Практические достижения экспериментальной полиплоидии

Первые практические достижения экспериментальной полиплоидии были достигнуты у коксагыза. Созданный М. С. Навашиным и Е. Н. Герасимовой с помощью колхицина тетраплоидный сорт ТН в короткие строки был районирован и в 1951 г. уже занимал площадь около 10 тыс. га. Наша страна очень нуждалась в каучуке - тогда еще его не производили искусственным синтезом, а покупать сырье за рубежом было дорого. Новый сорт отличался скороспелостью, повышением размера и энергии прорастания семян, увеличением поперечников млечников и более сбежистой формой корня, возрастанием на 60% массы корней и большим содержанием в них каучука. Каучук из полиплоидов отличался улучшенными техническими свойствами.

Наиболее значительны результаты использования метода полиплоидии в селекции сахарной свеклы. Вначале были экспериментально созданы тетраплоидные формы. Они отличались от исходных диплоидов более мощными широкими листьями, несколько большим размером корнеплодов. И все же существенных преимуществ по урожаю корнеплодов и содержанию сахара не было.

Совершенно случайно ученые получили триплоидные растения свеклы. В истории их возникновения сыграла роль скорее коммерческая, чем научная сторона. Так как создание тетраплоидов связано с экономическими затратами на обработку растений колхицином, отбор и поддержание тетраплоидов выполнением цитологического контроля, коммерческая фирма, имеющая тетраплоиды, решила пускать в продажу и передавать другим организациям не тетра-, а триплоиды, которые стерильны и не дают потомства. Для этого канадские ученые Ф. Пито и И. Бойс впервые в 1940 г. опылили тетраплоиды пыльцой диплоидных растений. Собранные с тетраплоидов триплоидные семена высеяли в поле. Оказалось, что у триплоидов больше масса корнеплодов, больше содержание в них сахара и, следовательно, сбор сахара с гектара, чему тетраплоидных форм и диплоидных сортов. Успех триплоидии у свеклы был явным.

С тех пор селекционеры разных стран, выращивающих сахарную свеклу, интенсивно работали над созданием триплоидных гибридов. Она вполне этого стоила. Триплоиды на 10-15% превосходили лучшие диплоидные сорта по сбору сахара с гектара. Внедрение полигибридов свеклы в производство в Краснодарском крае дало возможность получить дополнительно за несколько лет около 1,5 млн ц сахара на общую сумму свыше 50 млн руб. Стоимость дополнительной продукции от использования полиплоидных сортов белоцерковских селекционеров составляла ежегодно более 70 млн руб.

Довольно удачно применение полиплоидии в селекции кормовых культур, у которых используют корнеплоды и вегетативную массу. Полиплоидные сорта кормовой свеклы, как и сахарной, отличаются высоким урожаем и повышенным содержанием сухих веществ в корнеплодах. Еще больше увеличение продуктивности при гибридизации на полиплоидном уровне сортов сахарной и кормовой свеклы. Такие гибриды превосходят сорта сахарной и кормовой свеклы по выходу сухих веществ с гектара.

Созданный в короткий срок тетраплоидный гибрид турнепса Сириус был внедрен в производство в Швеции. Продуктивность Сириуса превосходит продуктивность лучших диплоидных сортов на 12%. У тетраплоидов большие и хорошо сформированные корни средней длины. Ценные сорта полиплоидов созданы также у редьки, кочанной и кормовой капусты. У них выше, чем у диплоидных сортов, урожайность, содержание витамина С и сахарозы.

Успешно идет применение полиплоидов в селекции трав. Широкое распространение в производстве получили тетраплоидные сорта клевера в Швеции, Дании, Венгрии, Чехословакии, Польше, Финляндии. Шведские тетраплоидные сорта Улва и Pea превосходят по урожаю зеленой и сухой массы лучшие диплоидные сорта в первый год укоса на 10%, во второй - на 30-50%. Тетраплоиды отличаются высокой кормовой ценностью, хорошей зимостойкостью, продолжительным вегетационным периодом, большей устойчивостью к мучнистой росе и корневой гнили. Тетраплоидный клевер - хороший медонос, он содержит в полтора-два раза больше нектара, чем диплоидный. Ценные сорта тетраплоидного клевера созданы в нашей стране.

Из зерновых культур лучшие результаты получены у озимой тетраплоидной ржи. Первые тетраплоиды были созданы в Германии и Швеции еще в 30-е годы. Высокопродуктивные тетраплоидные сорта ржи Петкусская, Дубль-Сталь и Ваза 11 высеваются в производственных условиях Германии, Швеции, Канады. После многократных отборов удалось существенно повысить плодовитость ржи и довести ее до 80% против 90 у диплоидов. Урожайность тетраплоидов на 30% и больше превышает урожайность диплоидных сортов. Тетраплоидные зерна гораздо лучше прорастают, образовавшиеся из них растения имеют хорошую продуктивную кустистость и высокую зимостойкость.

У тетраплоидной ржи прочная солома. Содержание белка в зерне, выход муки, ее качество и объем хлеба тоже лучше, чем у диплоидной. В нашей стране большим успехом пользуется тетраплоидный сорт ржи беларусских селекционеров Белта. Его широко высевают на полях Беларуси и Украины. Создана многолетняя тетраплоидная рожь с культурным типом колоса, крупным зерном, высокой устойчивостью к мучнистой росе и бурой ржавчине.

Получены тетраплоиды у различных сортов гречихи. Средний урожай зерна растения тетраплоидных форм в три раза превысил урожай диплоидных растений. К положительным качествам тетраплоидов относятся крупность, малая осыпаемость семян, большое количество плодоносящих побегов, мощное развитие растений. Метод экспериментальной полиплоидии применяют у кукурузы, сорго, проса, сои, риса. Но в связи с пониженной плодовитостью и по ряду других причин производственных сортов у них нет.

Прекрасны результаты полиплоидной селекции у арбуза. Впервые созданные в Японии триплоидные арбузы (скрещиванием индуцированных тетраплоидов с диплоидами) в короткое время превратились в ценные коммерческие сорта. Они нашли применение и в Венгрии. Главное достоинство триплоидных арбузов - высокая урожайность, отличные вкусовые и товарные качества. Триплоидные арбузы стерильны, значит бессемянны. А это не так уж и плохо, если вспомнить белые и темные зерна, которые нам приходится удалять, разрезав арбуз. Триплоиды в меньшей степени поражаются грибным заболеваниям - вилтом - и значительно лучше хранятся. Практические успехи использования полиплоидии достигнуты для дыни и огурцов. Триплоидные огурцы превышают по урожаю диплоидные сорта на 13%, раньше созревают, долго не портятся и при этом хорошо сохраняют окраску и вкусовые качества при хранении.

Важное производственное значение имеют отобранные естественные или полученные экспериментально полиплоиды плодовых. У тетраплоидных, особенно триплоидных яблони и груши более мощные деревья, крупнее плоды и лучше вкусовые качества, чем у диплоидных. Триплоиды содержат высокий процент витаминов в плодах, более устойчивы к болезням и холоду. Известны тетраплоидные и триплоидные формы цитрусовых (лимонов, апельсинов, мандаринов). У них значительно больше размеры плодов, выше сахаристость. Наиболее морозоустойчивыми оказались триплоидные растения. Выделена триплоидная крупноплодная алыча, эффективна полиплоидия у винограда. У экспериментально полученных и отобранных в природе тетраплоидных форм более крупные грозди и ягоды, прекрасные вкусовые качества, плотнее мякоть ягод, а это способствует лучшей сохранности при транспортировке. Триплоидные сорта более скороспелы, без семян.

Большой интерес представляют искусственно созданные полиплоидные формы лекарственных растений. Тетраплоиды мака снотворного содержат на единицу сухой массы вдвое больше морфина, чем исходные диплоидные формы. У тетраплоидов многолетних форм ромашки более толстые стебли и листья. Процент пиретрина в цветках тетраплоидов вдвое выше по сравнению с диплоидами. Полиплоидия способствовала повышению содержания азулена у тысячелистника и рутина у гречихи посевной, увеличению количества эфирных масел у шалфея мускатного и лаванды.

Довольно распространена спонтанная и индуцированная полиплоидия у декоративных растений. Почти все важнейшие цветочные культуры - георгины, гиацинты, нарциссы, гладиолусы, розы, хризантемы - в мировом ассортименте представлены главным образом полиплоидными сортами. Полиплоидия способствует улучшению признаков и свойств, ценных для цветоводства: гигантский рост, более крупные и яркие цветки, махровость, продление периода цветения, аромат, лучшая сохранность при транспортировке. Вот почему искусственная полиплоидия стала одним из основных направлений селекционных работ крупнейших цветоводческих фирм мира. Под влиянием полиплоидии улучшились декоративные признаки у дикорастущих растений, увеличилось варьирование окраски соцветий герберы, герани.

Полезна полиплоидия у древесных растений. Полиплоиды отличаются большой экологической приспособленностью, значительными размерами. Гигантские формы триплоидной осины найдены в Швеции и в нашей стране. Триплоидная осина превосходит диплоидную на 36% по объему древесины, имеет более выравненный ствол и во много раз меньше повреждается вредителями. Большая продуктивность у тетраплоидной березы, ольхи, вяза. Практическую ценность представляют триплоидные формы шелковицы благодаря высоким кормовым качествам их листа для шелкопряда, большей устойчивости по сравнению с диплоидами к холоду и различным заболеваниям.

Преобладающая часть упомянутых полиплоидных растений аутополиплоиды. Но несомненна польза и от аллополиплоидов. Примером может служить пшеница. Род ее представлен видами, образующими полиплоидный ряд из 14, 28 и 42 хромосом. Наибольшее распространение имеет 42-хромосомная пшеница тритикум вульгаре. Гексаплоидные пшеницы отличаются высокой урожайностью и зимостойкостью, в то время как диплоидные и тетраплоидные оказались на более низком уровне в эволюционном приспособлении. Рассматривая такие особенности мягкой пшеницы, обеспечивающие ей более широкое распространение благодаря большему числу хромосом, А. Р. Жебрак экспериментально расширил полиплоидный ряд в роде пшеницы за пределы 42 хромосом. Он получил 56- и 70-хромосомные пшеницы. Таких типов пшениц сама природа не создавала. Новые формы имели целый ряд положительных качеств для возделывания на полях.

К естественным аллополиплоидам относятся также люцерна, тимофеевка, слива.