Обзор литературы. 
Разработка новых сортов пшеницы

В повышении урожайности и качества продукции зерновых культур важное место принадлежит сорту. Замена старых сортов новыми обеспечивает повышение урожайности на 10…40%. По зарубежным данным от 20 до 50% прироста урожайности по важнейшим культурам обеспечивается за счёт достижения селекции. Ценные свойства новых сортов позволяют лучше использовать факторы производства — агротехнику, удобрения и т. д. Ни один раздел растениеводства не обеспечивает такой большой отдачи, как селекция. (И.Г. Калиненко, 1995).

Пшеница наиболее ценная зерновая культура. Она обеспечивает почти 30% мирового производства зерна и снабжает продовольствием более половины населения земного шара. Пшеничную муку широко используют в хлебопечении, макаронной, кондитерской промышленности. Пшеничный хлеб отличается высокими вкусовыми качествами, питательными свойствами, хорошей переваримостью (В.С. Долгачева, 1999).

Помимо хлебопечения, производства макарон и кондитерских изделий из зерна пшеницы получиают спирт, крахмал, декстрин. Солому и полову используют для кормления сельскохозяйственных животных. Часто посевы озимой пшеницы служат источником зеленого корма, приготовления сена, сенажа и силоса. Солому так же применяют в виде подстилки для животных, для приготовления высококачественной бумаги, изготовления шляп, плетения корзин и в качестве строительного материала (Г.С. Посыпанов, 1997).

В Беларуси выращивают только мягкую пшеницу — озимую и яровую. Ежегодная потребность Республики в зерне пшеницы составляет 1,6…1,8 млн. тонн, в том числе продовольственного — 600…700 тыс. тонн. такого количества зерна, с учетом производства яровой пшеницы, республика уже производит, начиная с 1997 г. Однако, низкая урожайность, и нестабильность сборов зерна по годам, негативно влияет на экономику республики. Так, урожайность зерна озимой пшеницы в 2003 г., в среднем по Республике составила 23,0 ц/га.

В системе мероприятий, направленных на повышение урожайности и качества зерна пшеницы, сорту принадлежит первостепенная роль. Динамичная замена старых сортов более продуктивными с высокими технологическими качествами является экономически выгодным и решающим фактором повышения урожайности и валовых сборов зерна. Без этого процесса интенсификация зернового хозяйства не может идти успешно. В решении этих проблем главная роль принадлежит селекции (К.В. Коледа, 1996).

Сорта обладают различными свойствами. Есть различия между ними по устойчивости к болезням и вредителям, а так же по реакции на стрессовые факторы. Селекционеры преследуют большое количество целей, которые не у всех сортов реализуются в одинаковой мере. Правильно используя селекционный прогресс, воплощенный в новых сортах, на практике можно очень выгодно использовать их преимущества, так как на использование специальных свойств сортов (качество, устойчивость к болезням) не требуется дополнительных затрат (Д. Шпаар, 2000).

Основными причинами нестабильности производства зерна озимой мягкой пшеницы является нарушение технологии возделывания и селекционные недостатки районированных сортов. Несмотря на достигнутый в последние годы определенный селекционный прогресс, многие сорта, внесенные в Государственный реестр Республики Беларусь, недостаточно устойчивы к полеганию при возделывании на высоком агрофоне, проявляют слабую устойчивость к поражению основными грибными болезнями. Существенно снижает ценность озимой пшеницы, как основной продовольственной культуры, и возделывание сортов с низкими хлебопекарными качествами. По этой причине на закупку продовольственного зерна государством ежегодно затрачивается значительные валютные средства, а зерно пшеницы собственного производства в больших объемах используется на фуражные цели.

Дальнейший рост производства зерна и улучшение его качества наиболее актуальная задача агропромышленного комплекса Республики Беларусь. Особое внимание должно быть обращено на получение ценного по качеству зерна озимой пшеницы. Данные научных учреждений, опыт передовых хозяйств республики показывает, что увеличить производство зерна можно лишь при широком внедрении в хозяйствах интенсивных технологий возделывания озимой пшеницы (К.В. Коледа, М. Ф. Фурман, 2004).

Гродненским ГАУ за 1995 — 2000 гг. сельскохозяйственному производству рекомендовано 5 новых сортов озимой продовольственной пшеницы для возделывания по интенсивным технологиям: Гродненская 7, Гродненская 23, Дитва, Свитанак, Городничанка (К.В. Коледа, 2004).

И.Г. Калиненко (1981) отмечает невозможность создания одного идеального сорта для всех времён и условий, для разных почвенноклиматических зон, но для конкретных условий той или иной почвенно-климатической зоны, сложившегося в данное время уровня культуры земледелия и агротехники создавать сорта идеального типа или, по крайней мере, близкие к ним можно и нужно сейчас.

В начале 70-ых годов в Беларуси наблюдалась активизация исследований по селекции озимой пшеницы. Главная задача этих исследований заключалась в создании высоко продуктивных, отзывчивых на удобрения сортов способных в условиях производства обеспечить урожайность зерна на уровне 50 и более ц/га. В последние годы были районированы белорусские сорта озимой пшеницы (Березина, Надея, Сузорье, Пошук и др.), урожайность которых на отдельных сортучастках в благоприятные годы превышала 60 ц/га (Коледа К.В. 1999).

Решение проблемы производства продовольственного зерна озимой пшеницы имеет важное практическое значение, так как позволит сократить его импорт и тем самым сберечь валютные средства для других нужд народного хозяйства (К.В. Коледа, 1997).

Среди множества факторов обеспечивающих благоприятную перезимовку растений озимой пшеницы, основным является их способность переносить низкие температуры. П. П. Лукьяненко (1962) писал, что в селекции на зимостойкость нужно решить две наиболее важные задачи: выйти за предел морозостойкости мягкой пшеницы и затем сочетать это свойство с высокой урожайностью, устойчивостью к наиболее агрессивным болезням и другими хозяйственно-ценными признаками.

К числу важнейших и ведущих факторов, определяющих стабильность высоких сборов зерна, является устойчивость озимой пшеницы к низким отрицательным температурам, так как именно они могут свести на нет урожайность. В связи с этим селекционеры в зоне своей деятельности постоянно пытаются обеспечить определенный уровень морозои зимостойкости сорта, гарантирующий успешную зимовку растений. По этому поводу академик В. Н. Ремесло (1975)отмечал, что какими бы положительными качествами не обладал сорт, если он в условиях конкретной зоны не проявляет достаточной морозои зимостойкости, он не может быть рекомендован производству. И тем не менее по данным В. Н. Мусича (1988) приходится констатировать, что запас прочности у преобладающего большинства создаваемых в последние годы сортов озимой пшеницы минимальны. Об этом свидетельствуют результаты изучения морозостойкости сортов, поступающих в государственное сортоиспытание.

Так из числа созданных в различных селекцентрах за последние годы сортов только 30% отвечали параметрам зимостойкости, намеченным в долгосрочных программах.

Поэтому созданию новых сортов озимой пшеницы, адаптированных к неблагоприятным условиям перезимовки и низким отрицательным температурам в том или ином регионе, следует уделять особое внимание (К.В. Коледа, 1999).

Особо подчеркнуть надо то, что какими бы положительными качествами не обладал сорт, если он в условиях конкретной зоны не проявляет достаточной морозоустойчивости и зимостойкости он не может быть рекомендован производству, так как возделывая его нельзя добиться стабильных и высоких урожаев (В.И.Пономарев, 1975).

Важная предпосылка формирования высоких урожаев озимой пшеницы при хорошем качестве зерна — устойчивость растений к полеганию. Повышение устойчивости к полеганию достигается преимущественно за счет укорачивания стебля путём вовлечения в гибридизацию сортов-доноров короткостебельности. Белорусские селекционеры в последние годы путём отбора из гибридных популяций, полученных с участием таких сортов, создали перспективные линии и сорта, сочетающие высокую урожайность с коротким стеблем. В селекции на устойчивость к полеганию в качестве исходного материала могут также служить короткостебельные мутанты, полученные искусственно с помощью экспериментального мутагенеза.

Необходимо отметить, что в процессе селекции короткостебельных сортов озимой пшеницы селекционерами была обнаружена отрицательная корреляция между зимостойкостью и короткостебельностью растений, которые не позволяет эффективно создавать зимостойкие сорта этой культуры. В этой связи необходим научный поиск других источников устойчивости к полеганию, генетические и селекционные исследования по разработке новых методов создания исходного материала (К.В. Коледа, 1999).

Кроме факторов вызывающих полегание, важную роль играет высота растения. Селекционеры пришли к выводу, что если для достижения высокой урожайности необходимо внесение высоких доз удобрения, то наиболее пригодными для культивирования являются растения карликового типа (А.С. Гилл, 1984).

Успехи современной селекции за последние годы показали, что лучшие сорта пшеницы с высоким потенциалом продуктивности получены на основе различных методов селекции с привлечением разнообразных в генетическом и экологическом отношении сортов. Установлено, по крайней мере, четыре источника короткостебельности, используемых в селекции. Первый — рецессивный ген короткостебельности японского сорта Норин 10. Уже один ген этого сорта снижает высоту стебля до 100−110см. Пример этому сорта Лермо Рохо, два гена Норин 10 снижает высоту стебля до наиболее оптимальных размеров 80−90см. На этой основе выведены многие современные сорта короткостебельной пшеницы (Литвиненко Н.И. и др., 1981).

Необходимо отметить, что селекция на короткостебельность породила ряд проблем. Вследствие ростовых корреляций первые короткостебельные сорта имеют слабую корневую систему и короткий колеоптиль, что снижало их устойчивость к засухе и полевую всхожесть. Короткостебельные сорта имеют более низкую морозостойкость по сравнению с высокостебельными (К.В. Коледа, 1999).

Очень важна селекция на высокое качество зерна. Она включает показатели, характеризующие мукомольные и хлебопекарные свойства зерна: размер зерна и его форму, цвет, твердость, стекловидность, натуру, массу 1000 зерен, зольность, содержание белка, клейковины и ее качества, крахмала, физических свойств теста и др. (К.В. Коледа и др., 1993).

По данным И. К. Коптика (1996) заметно снижение качества зерна пшеницы и необходимо особое внимание при селекции обращать на такой важнейший показатель качества, как содержание сырой клейковины. Зерно мягкой пшеницы, отнесенное к I классу по качеству должно содержать не менее 32% клейковины, ко второму — 28−32%, третьему — 23−28%, четвертому — 8%. При этом зерно I и II класса должно иметь стекловидность не менее 60%.

Очень важно, чтобы выпеченный из муки хлеб был как можно большего объёма, а его мякиш был однородной пористой структуры. Объём хлеба является одним из наиболее важных показателей хлебопекарного качества.(К.В. Коледа, 1999).

Наследственными факторами, определяющими хлебопекарное качество пшеницы, являются качество и количество клейковины, химические свойства крахмала. В Канаде, США и других странах при качественной оценке сортов пшеницы качество и количество клейковины являются основными (Я. Лелли, 1980).

В селекции продовольственной мягкой пшеницы в РБ следует особо выделить направление на повышение показателей технологических и биохимических свойств зерна и на сохранение стабильно высокого его качества в конкретных почвенно — климатических условиях. Сочетание этих направлений поможет обеспечить создание наиболее совершенных сортов.

Общеизвестно, что по технологическим свойствам зерна различают три группы мягкой пшеницы: сильную, среднего качества, и слабую. Наибольшую ценность по качеству зерна имеет сильная пшеница, содержащая не менее 14% белка, сырой клейковины хорошего качества не менее 28% со стекловидностью зерна 60% и более. Сорта сильной пшеницы (улучшатели) имеют свойство сохранять высокие хлебопекарные качества при добавлении 20…40% зерна слабой пшеницы. Сорта средней по силе пшеницы также обладают хорошими хлебопекарными качествами, но не могут быть использованы в качестве улучшателей. Из сортов слабой пшеницы получается хлеб плохого качества (расплывающийся, малого объёма).

Генетическими источниками повышенного содержания белка в селекции озимой мягкой пшеницы в селекционных программах в большинстве стран мира долгое время служили высокобелковые сорта этой культуры. Содержание белка в зерне этих пшениц может находиться на уровне 20…22% и более. Однако, имея такие высокобелковые генотипические источники селекционерам пока не удалось повысить содержание белка в зерне без снижения урожая; более того, не всегда удаётся удерживать его на прежнем уровне.

Основные причины, определяющие уровень накопления белка в зерне — это наличие физиологической обратной зависимости между величиной урожая и содержание белка в зерне. Другой важный фактор, определяющий более высокое содержание белка в зерне высокобелковых сортов — повышенное аттрогирующая способность зерновок этих сортов, то есть способность «притягивать» азотистые вещества из вегетативных органов (А.А Созинов, А. Н. Хохлов, Ф. А. Попереля, 1977).

Важное место в селекции пшеницы занимает выведение сортов устойчивых к болезням и вредителям. Важность селекции растений на устойчивость к болезням и вредителям прежде всего обусловлена колоссальными потерями, которое несет сельское хозяйство от вредных организмов — примерно 25% урожая (Ю.Б. Коновалов, 1990).

Часто селекция служит более эффективным способом борьбы с болезнями и вредителями, чем другие, особенно если учесть, что химические методы вызывают загрязнение окружающей среды и самой продукции, а так же ее удорожание (Ю.Б. Коновалов, 1999).

На ближайшее будущее в селекции озимой пшеницы основным методом остается внутривидовая половая гибридизация с многократным индивидуальным отбором в гибридных популяциях с привлечением достижений биохимической генетики, физиологии, биотехнологии. В гибридизации должны преобладать уже направленные сложные скрещивания с вовлечением родительских форм обладающих высокой сортообразующей способностью. Новые сорта будут короткостебельные с продуктивными многоцветковым колосом, что позволит эффективно использовать плодородие почвы и увеличить долю зерна в растении. Резервом повышения урожайности является снижение потерь от неблагоприятных факторов среды, болезней и вредителей за счет введения в генотип сорта эффективных генов (И.К. Коптик, 1997).

Необходимо отметить, что селекционно-генетическое изучение сортов и гибридов дало возможность селекционерам нашей республики основать морфотип нового сорта озимой пшеницы (И.К. Коптик, К. В. Коледа, 1991). Основные параметры сорта продовольственного назначения: урожайность 85−90 ц/га, высота растений 85−90 см, высокая устойчивость к полеганию и болезням, хорошая зимостойкость, содержание клейковины в зерне 24−26%, смесительная способность муки, твердость эндосперма — твердозернистый, цвет зерна — красный, форма — яйцевидная, качество хлеба — 4,0−4,5 балла, объем 1000−1200 мл. Это будут сорта с оптимумом морфологических признаков, с равномерным кущением, высокой плотности стебля, со средней и высокой крупностью зерна, хорошей озерненностью колоса и интенсивным наливом зерна.

Таким образом, приведенный выше краткий анализ литературных источников по современному состоянию производства зерна озимой пшеницы и проблемам селекции ее в Республике Беларусь позволяет сделать вывод, что народнохозяйственное значение культуры в настоящее время возросло. Во вторых, селекционно-семеноводческая работа с этой культурой ведется с учетом почвенно-климатических особенностей региона. Селекционерами республики создан ряд новых сортов озимой пшеницы, которые по своей потенциальной урожайности значительно превосходят ранее районированные сорта.