекционный прогресс на основе широкого применения методов биотехнологии и генной инженерии и далее будет возрастать и его значение для прироста урожайности увеличивается (рис. 2).
Рис. 2. Влияние различных факторов на прирост урожая
Кроме повышения урожайности в центре селекции кукурузы в Европе стоят такие цели как качество (питательная ценность и пригодность для разных направлений технического использования), ранняя спелость, устойчивость к холодным температурам и полеганию, устойчивость к фузариозам, к корневой, стеблевой и початковой гнилям, а также к некоторым листовым болезням, в т.ч. гельминтоспориозу (Drechslera turcica). Растущее значение приобретает селекция гибридов, отличающихся низкими требованиями к азотному питанию (гибриды low-input). Все большее внимание селекционеров уделяется специальным гибридам, пригодным для экологического земледелия, а также сортам кукурузы для использования в качестве косубстрата при производстве биогаза.
Для приспособления гибридов к различным местным условиям селекцию и испытание сортов проводят в широкой сети.
Некоторые методы современной молекулярной генетики уже нашли свое применение в селекции кукурузы. С их помощью анализируют (идентифицируют), изолируют и характеризуют непосредственно ДНК в накопленной наследственной информации, что ускоряет селекционный процесс (таб. 1).
Используя различные методы, чужую ДНК переносят в геномы организмов (трансформация). В результате появляются трансгенные растения, так называемые генетически модифицированные организмы (Genetic Modified Organisms - GMO/ГМО). Непосредственной передачей генов других культурных растений можно ускоренным способом создать сорта с заранее определенными агротехническими (input-traits) и потребительскими (output traits) свойствами. Но генная инженерия не заменяет традиционную селекцию, а только ускоряет ее, что видно по схеме, представленной на рис. 3.
| Формы изменчивости | Селекционные ресурсы |
| Старые технологии | |
| Рекомбинация (скрещивание) | Целые растения |
| Мутация | Лабораторные исследования и анализы растительного материала |
| Перенос хромосом | |
| Современные технологии | |
| Перенос генов | Клетки и ткани |
| Сомаклональная мутация | ДНК (ген) и геном |
| Слияние протопластов | Экспрессия генов |
Рис. 3. Схема классической селекции и селекции трансгенных растений
У кукурузы успешно созданы трансгенные формы, содержащие довольно специфический в своем действии ген, перенесенный из почвенной бактерии Bacillus thuringiernsis, кодирующий образование эндотоксина (Bt-токсина), являющийся белком. Он действует только на определенных насекомых, для других видов и для теплокровных организмов, в т.ч. для человека, он безвреден. Препараты на основе этой бактерии применяются в качестве биологического средства защиты растений.
Разные подвиды бактерии производят разные Bt-протеины (cry-серия). В трансгенные гибриды перенесен ген, который кодирует cry1Ab-протеин, специфически действующий на ряд представителей чешуекрылых (Lepidoptera), в т.ч. высокоэффективно на кукурузного мотылька (Ostrinia nubilasis), и ген, кодирующий cry3Bb-протеин, специфически действующий на представителей жуков, в т.ч. на кукурузного жука диабротика (Diabrotica virgifera virgifera), опасный карантинный объект, быстро распространяющийся в последние годы по Европе.
Выращивание таких устойчивых гибридов очень эффективно. Их выращивание в мире, как и вообще трансгенных культурных растений, несмотря на все обоснованные и необоснованные опасения, в последние годы довольно быстро растет (рис. 4).
Рис. 4. Развитие выращивания трансгенных культурных растений в мире с 1996 по 2004 год
Из рисунка видно, что в 2004 г. на 14 % всей площади выращивания кукурузы возделывались трансгенные гибриды. При выращивании устойчивых трансгенных гибридов следует учесть, что устойчивость моногенно обусловлена, и что такая устойчивость при большом селекционном давлении может более или менее быстро преодолеваться. Поэтому их выращивание необходимо сопровождать менеджментом сохранения устойчивости. Для этого на определенной доле площадей кукурузы (15-20%) выращивают традиционные гибриды с тем, чтобы создать для вредителей свою экологическую нишу и снизить тем самым селекционное давление.
Общая проблема выращивания трансгенных растений - опасность переноса пыльцы на соседние традиционные гибриды кукурузы. Этим затрудняется совместное выращивание обеих форм гибридов. По европейскому законодательству для всех пищевых и кормовых продуктов требуется специальная маркировка, а продукты альтернативного земледелия должны быть свободными от генетически модифицированных организмов. Многолетние опыты в Германии показали, что проблема переноса генов у кукурузы не такая острая, как, например, у рапса, т.к. пыльца в основном распространяется не дальше, чем на 20 м от поля. Такие расстояния относительно легко соблюдать.