Г.И. Таранухо Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

Мутационные изменения  постоянно  происходят в природе и служат одной их основных предпосылок эволюции органического мира,  так  как они связаны с наследственной основой организмов и передаются следую­щим поколениям.  Первый естественный мутант был  обнаружен  немецким аптекарем Шпрингером,  который  более 400 лет тому назад в 1590 году нашел измененную форму чистотела с сильно  рассеченными  листьями  и лепестками цветков. У французского садовода в 1761 году появился экземпляр земляники с цельнокрайними листьями, который существует и до сих пор как отдельная разновидность. Подобные примеры были описаны в разное время и на других видах растений.

Ч. Дарвин в теории эволюции этот вид изменчивости назвал неопре­деленным, затрагивающим любые признаки и свойства живых организмов и передаваемый по наследству.  В связи с этим он отнес его к числу ос­новных факторов эволюции.

И.И. Герасимов в 1889 г. экспериментальным путем получил измене­ния кариотипа нитчатой водоросли спирагиры путем воздействия шоковых температур. Через 10 лет Коржинским была опубликована книга с много­численными примерами возникновения и использования мутационных изме­нений в  практической  деятельности человека.  Затем в 1901 году голландским ботаником Гюго де Фризом было дано теоретическое объяснение явлению мутаций и предложена мутационная теория.

Г.С. Филипповым и Г.А. Надсоном в 1925 году были получены  экспери­ментальные мутанты  дрожжей,  Л.Н. Делоне  и А.А. Сапегин воздействием излучений вызвали наследственные изменения у пшеницы,  Стадлер в США провел аналогичные эксперименты на кукурузе. В.В. Сахаров и М.Е. Лоба­шев доказали возможность получения мутаций  воздействием  химических веществ.

Дальнейшее развитие и использование экспериментального  мутаге­неза было  направлено не только на углубление теоретических исследо­ваний, но и на практическое применение этого метода  в  селекционном процессе. Особые  заслуги в получении ценных штаммов для микробиоло­гической промышленности принадлежат С.И. Алиханяну и А.И. Раппопорту в разработке и использовании химических супермутагенов в селекции рас­тений.

В качестве физических мутагенов применяются рентгеновские лучи, гамма-излучения радиоактивных веществ.  Наследственные изменения мо­гут вызывать ультрафиолетовый свет, шоковые температуры. Из химичес­ких мутагенов  наиболее  широко  применяют  нитрозо-метил   мочевину (НММ), нитрозо-этил  мочевину  (НЭМ),  диметилсульфат (ДМС),  этилен имин (ЭИ) и другие вещества,  способные в десятых и сотых долях про­центов раствора вызывать изменения наследственного материала.

В результате мутагенеза возникают генные,  хромосомные и геном­ные мутации,  связанные с потерей,  удвоением, вставками, изменением порядка чередования нуклеотидов в молекулах ДНК;  транслокацией, ин­версией, дупликацией,  нехватками отдельных участков хромосом; изме­нением количества хромосом в виде гаплоидии, анеуплоидии и полиплои­дии.

Искусственные мутации можно вызвать при  облучении  физическими мутагенами сухих  или набухших семян различными дозами радиации от 1 до 100 тыс. кр. Для каждого вида растений необходимо подбирать экспе­риментальным путем оптимальные дозы,  так как чувствительность обра­батываемых объектов является различной.  Малые дозы облучения в большинстве случаев носят стимулирующий характер, а большие приво­дят к нежелательным и даже губительным результатам.  Состояние обра­батываемых семян также имеет существенное значение.  Набухшие семена оказываются в несколько раз чувствительнее по  сравнению  с  сухими. Получение экспериментальных мутантов может осуществляться и во время роста растений на специально построенных гамма-полях или при исполь­зовании для питания растений радиоизотопов фосфора Р³², кобальта Со⁶⁰ и других радиоактивных веществ. Мутации могут возникнуть при воз­делывании сельскохозяйственных культур на почвах загрязненных радио­нуклидами. Мутации в этих случаях, как правило могут возникать в про­цессе формирования генеративных органов,  прохождении мейоза и всего процесса гаметогенеза.

Химические мутагены  применяются в 0,01-0,10 %-ной концентрации для намачивания семян в течение нескольких часов с последующей  про­мывкой их в проточной воде.

В первом и последующих поколениях мутантов необходимо проводить работу с особой тщательностью, так как проявление мутационной измен­чивости имеет определенные особенности.

В первом поколении (М₁) истинные мутации в связи с их рецессив­ностью не проявляются,  а возникающие изменения чаще всего представ­ляют собой  морфозы и не всегда наследуются в дальнейшем.  В связи с этим различающиеся по морфологическим признакам растения можно  раз­делить на группы для их проверки при пересеве без применения индиви­дуального отбора. Более тщательная оценка, анализ характера проявле­ния мутационной  изменчивости и отбор растений с измененными призна­ками и свойствами проводится во втором поколении (М₂) для  индивиду­альной проверки  в потомстве М₃ по типу селекционного питомника пер­вого года (СП-1). Далее проводится работа по общепринятой схеме селекции совместно с другим исходным материалом различного происхождения. При работе с перекрестноопыляющимися  культурами  необходимо  строго соблюдать изоляцию и отбор по методу половинок.

Отобранные и доведенные до константного состояния мутантные об­разцы не всегда могут дойти до конкурсного или государственного сор­тоиспытания, но  их  выбраковку  следует проводить весьма осторожно, так как отдельные из них могут нести некоторые весьма ценные призна­ки по длине вегетационного периода, устойчивости к полеганию, болез­ням и вредителям,  содержанию белка, жира и других полезных веществ. Носители таких наследственных изменений могут стать ценными донорами или источниками необходимых признаков,  которые можно передать буду­щим сортам через гибридизацию.

С помощью физического и  химического  мутагенеза  за  несколько последних десятков лет достигнуты определенные успехи в создании но­вого исходного материала и сортов сельскохозяйственных культур.

В литературе сообщается,  что в мире методом искусственного му­тагенеза создано около 200 сортов различных культур. Примерами могут служить сорта ячменя ярового Минский и Факел, полученные в результа­те воздействия мутагенами на семена известного сорта Московский 121. В Швеции созданы сорта Паллас и Мари,  сорт Диамант - в Чехии, Гамма 4 - в Японии,  сорта озимого ячменя Пеннад и Лютер - в США, Ютта - в Германии.

Сорта овса Пенирад,  Флорад,  Флорад 500,  Флорад 501 созданы в США, сорт  кормового  овса  под  названием Зеленый - в Краснодарском НИИСХ. В Швеции созданы сорта гороха Строл,  ярового  рапса  Регина, горчицы Примекс.

В России и на Украине районированы сорта мутантного происхожде­ния яровой пшеницы Новосибирская 67,  люпина Киевский мутант, гибрид кукурузы Краснодарская 82,  Краснодарская 303 ВЛ,  оливковый  мутант подсолнечника Первенец,  сои Универсал, картофеля Рентгеновский ран­ний, помидоров Луч 1,  фасоли Сапарке 75, озимого ячменя Краснодарс­кий мутант 1 (КМ-1) и сортообразец 33 М9.

В Беларуси на Гомельской ГОСХОС из мутантной популяции  отобран сорт белого  люпина Сож,  в потомствах облученных семян сорта Трумпф выделен голозерный радиационный мутант ячменя Белорусский 76,  отли­чающийся высокой  урожайностью  голого  зерна со средним содержанием белка около 16 %.  При дальнейшем облучении семян этого сортообразца лучами лазера получено ряд пленчатых линий,  из которых в результате селекционной работы создан и доведен до районирования сорт Березинс­кий. В  экологическом и конкурсном испытаниях Белорусской сельскохо­зяйственной академии он занял первое место по урожайности,  превыше­ние над  стандартным сортом Роланд достигало 0,9 т/га при уровне 8,2 т/га.

В районоровании  находится  литовский сорт льна-долгунца Балту­чяй, выделенный из сорта Вайнгантас после обработки семян химически­ми мутагенами,  сорт сои Магева Рязанской ГОСХОС получен методом му­тагенеза.