Коллекция ВИР — источник исходного материала для перспективных направлений селекции.
Пискунова Т.М. канд. с.-х. наук, ведущий научный сотрудник;
Мутьева З.Ф. научный сотрудник
ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова» (ВИР)
Кабачок и тыква являются ценными овощными культурами благодаря высоким пищевым и диетическим качествам плодов. Россия находится на третьем месте в мире по валовому сбору плодов этих культур, но по урожайности занимает 11 место среди европейских стран. Госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию на территории Российской Федерации, на 2016 год насчитывает 152 сорта и гибрида кабачка и 138 тыквы. Но мало сортов широкого ареала, практически отсутствуют ультраранние сорта, недостаточно сортов тыквы с кустовым габитусом растений.
Коллекция тыквы и кабачка является источником ценных генотипов для решения актуальных задач селекции, насчитывает 2641 образец из 99 стран мира и занимает первое место по численности образцов среди генбанков мира. Наибольшую часть коллекции (более 1500 образцов) составляют селекционные сорта, вторая по численности часть коллекции (более 1 тыс. образцов) местные сорта тыквы. Небольшую, но довольно значимую по научной и селекционной ценности часть (около 50 образцов) составляют гибриды, самоопыленные линии и доноры селекционно важных признаков.
В результате многолетнего изучения коллекционных образцов создана признаковая коллекция, включающая источники ценных селекционных признаков и генетическая коллекция тыквы, в которой представлены образцы по признакам: устойчивость к вирусной мозаике, голосемянность, кустовой габитус растения, мякоть плода типа спагетти, партенокарпия.
Кабачок и тыква являются ценными овощными культурами благодаря высоким пищевым, диетическим, лечебно-профилактическим качествам плодов. Диетические достоинства обусловлены высоким содержанием витаминов С, В 1, В2, В6, РР, Е, каротиноидов (α — и β -каротин, лютеин и зеаксантин), благоприятным соотношением калия и натрия, низкой калорийностью. Особое значение имеют содержащиеся в них пектины, которые связывают и удаляют из организма соли тяжелых металлов, свинца, ртути и радиоактивные элементы. Этим культурам отводится большое значение при производстве продуктов детского питания. По последним данным FAOSTAT (2015 г.), в мире производство плодов тыквы и кабачка составило 246 млн т. Лидерами про производству тыквы являются Китай (7,1 млн т) и Индия (4,9 млн т), Россия производит ежегодно 0,9-1,1 млн т и находится на третьем месте по валовому сбору. Урожайность этих культур в среднем по странам мира составляет около 200 ц/га. Россия, при средней урожайности 200-210 ц/га, в европейском рейтинге, тем не менее, занимает 11 место, значительно уступая Нидерландам (650 ц/га), Испании (более 480 ц/га), Австрии, Финляндии и Польше (более 300 ц/га).
Под кабачками в РФ по данным Росстата (2015 год) занято 27,7 тыс. га, под тыквой 42,68 тыс.га, в структуре посевных площадей овощных культур открытого грунта РФ эти культуры занимают примерно 10% (кабачки 4%, тыква 6%). Основная доля посевных площадей кабачка (70%) находится в частном секторе, 12% в сельскохозяйственных организациях и 18% в фермерских хозяйствах. По тыкве на долю частного сектора приходится 57%, с/х предприятий 13%, фермерских хозяйств 30%. Валовой сбор кабачка в 2015 составил 6258 тыс. ц, тыквы 7443 тыс. ц, большая часть продукции (73%) произведена в частном секторе. Урожайность кабачка в 2015 году составила 231 ц/га, тыквы 189 ц/га [2]. Анализ данных за последние годы показывает тенденцию как увеличения посевных площадей под данными культурами (прирост составил 32%), так и повышение урожайности (13%).
Основной задачей в селекции кабачка и тыквы в настоящее время является создание высокоурожайных гибридов с высокой насыщенностью женскими цветками, устойчивых к болезням (мучнистая роса, пероноспороз, бактериоз, вирусная мозаика). Важным аспектом является холодостойкость, т.к. тыквенные культуры теплолюбивы и очень чувствительны к продолжительному воздействию пониженных температур, которые вызывают различные негативные изменения в ходе метаболических процессов, обуславливают торможение роста растений и задержку их развития, снижают урожайность и качество плодов. В условиях Северо- Запада РФ, наряду с холодостойкостью, определяющим фактором, который способствует получению высоких урожаев тыквы и кабачка, является раннеспелость.
У кабачка особенно важным с точки зрения экономической и хозяйственной ценности является не только формирование раннего урожая, но и дружная его отдача в первый период плодоношения. Признак партенокарпии (завязывание плодов без оплодотворения) очень важен для кабачка в условиях недостаточного опыления (выращивание под пленочными укрытиями, использование сортов преимущественно женского типа цветения, уменьшение популяций насекомых-опылителей или их неактивность при дождливой пасмурной погоде и пониженных температурах). Важной предпосылкой для увеличения производства тыквы и одновременного снижения затрат на ее выращивание является использование сортов кустового типа, позволяющих более длительный период проводить механизированную обработку посевов. Кустовость особенно актуальна для Северо-Запада Нечерноземной зоны РФ, так как в условиях короткого вегетационного периода плетистые сорта не успевают реализовать свой урожайный потенциал. За счет уменьшения площади питания и увеличения густоты стояния растений кустовые тыквы дают больший урожай с единицы площади по сравнению с длинноплетистыми; зачастую они и более скороспелые, так как образуют плоды у основания главного стебля.
Одним из актуальных направлений современной селекции является создание многоплодных сортов тыквы с некрупными (порционными) плодами, которые формируют на растении 6-10 плодов массой 1-2 кг и являются наиболее технологичными при уборке, транспортировке и переработке. В связи со значительным увеличением цен на мировом рынке на семена тыквы для использования в пищу у селекционеров возник интерес к образцам тыквы с крупными семенами. В настоящее время тыква приобретает все большее значение как источник сырья для производства лекарственных препаратов, пищевых добавок и косметических средств. Стоит задача повышения семенной продуктивности, увеличения масличности семян, улучшения жирнокислотного состава масла. Ценным признаком, особенно важным для масличной тыквы является также голосемянность. Одним из признаков, которому уделяется внимание в современных селекционных программах, является отсутствие грубого опушения стебля и черешка. Этому признаку уделяется внимание в связи с тем, что в настоящее время создается много сортов для использования в частном секторе и наличие мягкого опушения стеблей и черешков листьев позволяет избежать повреждения кожных покровов при уходе за растениями и уборке урожая. Важное значение имеет также создание сортов и гибридов с высокими товарными качествами, транспортабельных, имеющих хорошую лежкость.
Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию на территории Российской Федерации, на 2016 год насчитывает 152 сорта и гибрида кабачка, из них 106 отечественной селекции и 46 от зарубежных компаний [1]. Примерно половину всего сортимента (75) составляют гибриды F 1. За последние годы ( годы) в Госреестр включено 69 новых сортов и гибридов кабачка, из них селекции отечественных селекцентров (ВНИИС- СОК, ВНИИО и ВНИИОБ) только шесть. Российские частные селекционно-семеноводческие компании (Гавриш, Поиск, Евросемена, Сембиотек, Седек, Аэлита) включили 46 новых сортов и гибридов. Зарубежные селекционно-семеноводческие компании 21. Сорта и гибриды российской селекции последних включений в Госреестр по количеству представлены примерно поровну, зарубежный сортимент представлен только гибридами. Положительным моментом является наличие большого количества (почти 60%) сортов для товарного производства, но мало сортов широкого ареала, только 21 разрешен для выращивания в 4-х и более регионах. Практически отсутствуют ультраранние сорта, эта категория представлена только одним сортом Ролик, который был создан более 25 лет назад.
По тыкве Госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ, насчитывает 138 сортов, из них наибольшее количество (89 сортов и гибридов) относится к виду крупноплодной тыквы, в меньших количествах представлены твердокорая и мускатная тыквы. Следует отметить, что в последние годы активизировалась работа по созданию новых сортов тыквы: почти 50% сортимента включены в Реестр за последние 5 лет. Однако есть ряд отрицательных моментов. В первую очередь, это малое количество гибридов около 10% от общего числа включенных в Реестр. Сортов и гибридов для товарного производства недостаточно (30% от общего количества). Отсутствуют сорта 1-й и 2-й группы спелости (от очень ранних до ранних). Мало сортов широкого ареала только 8 сортов разрешены к использованию в 4-х и более регионах. Недостаточно сортов с кустовым габитусом растений. Коллекция тыквы и кабачка является источником ценных генотипов для решения актуальных задач, стоящих перед отечественными селекционерами.
Коллекцию тыквы начали формировать в 1920-е годы под руководством и при непосредственном участии Н.И. Вавилова. Сбор коллекционного материала проводился путем мобилизации селекционных сортов Западной Европы и США и привлечения местных сортов России и зарубежных стран, особенно стран древней земледельческой культуры. Первые образцы в коллекцию поступили в 1922 году из ведущих селекционных фирм США, Франции, Англии, Германии. В период годов разнообразный материал местных форм тыквы был привезен из зарубежных экспедиций Н.И. Вавиловым, П.М. Жуковским, С.М. Букасовым, Е.Н. Синской. Важным резервом пополнения коллекций явились экспедиционные сборы в 1950-80-е годы на территории России, Белоруссии, Украины, Молдавии, Закавказских и Среднеазиатских республик. В последние годы идет активная страны, где эти культуры очень популярны среди населения. Вторая по численности группа коллекционных образцов из Северной Америки (преобладают селекционные сорта из США). Достаточно полно представлены в коллекции местные образцы из стран Центральноамериканского и Южноамериканского центров происхождения тыквы (Мексика, Боливия, Перу и др.). Третье место занимают российские образцы, которые представлены поровну местными и селекционными сортами.
Коллекция тыквы ВИР занимает первое место по численности образцов среди генбанков мира, ей нет равных и по уровню генетического разнообразия рода Cucurbita, представленного генотипами из 99 стран мира. Наибольшую часть коллекции составляют образцы, поступившие из европейских стран (540 обр.). Среди них выделяются Франция, Испания, Венгрия и Болгария поступлений место в коллекции занимают образцы из Средней и Центральной Азии, Ближнего и Среднего Востока и Восточной и Юго-Восточной Азии. Среди них выделяются Узбекистан, Индия, Китай и Япония. В коллекции тыквы имеются все пять культурных видов, которые объединяет род Cucurbita L.: тыква крупноплодная C. maxima Duch., тыква твердокорая C. pepo L., тыква мускатная C. moschata Duch. ex. Poir., тыква фиголистная С. ficifolia Bouche, тыква серебросемянная C. mixta Pang.
В нашей стране возделываются три вида: тыква крупноплодная, тыква твердокорая и тыква мускатная. Все разнообразие форм тыквы крупноплодной отнесено к четырем подвидам, тыква мускатная включает шесть подвидов, тыква твердокорая объединяет четыре подвида. Кабачки и патиссоны относятся к кустовому подвиду твердокорой тыквы как разновидности: var. giraumonas Duch. и var. melopepo (L.) Fil. В составе коллекции 2641 образец, из них кабачок 486 и тыква 2077 образцов, патиссон 104 и крукнек 41 обр. Наибольшую часть коллекции (более 1500 образцов) составляют селекционные сорта (как старые, так и современные). Они являются ценным исходным материалом для таких приоритетных задач современной селекции тыквы как создание высокоурожайных, раннеспелых, холодостойких сортов, с кустовым габитусом растения, пригодных для механизированного возделывания, с высокой масличностью и большим выходом семян, с плодами округлой формы, ровной поверхностью и тонкой кожицей, что важно для механизированной технологии переработки плодов. Вторую по численности часть коллекции (более 1 тыс. образцов) формируют местные сорта тыквы, которые служат источником многих ценных генов.
Они характеризуются большим разнообразием по морфологическим, биологическим и хозяйственно ценным признакам и, как правило, представляют собой сложные популяции. Высокая приспособленность к не всегда благоприятным агроэкологическим условиям определяет их значительную селекционную ценность как источников устойчивости к различным биотическим и абиотическим факторам. Небольшую, но довольно значимую по научной и селекционной ценности часть (около 50 образцов) составляют гибриды, самоопыленные линии и доноры селекционно важных признаков.
Эффективное сохранение и рациональное использование генетических ресурсов тыквы возможно только на основании их всестороннего изучения. Для этого проводятся комплексные исследования, которые включают морфологическое описание образцов по 65 признакам и оценку по 35 биологическим и хозяйственно ценным признакам, а также изучение биохимического состава плодов. Изучение коллекционных образцов тыквы и кабачка проводится в годы с различными условиями, что позволяет наиболее полно выявить диапазон изменчивости признаков, которые лимитируются метеорологическими параметрами и оценить адаптивность образцов. По результатам трехлетнего изучения выделяются образцы, дающие стабильно высокий урожай в течение трех лет. В Пушкинском филиале ВИР условиях естественной эпифитотии проводится скрининг коллекции тыквы на устойчивость к мучнистой росе (возбудитель Sphaerotheca fuliginea Poll.), пероноспорозу, или ложной мучнистой росе (возбудитель Pseudoperonospora cubensis Rostowz.), вирусной мозаике (возбудитель Zucchini yellow mosaic virus).
Поскольку тыква является ценным диетическим и лечебным продуктом, используемым зачастую в сыром виде, очень важным аспектом являются вкусовые качества мякоти и ее биохимический состав.
В отделе биохимии ВИР ежегодно проводится оценка образцов тыквы по содержанию ценных питательных веществ. Определено содержание в плодах сухого вещества, сахаров, аскорбиновой кислоты, каротина и каротиноидов, пектинов и протопектинов, органических кислот, аминокислот, жирных кислот, спиртов, фенольных соединений. В результате многолетнего изучения коллекционных образцов по комплексу признаков создана признаковая коллекция, которая включает образцы по признакам: раннеспелость, высокая урожайность, холодостойкость, устойчивость к мучнистой росе, пероноспорозу, вирусной мозаике, галловой нематоде, многоплодность, женский тип цветения, мягкое опушение листьев и черешков, высокие вкусовые качества, ценный биохимический состав.
В результате углубленного изучения и расчленения популяций, отбора стабильных линий, различающихся по комплексу признаков, идентификации генов, контролирующих определенные признаки, сформирована генетическая коллекция тыквы, в которой представлены образцы по следующим признакам: устойчивость к вирусной мозаике арбуза ген Wmv (1 обр.), голосемянность (отсутствие лигнификации семенной оболочки) ген n (22 образца); кустовой габитус растения ген Bu (40 образцов), мякоть плода типа спагетти ген sp (6 обр.), партенокарпия (16 образцов и 14 линий). Генетическая коллекция маркерных признаков включает следующие признаки: желто-зеленые молодые листья (виресценс) ген v (2 образца), розеточный лист ген ro (1 обр.).
Коллекция кабачка и тыквы ВИР им. Н.И. Вавилова является источником ценного исходного материала, использование которого позволяет ускорить селекционный процесс и сократить затраты при выведении новых сортов и гибридов.