Будет ли 100 центнеров зерна с гектара?

В нашей стране, как и в большинстве стран социализма, при наличии крупных успехов в повышении урожайности и улучшении качества сельскохозяйственных растений предпринимаются серьезные усилия по дальнейшему росту производства зерна.

В документах октябрьского (1980 г.) Пленума ЦК КПСС и в решениях XXVI съезда партии сказано о необходимости разработки продовольственной программы. Научное ее обоснование, несомненно, потребует дальнейших исследований ученых, занятых в фундаментальных и практических отраслях биологической и сельскохозяйственной наук. Важнейшее место здесь должно принадлежать формированию и реализации целевых комплексных программ, о которых также говорится в документах XXVI съезда КПСС. В генетической науке накоплен немалый теоретический и практический задел, который необходимо использовать, намечая контуры продовольственной программы.

Партия указала на необходимость перевода сельского хозяйства на индустриальную основу и предусмотрела в 1981 - 1985 годах среднегодовой сбор зерна 238 - 243 миллиона тонн, а к 1990 году намечается производить его до одной тонны в среднем по стране на человека. Возникает вопрос, возможно ли это. Да, возможно! В самом начале книги мы размышляли: а удастся ли в действительности в ближайшем будущем получить с одного гектара по 100 центнеров пшеницы? Когда-то, еще совсем недавно, такая урожайность могла показаться и утопией, но сегодня с полной уверенностью я берусь утверждать, что эта цель вполне реальна.

Люди, знакомые с сельским хозяйством, знают, что всего несколько лет назад среди озимых пшениц выделялась "безостая-1", полученная после сложной гибридизации с привлечением русских и аргентинских пшениц. Но вот были районированы новые озимые пшеницы: "Аврора" - в Краснодарском крае, "Кавказ" - для посева на богаре и при орошении в Краснодарском крае, Николаевской и Одесской областях, в Дагестанской АССР. Эти сорта выведены дважды Героем Социалистического Труда академиком П. П. Лукьяненко с коллективом селекционеров Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства.

Так вот эти самые пшеницы, естественно, при возделывании на высоком агротехническом фоне дают до 100 центнеров зерна с гектара. Следовательно, рубеж вполне достижим, и надо стремиться к нему.

Важнейшее значение для селекции имеет использование мирового разнообразия генов культурных растений, собранных в вавиловской и в других мировых коллекциях. В недалеком будущем придется заниматься селекцией и дикорастущих форм. Можно задать вопрос: а для чего, собственно, это нужно? Дикие растения вроде бы прекрасно существовали и без вмешательства человека. Но исследования показывают, что подобная работа уже в ближайшее время станет просто необходимой, чтобы обеспечить большую продуктивность дикорастущих растений в природных условиях и при введении их в культуру. Решение встающих на повестку дня проблем потребует не отдельных особей дикого вида, а всего комплекса эколого-географических популяций. Только так мы сумеем сохранить на Земле и различные виды растений, и многообразие генов, которые содержат в себе ценнейшие итоги тысячелетней приспособительной эволюции.

Приведу такой пример. Десятки тысячелетий тому назад, в средне- и верхнетретичный периоды кайнозойской эры, появился прародитель дикой пшеницы - однозернянка. И сейчас это растение встречается в Закавказье и северных районах Ирана и Турции.

Человек собирал еще недозревшие мягкие зерна, вынимая Их из плотно облегающих чешуй. Оказалось, что зерновики могут долгое время храниться, не теряя своих качеств. Люди сеяли однозернянку около домов и постепенно, путем отбора вывели первый вид возделываемого хлебного злака, колос у которого был значительно плотнее, менее ломкий, чем у дикого собрата, в нем гораздо больше зерен, ставших крупнее, весомее.

Культурная однозернянка постепенно исчезла с полей - ее вытеснили новые сорта. Но несколько сотен образцов, все ее ботаническое разнообразие, собранное в разных странах мира, любовно сохраняется в коллекции Всесоюзного института растениеводства имени Н. И. Вавилова.

Ученые считают, что уникальные гены устойчивости к болезням однозернянки могут пригодиться селекционерам и генетикам. Используя подобные гены, легче будет справиться и с такой важнейшей стороной селекционного процесса, как генетическая адаптация к условиям отдельного региона, о которой мы уже говорили. Ведь это залог того, что будущий урожай перестанет зависеть от изменений в климатических и других условиях. Для тропических и субтропических стран, например, очень большое значение будет иметь создание сельскохозяйственных растений с коротким вегетационным периодом, что позволит получать по два и даже по три урожая в течение одного года.

Как уже говорилось выше, идущие в наши дни фундаментальные исследования создают новые основы селекции. Большие перспективы открываются в этом вопросе и перед генетической инженерией, зародившейся в недрах молекулярной генетики. Стало возможно внедрять гены одних организмов в геномы других. А ведь раньше, при простом скрещивании достаточно далеких форм, добиться подобных результатов не удавалось. Эти формы или просто не скрещивались, или не оставляли плодовитого потомства. Теперь же с помощью генетической инженерии считается принципиально возможным включить в геном избранной клетки гены от практически любых органических форм или гены, синтезированные химическими методами.

Большие возможности перед селекцией открывают и тканевые культуры растений, при которых популяция клеток, подвергаемая мутагенной обработке, по численности сравнима с бактериями и достигает величины 10¹⁰. Целое растение выращивается затем из отдельной клетки. Понятно, что клетки в такой культуре представляют хороший материал для манипуляций по генной инженерии.

Крупные перспективы возникают и при управлении преобразованием растений, размножающихся половым путем, в бесполоразмножающиеся формы.

Широчайшее применение для выведения новых сортов получили в последнее время и методы искусственного вызывания мутаций. Чем же влияют на наследственный аппарат? Такими факторами воздействия на семена, проростки, пыльцу и другие органы растений в лабораторных условиях стали ионизирующие излучения, химические соединения отдельных классов, импульсный концентрированный солнечный свет и так далее. Первый, по существу, этап получения мутаций потребовал объединения усилий физиков, химиков и генетиков.

В Индии, например, не так давно создан замечательный сорт пшеницы после воздействия на зерно радиацией. Более 100 радиационных сортов растений уже вошло в производство, и это очень большой успех, хотя ученые пока еще не всегда могут с полной определенностью сказать, какой из видов воздействия принесет желаемые результаты.

В работе с озимой пшеницей в лаборатории генетики растений Института общей генетики АН СССР (С. Я. Краевой, В. М. Можаева) широко используют индуцированный мутагенез. В настоящее время в результате облучения семян сорта "мироновская-808", созданного В. Н. Ремесло, получено и изучено около 2600 мутантов, среди них 1200 - с укороченным стеблем. Один из таких радиомутантов, обнаруженный более десяти лет назад, послужил для создания высокоурожайной неполегающей озимой пшеницы "гибрид- 1390".

Как создавался этот сорт? Облучению подвергались семена длинностебельных растений пшенично-пырейного гибрида, полученного от скрещивания длинно-стебельных сортов. Во втором поколении после облучения был обнаружен короткостебельный мутант, который привлек внимание исследователей своей высокой устойчивостью к полеганию. Однако урожайность и качество зерна необходимо было улучшить.

Для насыщения растения ценными генами этот мутант скрестили с устойчивым к вредителям сортом "безостая-4". После отбора в течение четырех поколений было обнаружено выдающееся по продуктивности короткостебельное растение, которое и стало родоначальником "гибрида-1390".

Растения эти умеренно короткостебельные, ростом около 75 сантиметров, обладают высокопродуктивным среднеостистым колосом, устойчивы к полеганию, высокоурожайны, с хорошими хлебопекарными качествами. Зерно содержит 16 - 17 процентов белка.

В течение 1975 - 1977 годов в Научно-исследовательском институте сельского хозяйства центральных районов нечерноземной полосы в лаборатории Г. Д. Лапченко, одного из соавторов этого сорта, "гибрид - 1390" проходил трехлетнее конкурсное сортоиспытание. Было установлено, что новая пшеница не только очень устойчива к полеганию, но и урожайность ее выше высеваемой раньше "мироновской-808" на 5 - 10 центнеров с гектара.

Как я уже говорил, большое значение в создании новых сортов сельскохозяйственных растений имеет и воздействие различными химическими веществами, способными проникнуть в живую клетку, добраться до хромосом и видоизменить их отдельные участки. Мутагены, естественно, действуют и на другие составные части клеток, но для генетиков особенно важно то, что происходит с хромосомами. Ведь нарушения в их строении передаются потомству.

Использование высокоактивных мутагенов позволяет исследователям резко, нередко в 1000 и больше раз, повысить уровень самопроизвольной изменчивости и вывести огромное разнообразие оригинальных форм. Конечно, в дальнейшем с растениями, выращенными из получивших мутагенное воздействие семян, ведется уже непосредственная совместная работа генетиков, селекционеров, фитопатологов и других специалистов. Обычно она длится несколько лет, в течение которых постепенно отбираются наиболее подходящие экземпляры. Затем их сеют в самых разных условиях, в том числе и на заведомо зараженных болезнями участках. Самые стойкие, выносливые, урожайные растения оставляют для дальнейших испытаний.

Новые сорта можно создавать и иначе, без гибридизации - путем прямого отбора наиболее подходящих экземпляров, появившихся после обработки мутагенами. Именно таким методом украинские ученые создали пшеницу "киянка".

Ее получили с помощью диэтилсульфата. Этим мутагеном обработали семена пшеницы "мироновская юбилейная". Потом их посеяли. В первом поколении изменений не было, потому что большая часть признаков контролируется доминантными генами и дети походят на родителей. В последующих поколениях на делянке выросли отдельные низкорослые растения. Эти мутанты и стали родоначальниками сорта.

Несколько лет семена размножали и проводили направленный отбор. Наконец появилась "киянка" - полукарликовая пшеница, отличающаяся скороспелостью и завидной устойчивостью к полеганию, За три года испытаний, когда из-за погодных условий хлеба полегли, "киянка" выстояла во всех хозяйствах.

Это высокопродуктивный сорт. Урожай зерна в 70 - 86 центнеров с гектара получен в 17 различных точках Советского Союза, что свидетельствует о высокой экологической пластичности новой пшеницы. В условиях производства урожай "киянки" в 1979 году по 24 хозяйствам восьми областей Украины составил 43,2 центнера с гектара, что почти на пять центнеров выше районированных стандартов.

Конечно, приведенные примеры далеко не исчерпывают перечень успешного применения метода экспериментального мутагенеза в сельском хозяйстве, но свидетельствуют о больших его возможностях для селекции растений в сочетании с целенаправленным отбором и скрещиванием.