УСТОЙЧИВОСТЬ КУКУРУЗЫ К ВРЕДНЫМ ОРГАНИЗМАМ КАК ВАЖНЕЙШИЙ РЕЗЕРВ РЕАЛИЗАЦИИ ВЫСОКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРОДУКТИВНОСТИ В СЕЛЕКЦИИ НА ГЕТЕРОЗИС

Замедление и даже снижение душевого производства зерна в мире с 346 кг в 1984 г. до 303 кг в 1993 г. (а по расчетам специалистов до 240 кг в 2030 г.) является тревожной тенденцией для многих стран, в том числе и для России. Ускоренный рост переходящих запасов возможен за счет удовлетворения возрастающих потребностей животноводства и птицеводства зерном кукурузы, занимавшей ранее несравненно большую долю в кормовом балансе страны. Согласно расчетам ученых РАСХН и специалистов МСХ РФ (Концепция-прогноз развития животноводства России до 2010 г., 2002) минимальная потребность в зерне кукурузы для животноводства составляет около 3 млн т, а с учетом развития — более 7 млн т. Кроме того, расчет Росптицесоюза потребности в зерне кукурузы в 2.8 млн т в 2007 г. и её 10-12%-ный рост в 2008 г. не учитывал изменений в импорте мяса птицы в РФ, что предполагает резкий рост потребности отрасли в зерне. Необходимо отметить, что в последние годы, благодаря использованию современных технологий возделывания и новых гибридов, производство зерна кукурузы возросло и достигло в 2007 г. 3.9 млн т. Площадь посева увеличилась с 718 тыс га в 2003 г. до 1,5 млн га в 2007 г. (Сотченко, Багринцева, 2007).

По мнению многих исследователей, рост урожайности кукурузы в последние 100 лет определяется интенсификацией селекционно-генетических исследований и земледелия, и более 50% этого прироста приходится на долю улучшения генотипа. Проведенный ранее анализ роста урожайности кукурузы в США в 1934-1978 гг. и её прогноз на период 1986-2000 гг. (Дювик, 1978; 1986) вскрыл высоко достоверные связи с устойчивостью к абиотическим стрессам, устойчивостью к болезням и вредителям, с расширением генетической изменчивости растений и улучшением количественных и качественных признаков. Опыт нашей 25-40-летней работы с кукурузой подтверждает правильность факторов стабилизации роста урожайности и сохранения её стабильности в бывшем СССР и современной России. Недобор урожая от болезней вредителей и сорняков, составляет: по данным ФАО — 36%, Г. Расселла (1982) — более 50%; ущерб только от болезней и вредителей в Краснодарском крае и в Украине колеблется от 25 до 31%, без учета эпифитотийных ситуаций (Иващенко, 1992).

Рост урожайности кукурузы и поддержание её стабильности за счет факторов устойчивости к стрессорам различной природы связан с решением трех задач: 1) созданием (или выявлением) источников и доноров устойчивости; 2) оценкой их комбинационной способности и отбором устойчивых и адаптивных родительских форм гибридов; 3) интеграцией родительских форм в генотипе гибрида, обеспечивающих гибридам высокорентабельное семеноводство, адаптивность, высокую продуктивность и устойчивость (как минимум — групповую) к основным патогенам и фитофагам предполагаемой зоны районирования.

Идентификация устойчивости исходного материала и линий рабочих коллекций в полевых испытаниях сопряжена с вариабельностью иммунологических характеристик, обусловленной уровнем генетически детерминированной устойчивости, методикой оценки и эколого-генетической экспрессией признака устойчивости. Результаты взаимоотношений в системе кукуруза — возбудители болезней листьев, пыльной головни мы рассматриваем в простых патосистемах (хозяин-паразит), к болезням початков — в паразитоценозе (фитофаг — кукуруза — патоген); к пузырчатой головне, стеблевым гнилям — как в простых патосистемах, так и паразитозенозах. Раздельный анализ взаимоотношений проще, но часто неадекватен этиологии ряда болезней кукурузы, развивающихся в природе.

Одним из наиболее экономически значимых вредителей кукурузы является кукурузный мотылек. Уровень полевой устойчивости растений к вредителю оценивается по балловым шкалам поврежденности листьев (Guthrie et al., 1960). При анализе таблиц выживаемости выявлена достоверная связь (R= -0.78, р = 0.00005) смертности гусениц младших возрастов и поврежденности листьев: на устойчивых гибридах (поврежденность листьев 1-3 балла) гибель гусениц в среднем составила 92.5%, на гибридах со средним уровнем устойчивости (поврежденность листьев 4-5 балла) — 70.0%, а на неустойчивых (поврежденность листьев 6 баллов и выше) — 37%. Общая гибель насекомых за поколение в значительной степени зависела от гибели гусениц младших возрастов, обусловленной эффектами устойчивости растений.

Изучение вредоносности как функции устойчивости к патогенам и фитофагам позволило установить, что стеблевые гнили, фузариоз початков и кукурузный мотылек вызывают наибольшее снижение урожайности (24.8-30.7%). При этом устойчивость к стеблевым гнилям обеспечивала в 3-11 раз меньшие недоборы урожая зерна, устойчивость к пыльной головне — в 3.5 % раза, к пузырчатой головне — в 5-25 раз, к кукурузному мотыльку — в 2.6-11 раз. Суммарная их вредоносность на устойчивых гибридах была в 1.5 раза ниже, чем на восприимчивых, на каждый процент поражения и повреждения растений. Это характеризует большие возможности селекции на устойчивость как основы дальнейшей экологизации систем защиты кукурузы.

Сужение генетического разнообразия по факторам устойчивости и эпифитотийное развитие расы Т южного гельминтоспориоза Bipolaris maydis (Nisik. & Miyake) Shoemaker потребовало перевода линий и гибридов на устойчивые типы цитоплазм. Их ускоренное выявление и использование в селекции стала возможным благодаря предложенному ВНИИ защиты растений и разработанному совместно с ВНИИ кукурузы методу. При идентификации новых типов ЦМС выявлена принадлежность ЕК цитоплазмы к Т типу ЦМС, а не М, как предполагалось ранее.

Острота проблемы адаптивности и хороший природный фон испытания способствовали разработке метода полевой оценки гибридов и линий на выносливость к засухе (Иващенко, Сотченко, 2002). За период 1993-2006 гг. 28 гибридов селекции ВНИИ кукурузы (и в соавторстве) включено в Госреестр селекционных достижений, из них 10 на С типе ЦМС. Высокоурожайные стерильные простые гибриды Мадонна М, Сирень М, Лидер С, ППГ 103М, Дюна С и Азалия SD, являющиеся материнскими формами новых гибридов кукурузы, предлагаются к более широкому использованию в селекционно-семеноводческих программах в рамках координационной программы по селекции и семеноводству кукурузы учреждений Российской Федерации, что позволит развернуть рентабельное семеноводство как на юге, так и в районах с ограниченным периодом вегетации (Горбачева, 2007). Из включенных в Госреестр селекционных достижений в 2005 г. можно отметить: Машук 170 MB — раннеспелый и Машук 360 MB — среднеспелый способные формировать урожай зерна 9-10 т, и12.5 т соответственно; из среднепоздних — Машук 360 MB и Машук 480 СВ, формирующих до 12.5 и 13.9 т/га зерна, не уступая по урожайности гибридам фирмы Пионер.

Рекламная страница трудов конгресса, посвященная НПО «КОС-МАИС»

Не в последнюю очередь благодаря тесному сотрудничеству со специалистами ВИЗР создаваемые в НПО «КОС-МАИС» гибриды кукурузы отличает высокий уровень устойчивости к вредным организмам. В настоящее время тут производятся семена 11 гибридов кукурузы собственной селекции для пищевых и зернофуражных целей, представляющих все группы спелости для выращивания в 9 регионах России и ближнего зарубежья. Среди них следует отметить ультраскороспелый трехлинейный Кубанский 101 СВ, допущенный к использованию в южно-уральском и западносибирском регионах. Урожайность этого гибрида в Челябинской обл. в 2003 г. составила 74.6 ц/га зерна при уборочной влажности 30.5%, в 2004 г. — 4.46 т/га и 28.4% соответственно, в 2005 г. — 7.6 т/га и 26.5%, в 2006 г. — 6.6 т/га и 26.6%, в 2007 г. — 4.5 т/га и 17.7%. Гибрид практически не имеет аналогов в отечественной селекции.

Допущенный к использованию в шестом агрономическом регионе простой гибрид Кубанский 320 СВ (ФАО 350) созревает в центральной зоне Краснодарского края в середине или второй половине сентября. Его отличает засухоустойчивость (в самом засушливом году нового тысячелетия — 2001 г. был получен урожай 52.4 ц/ra, а при благоприятных условиях — в 2004 г. был получен урожай 11.7 т/га), интенсивная реакция на увлажнение и азотные удобрения, высокая доля роговидного эндосперма и высокая механическая прочность зерна, которое мало измельчается при обмолоте, высокая устойчивость к кукурузному мотыльку, легкое отделение зерна от стержня при обмолоте комбайном, что уменьшает потери. Результаты многолетних испытаний (2001-2008 гг.) свидетельствуют, что по потенциалу продуктивности этот гибрид не уступает лучшим мировым аналогам (ДК 440).

Простой гибрид Кубанский 500 СВ (допущен к использованию в шестом агроэкологическом регионе) относится к позднеспелой группе (ФАО 500). Его также отличает засухоустойчивость (в засушливом 2003 г. получен урожай зерна 5.96 т/га). Рекордный урожай зерна (11.8 т/га) и силосной массы (624 ц/га при доле початков в силосной массе - 39%) были получены в 2004 г. Важно подчеркнуть, что даже в условиях благоприятного климата Кубани более позднеспелые гибриды (ФАО 600) менее эффективно используют ресурсы среды, в первую очередь влагу.

Помимо кукурузы зернофуражного направления НПО ведет селекционно-семеноводческую работу по пищевой кукурузе: сахарной и белозерной. Гибриды сахарной кукурузы трехлинейный Кубанский Биколор (ФАО 220) и простой Кубанский сахарный 210 (ФАО 250) с эндоспермом типа Sul, высоко продуктивны и засухоустойчивы (на уровне зерновых гибридов). Белозёрный продовольственного назначения (для производства муки и крупы) гибрид Кубанский пищевой 450 MB (ФАО 450) имеет кремнисто-зубовидную консистенцию зерна, позволяющую получать высокий выход крупы. В лаборатории технологии НПО разработаны рецепты приготовления из муки гибрида хлебомучных и кондитерских изделий (печенье, кексы и т.д.); из крупы готовится плов и разного вида каши.

Таким образом, создание комплексно устойчивых родительских форм и гибридов кукурузы требует линий, каждая из которых резистентна одновременно к основным патогенам кукурузному мотыльку и выносливых к засухе. Их интеграция в генотипе гибрида практически компенсирует негативные последствия промежуточного наследования факторов устойчивости к большинству вредных видов, и способствует реализации потенциала продуктивности в селекции кукурузы на гетерозис.

Тезисы выступления на IV Международном конгрессе «ЗЕРНО И ХЛЕБ РОССИИ», С.-Петербург, 11-13 ноября 2008 г.