Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур в Казахстане

растениеводство селекция гибрид урожайность В решении задач современного растениеводства, в устойчивом росте его продуктивности, рентабельности значительны роль селекции и ускоренное использование новых сортов и гибридов в производстве. Вклад селекции в повышении урожайности за последние десятилетия оценивается в 30−70%, а с учетом изменяющегося климата роль её будет возрастать. Т. е. решение продовольственной безопасности страны, устойчивое развитие сельского хозяйства в значительной степени зависит от развития селекции и семеноводства.

Главный принцип мирового растениеводства — быстрая сортосмена, сортообновление и научно-обоснованное семеноводство. Поэтому селекционно-семеноводческая работа является непрерывным процессом. Практика сортосмены показывает, что в связи с допуском новых сортов яровой пшеницы более интенсивного типа повышение урожайности достигает 3−5 ц/ га (данные России). В производстве Республики Казахстан не соблюдаются экономически обоснованные сроки сортосмены и сортообновления. Сорт, многократно пересеваемый, не раскрывает биологический потенциал и постепенно теряет ведущую роль в увеличении производства продукции, снижает конкурентные преимущества по качеству на внутреннем и мировом рынке.

Урожайность практически всех основных культур находится на низком уровне в сравнении с мировыми показателями. Например, урожайность зерновых культур в Казахстане составляет, в среднем, всего 12−15 ц/га. Это, в основном, обусловленно крайней засушливостью климата, недостаточным ассортиментом сортов и другими факторами.

Селекция в Казахстане представлена, в основном, институтами АО «КазАгроИнновация» МСХ РК, которые имеют большой научный задел и потенциал по созданию сортов основных сельскохозяйственных, плодовых и др. культур. В настоящее время селекционные работы в системе АО «КазАгроИнновация» (КАИ) проводятся в 13 НИО и 6 ОПХ в 10 регионах по 39 видам с/х культур. Негосударственные селекционные учреждения представлены не широко (н-р, Фитон, ОПХ «Масличные культуры» и др.).

Как показывает практика последнего десятилетия, ежегодно ученые республики создают около новых 25 — 30 сортов и гибридов, с учетом имеющихся генофонда и наработанного материала в разных селекционных питомниках.

Однако, низка результативность селекции по масличным, крупяным, зернобобовым культурам, сахарной свекле, что приведет к обеднению сортового потенциала в производстве и отсутствию сортосмены, зависимости от селекции других стран, причем возникнет необходимость выплаты «роялти» за использование зарубежных сортов.

За последние 10 лет допущено к использованию 200 сортов селекции НИО КАИ. На текущий период в Государственный реестр селекционных достижений РК допущено к использованию в производстве более 1200 сортов сельскохозяйственных культур, и только около 50% сортов — это достижения отечественной селекции.

Для сравнения. В системе Россельхозакадемии 42 селекционных центра, ежегодно создаются от 300 до 400 новых сортов и гибридов. Всего за период с 1991 по 2009 годы было включено в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, 1214 сортов и гибридов зерновых культур.

После допуска в производство сорта основной задачей является его ускоренное размножение для занятия посевных площадей. В 2011 году площади под отечественными сортами зерновых культур составили около 6,8 млн. га. При этом значительная доля площадей в северных областях занята сортами яровой пшеницы омской селекции Несмотря на определенные успехи, отечественные высокоурожайные сорта пшеницы, ячменя, риса, гибриды кукурузы и других зерновых культур генетически недостаточно защищены от таких заболеваний как фузариоз колоса, пыльная головня, пузырчатая головня, корневые гнили и др. Использование в производстве восприимчивых к болезням и вредителям и генетически близких по устойчивости сортов может привести к эпифитотиям. Селекция на устойчивость к болезням и вредителям требует постоянного поиска форм устойчивости растений к новым видам и расам возбудителей, закрепления генов устойчивости в генотипе, совершенствования технологий возделывания.

Сохраняется тенденция преобладания в посевах республики доли среднеи позднеспелых растений. Доля раннеспелых зерновых культур составляет лишь 5−7%. Современные сорта и гибриды культур часто не обладают качеством выходной продукции для переработки, транспортировки и т. д.

Отечественная селекция овощных и бахчевых культур уступила свои позиции иностранной. Импорт семян овощных и бахчевых культур составляет порядка 80% от общего объема рынка, причем очень высока их цена. Неуклонно растут площади овощей в защищенном грунте. Следует развивать собственную селекцию этих культур, в т. ч. для закрытого грунта.

Программа диверсификации растениеводства рассматривает масличные культуры как наиболее перспективную альтернативу зерновым. Определяется это как рыночными, так и технологическими факторами. Необходимо развивать селекцию высокопродуктивных сортов и гибридов масличных культур: раннеспелых гетерозисных гибридов подсолнечника, безэруковых и низкоглюкозинолатных сортов рапса и горчицы сарептской, раннеспелых сортов сои с контролем жирнокислотного состава масла и др.

Основными нерешенными проблемами селекции сои также являются недостаточная устойчивость современных сортов к засухе и переувлажнению, болезням и вредителям, растрескиванию бобов, для позднеспелой группы — устойчивость к пониженным температурам в период прорастания.

В связи с приоритетностью развития животноводства необходимо расширять посевные площади кормовых культур, что делает актуальным развитие их селекции и семеноводства. Стоимость семян и сена многолетних трав также остается высокой, что экономически оправдывает посев однолетних и многолетних трав.

Рыночная экономика диктует новые требования к садоводству и виноградарству. Основным из них является то, что увеличение валового производства плодов, ягод и винограда должно осуществляться не только за счет расширения площади насаждений, но и за счет интенсификации отрасли на основе правильной сортовой политики, современных технологий и др. Основополагающим является научно-обоснованное размещение пород и сортов по различным природным зонам, что диктует наличие их широкого ассортимента.

Очень важна системная государственная поддержка селекции и семеноводства, т.к. селекция требует значительных финансовых ресурсов. Недостаточное финансирование программы оставит результативность селекции растений на прежнем уровне, приведет, в конечном итоге, к зависимости страны от сортов зарубежной селекции. К тому же, практика показывает, что сорта сельскохозяйственных культур, созданные в других странах, не адаптированы к условиям Казахстана, а в республике существуют около 60 уникальных природных ниш. Например, сорта, завезенные из России, в отдельных случаях могут быть более продуктивными, однако, по качественным показателям, они уступают отечественным. Поэтому нужно развивать собственную селекцию растений, технологии, специфичные к природно-климатическим условиям страны.

Так, в России приняты меры по развитию селекции во исполнение поручения Президента Российской Федерации об обеспечении с/х товаропроизводителей отечественными семенами в объеме не менее 75% потребности. Принята Стратегия развития селекции и семеноводства с/х культур на период до 2020 года с планируемым объемом финансирования 263,14 млрд руб. Будет создано 2710 новых сортов и гибридов, разработано 905 генетических, биотехнологических и селекционных методов для ускорения создания сортов, 935 современных технологий семеноводства и возделывания с/х культур, подготовлены около 1000 докторов и кандидатов наук.

Т.о., создание новых сортов сельскохозяйственных культур с высокой урожайностью, необходимыми параметрами качества, устойчивостью к неблагоприятным факторам среды всегда актуально и является непрерывным, длительным (до 12−15 лет, а для плодовых — до 20 лет) и трудоемким процессом. Необходимость селекции связана не только с продовольственной безопасностью, но и с глобальным изменением климата, а именно, его потеплением, засушливостью. Установлено, что в последние десятилетия температура земли повышается в среднем на 0,01градус за десятилетие.

Поэтому нужны новые подходы для ускорения селекции. Сегодня в развитых странах мира в селекции растений активно применяются достижения современной молекулярной биологии и генетики. Для успешной селекции важно маркирование хозяйственно-ценных признаков и возможность проводить отбор ценных генотипов не по фенотипической оценке, а на основе прямой генетической информации на ранних стадиях развития растения. Это сокращает время отбора и обеспечивает экономию материальных ресурсов и трудовых затрат.

Уже сегодня известен ряд примеров эффективного использования ДНК-маркёров в молекулярно-генетических исследованиях и селекции зерновых, зернобобовых, бобовых и овощных культур. Во многих селекционных центрах мира разработаны стратегии использования молекулярных маркеров на данных секвенирования генома растений, наличия значительного количества маркеров хозяйственно-ценных признаков.

Биотехнологии дают возможность правильно управлять огромным массивом генной — и биоинформации, вести постоянный поиск новых важных признаков и генов, влияющих на определенные свойства. Такие новейшие клеточные технологии, как ДНК-диагностика, метод гаплоидов сокращают процесс получения новых сортов и дают возможность соответствовать требованиям рынка, более оперативно откликаться на нужды перерабатывающей, пищевой промышленности и смежных отраслей сельского хозяйства. В мире активно ведутся как в растениеводстве, так и в животноводстве работы по созданию «библиотеки генов». Используя ДНК-маркеры, уже на начальном этапе селекции ученые получают возможность планировать новые признаки и свойства, сокращать сроки исследований, выбирать нужные линии.

В НИО Казахстана разработан ряд технологий с участием методов генетики, физиологии и биохимии растений, биотехнологии.

Сорта и гибриды с.-х культур идентифицированы по запасным белкам. На их основе показана гетерогенность сортов зерновых и зернофуражных культур, т. е. наличие в сорте нескольких биотипов, что служит основой их адаптивности в различных природно-климатических условиях. Кроме того, идентификация по запасным белкам позволила паспортизировать казахстанские сорта, что очень важно при защите интеллектуальной собственности.

В области биотехнологии: отработаны методы гаплоидной технологии, сомаклональной вариации зерновых, зернофуражных, зернобобовых культур, микроклонального размножения сахарной свеклы, картофеля, лекарственных растений. На основе методов гаплоидной технологии созданы сорта зерновых и зернофуражных культур как Нуреке, Байтерек, Акжол, Бастама и др., занесенные в Государственный реестр селекционных достижений.

Созданы признаковые коллекции с.-х. культур с использованием методов молекулярной биологии. Использование молекулярных маркеров позволяет дифференцировать сорта по их генетической основе.

Создана единая информационная база имеющегося генофонда с/х культур согласно международным дескрипторам по морфо-физиологическим, селекционным признакам и с генетической характеристикой сорта, вида для использования специалистами различных дисциплин при привлечении образцов из генофонда.

Широко используются биотехнологии в области плодоводства. Создается банк гермоплазмы плодово-ягодных культур и винограда в асептических условиях in vitro. В 2011 г. коллекция in vitro достигла около 400 сортов плодовых, ягодных культур и винограда. Проведены исследования по оптимизации условий хладохранения и криоконсервации спящих зимующих почек в жидком азоте, режимов вывода тканей из состояния глубокого охлаждения и регенерации из них целых растений. Оптимизированы условия криоконсервации изолированных почек винограда в жидком азоте (-196°С).

В области виноградарства созданы генетические карты в виде ДНКпрофиля 7 сортов винограда по 10 молекулярным маркерам. Выращено 4 тыс. шт. суперэлитных саженцев винограда на основе микроклонального размножения, которыми заложен суперэлитный маточник на площади 2 га.

Согласно поручению Главы государства принимаются в республике меры по возрождению национального бренда — сорта яблони Апорт. Оптимизированы этапы микроклонального размножения (ведение в культуру тканей, регенерация апексов и пролиферация). Определены оптимальные сроки взятия проб с маточных деревьев по фенофазам развития для микроклонального размножения. Получены пробирочные растения in vitro и переведены на этап ризогенеза. Отобраны 35 перспективных форм Апорта и заложены сады на 16 га в двух хозяйствах Алматинской области.

В рамках проекта «Создание и использование картирующих популяций ячменя с участием диких сородичей» учеными Международного центра ИКАРДА и КазНИИ земледелия и растениеводства испытаны около 200 номеров ярового ячменя контрольного и конкурсного питомников института в уникальных экстремально засушливых условиях Сирии. Впервые с учеными ИКАРДА изучено содержание b-глюкана в зерне, как пивоваренного критерия, в коллекции ячменя. Выделены образцы по комплексу признаков, которые используются в селекции в качестве родительских форм на конкретный признак. Получены 180 дигаплоидных линий на основе H. spontaneum для создания картирующих популяций ячменя.

Значимая работа проводится с Международным институтом картофеля (СИП) и Региональным центром по овощным культурам — AVRDS по региональному сортоиспытанию овощных культур. Значительная поддержка оказывается СИП для формирования гермоплазмы картофеля.

В рамках проекта в 2010 году в Госреестр РК включено 3 совместных с AVRDS новых сорта перца. В 2011 — 2012 гг.: проводится сортоиспытание 17 образцов салата, сои и китайской капусты; испытываются в ГСИ еще 2 новых совместных сорта перца, 1 — овощного маша, 1- овощной сои.

В республике картофель возделывается на площади 160−170 тыс. га. Урожайность составляет около 15 т/га. Увеличение валового сбора и уровня рентабельности картофелепроизводящих хозяйств в условиях рыночной экономики невозможно без повышения урожайности культуры. Одним из основных причин низких урожаев является отсутствие высококачественного семенного картофеля. Как вегетативно размножаемая культура, картофель в клубнях накапливает возбудителей вирусных, грибных и бактериальных болезней. Урожайность при этом снижается на 40−50%, а потери клубней при хранении могут достигать 15−20%. Наиболее вредоносными являются вирусные болезни.

В связи с этим, основная задача в настоящее время — организация в республике семеноводства картофеля на безвирусной основе для роста урожайности картофельных плантаций. Для получения оздоровленного исходного материала картофеля широко используются методы биотехнологии (микроклональное размножение). В настоящее время ведением первичного семеноводства картофеля занимаются научные учреждения, входящие в состав АО «КазАгроИнновация», где имеются биотехнологические лаборатории.

В рамках бюджетной программы МСХ РК в Казахском НИИ картофелеводства и овощеводства построен завод по производству безвирусных миниклубней картофеля. Это биотехнологический комплекс с высокотехнологичными научными приборами, оборудованием и теплицей (1,2 га) будет производить высококачественный оздоровленный семенной материал картофеля. Завод по производству миниклубней окажет влияние на развитие рынка семенного картофеля, привлечет покупателей оздоровленного от вирусных и других болезней, качественного семенного материала. Производство миниклубней на современном комплексе имеет ряд преимуществ. Обеспечит высокое качество семян, норма расхода при этом снижается в 7−10 раз, затраты на транспортировку и хранение — 5−10 раз, чем обычными семенными клубнями, урожайность культуры повысится, в среднем, в 1,5−2,0 раза. Вместо сложившейся в настоящее время 4−5- летней схемы элитного семеноводства, при которой идет повторное заражение вирусными и другими болезнями, будет обеспечена 2−3-годичная схема, гарантирующая высокое качество семян. В результате урожайность картофеля в республике будет увеличена до 1,5−2,0 раза.

Технология мини-клубней позволяет массово размножить и быстро внедрить в производство новые высокопродуктивные сорта картофеля казахстанской селекции (Астана, Ауыл, Альянс, Жанайсан, Жуалы, Карасайский, Когалыу, Нэрли, Тамаша, Тохтар, Улан, ?ш?о?ыр и мн.др.). Из 60 сортов картофеля, районированного в Казахстане, 50% - отечественной селекции. Спрос на отечественные сорта увеличивается, однако низкий коэффициент размножения при традиционной технологии сдерживает размножение и внедрение этих новых сортов.