Главная >> Статьи >> Генетические ресурсы винограда, их реакция на изменение условий среды

Генетические ресурсы винограда, их реакция на изменение условий среды

Кравченко Л. В.

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко», г. Новочеркасск

Рассматриваются позитивные подходы к сведению к минимуму воздействия болезней, вредителей и экстремальных факторов среды. Применение переносов генов сомаклонной изменчивости окажет влияние па получение сортов винограда, устойчивых к болезням и вредителям.

Предлагаемая тема Международной научной конференции «Мобилизация и сохранение генетических ресурсов винограда, совершенствование методов селекционного процесса» приобрела большую актуальность после того, как общественное мнение стало чрезвычайно чувствительным к таким проблем, как уничтожение джунглей Амазонки, изрежевание Амурской тайги с островками зарослей амурского винограда, виной тому - лесные пожары, порубки, выбросы и взрывы на атомных станциях, озонная дыра, загрязнение рек и морей, избыточное применение пестицидов, гербицидов. Удобрения перестали быть органическими и на смену им пришли химические, что способствует накоплению токсических веществ в продуктах питания.
Особое беспокойство вызывает опасность загрязнения почв, воды, растений остатками пестицидов, в том числе урожая и продуктов его переработки, поскольку последние входят в пищевой режим человека. Известно, что здоровье человека на 80 % зависит от чистоты продуктов питания, на 60 % - от качества воды и на 40 % - от качества воздуха. Вред организму человека или других обитателей нашей планеты загрязнения окружающей природной среды могут нанести разными путями, один из путей - через продукты питания, и не случайно задача производства экологически безопасной продукции является одной из ключевых в системе экологизации сельскохозяйственной деятельности.
При этом, формируя понятие «Экологически безопасная сельскохозяйственная продукция», целесообразно исходить из общепринятого концептуального принципа о праве людей на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой (хотя провозглашение права и возможность его реализации пока далеко не всегда адекватны и вероятно еще долго будут таковыми) [1].
«Я думаю, все согласятся, что виноград занимает особое место среди других окультуренных человеком растений. Трудно определить, чего в нем больше - многообразной пользы или возвышенной красоты» [2]. В процессе эволюции на протяжении многих тысячелетий под воздействием экстремальных условий труда формировался генофонд диких видов и культурных растений винограда. Однако односторонний искусственный отбор по урожайности и качеству привел к потере целого ряда признаков, в том числе устойчивости к болезням, вредителям и экстремальным факторам среды. Все заботы по возделыванию сортов, явившихся результатом одностороннего искусственного отбора, человек принял на себя, он вынужден создавать своего рода экологический «химический зонтик», защищая их от мороза, болезней и вредителей, обеспечивать питанием и т. д. [3,4].
Возможен и другой путь - путь создания сорта, в котором запрограммированы признаки, воплощение которых генетическими методами во вновь сконструированном генотипе позволило бы растению развиваться без особой заботы со стороны человека, как произрастают в природе их дикие сородичи [5].
В настоящее время выделено около 20 тыс. сортов и гибридов, из которых около 3,5 тыс. собрано и описано в ампелографических коллекциях - хранилищах генофонда. Из этого количества в производстве культивируются интродуцированные сорта (100-150) с широкой экологической пластичностью и аборигенные сорта различных стран (около 350). Многие из них, обладая высоким качеством урожая, неустойчивы к таким болезням и вредителям, как милдью (Plasmopara viticola Berl. Et de Toni), серая гниль (Botrytis cinerea Pers.), оидиум (Uncinula necator Burr.). Особое место занимает опаснейший вредитель - филлоксера (Viteus vitifolii Shinier). Если грибные болезни в отдельные годы уничтожают лишь значительную часть урожая,
то филлоксера вместе с патогенной микрофлорой уничтожает виноградное растение полностью [6].
Филлоксера в прошлом столетии ввиду отсутствия эффективных мер борьбы с ней уничтожила в различных странах около 6 млн га виноградников. Виноградари Западной Европы с целью сохранения высококачественных сортов винограда вынуждены были ввести трудоемкую привитую культуру с присущей ей целым рядом весьма существенных недостатков [7].
Для борьбы с грибными болезнями повсеместно используются значительные количества различных ядохимикатов. Так, например, виноградарями нашей страны расходуется ежегодно для борьбы против милдью 35-40 тыс. т медного купороса.
В то же время в природе встречаются растения, особенно в семействе виноградных, не повреждаемые широко распространенными болезнями и вредителями на протяжении сотен лет, что само по себе заслуживает самого пристального внимания.
Усилия, предпринимаемые в настоящее время с целью свести к минимуму потенциальную опасность химической защиты растений и устранить возможные остаточные количества пестицидов из пищевых продуктов, приводят к внедрению интегрированного контроля насекомых в виноградарстве. Контроль филлоксеры путем прививки восприимчивых сортов на толерантные является классическим примером применения биологического принципа для нейтрализации ущерба, наносимого этим вредителем.
Другие аспекты, например, использование феромонов для контроля гроздевой листовертки и хищных клещей (например, Thephlod romus sp.), для контроля паутинных клещей (Tetranychus sp. Panonychus sp.), предлагают перспективные возможности замены химикатов биологическими средствами.
Эти позитивные подходы интегрированного контроля вредителей в виноградарстве рискуют оказаться неэффективными при биологическом контроле грибных, бактериальных или вирусных болезней. Для того чтобы свести к минимуму наносимый ими ущерб без применения химикатов и не допустить нежелательного экономического риска, необходимы другие стратегии. Наиболее перспективным, без сомнения, является задействование генов устойчивости к вредителям и болезням и внедрение их при помощи генетических методов в подходящие новые сорта.
Реалистическое одобрение селекционных программ во всем мире является поддержкой варианта интегрированной борьбы с вредителями путем создания новых сортов.
История виноградарства в Северной и Центральной Америке характеризуется множеством неудачных попыток выращивать европейские сорта Vitis vinifera. Одомашнивание диких видов, таких как V. Labrusca, V. Lincecumii, V. Aestivalis, взятых отдельно в качестве носителей генов устойчивости, или путем скрещивания их с сортами Vinifera, привело к культуре винограда в районах, где сорта Vinifera не могли давать хороший урожай.
Разразившаяся в Европе катастрофа, вызванная милдью и филлоксерой, побудила к интенсивным поискам генов в Американском генном центре. Русские селекционеры, например Мичурин, доказали наличие генов устойчивости и толерантности в Восточно-Азиатском генном центре. Таким образом, селекция винограда может использовать большой и еще не полностью изученный генный потенциал.
Удивительное многообразие генов устойчивости и толерантности к грибным и бактериальным болезням, существующих во всех генных центрах (за исключением видов подрода Muscadinia) могут использоваться путем гибридизации со всеми видами Euvitis. Проводимые в настоящее время биохимические исследования должны показать, могут ли гены устойчивости из видов Muscadinia быть внедрены в V. Vinifera [8].
Необходимо сделать акцент на дальнейшей оценке и сохранении генетических ресурсов виноградной лозы, как было рекомендовано Международным Советом по генетическим ресурсам растений (1983) и Международной Организацией винограда и вина (1982). Результаты этих усилий следует сделать доступными для целей селекции.
Селекционерами Франции на основе анализа гибридного фонда, но недостаточно широкого использования исходных форм, был сделан вывод, что практически невозможно в одном генотипе объединить признаки устойчивости и хорошего качества. Тем самым был сформулирован психологический барьер, который и сейчас еще не преодолен. Однако фактический экспериментальный материал последних десятилетий как в России, так и в Венгрии, ФРГ, Болгарии со всей убедительностью показывает, что сорта, устойчивые к милдью, а некоторые и к филлоксере, уже созданы и что работу по выведению идеальных сортов нужно развивать [5].
Исследования по использованию диких американских видов винограда в селекции для выведения устойчивых сортов путем их гибридизации с сортами V. vinifera L. выполняются на протяжении более 100 лет. Особенно большой вклад в решение этой проблемы был сделан специалистами Франции [9].
Однако начатые Тейлором работы по созданию так называемых гибридов прямых производителей от скрещивания V. Ripavia и V. Labrusca закончились неудачей, так как наряду с комплексной устойчивостью к филлоксере и грибным заболеваниям у гибридов доминировало низкое качество урожая. Вслед за этим Миллярде, Зейбель. Кудерк, Оберлен создали обширный генофонд франко-американских гибридов, которые, обладая высокой степенью устойчивости, по качеству были лучше гибридов прямых производителей, но по урожаю уступали сортам V. vinifera L. [10].
В последние десятилетия на базе полученных раннее лучших франко-американских гибридов путем возвратных, насыщающих комплексных скрещиваний при использовании в качестве исходных форм сортов V. vinifera L. разных эколого-географических групп (convar Ocidentalis, Orientalis, Pontica) получен ряд устойчивых сортов и гибридов, не уступающих по качеству урожая многим европейским сортам [11].
В связи с тем, что виноградарство в России развивается также в зонах, где в зимний период бывают суровые морозы, большое внимание уделяется выведению морозоустойчивых сортов на основе донора генов морозоустойчивости Vitis Amurensis Rupr. Большой вклад в решение этой проблемы внесли селекционеры ВНИИВиВ им. Я. И. Потапенко [6,12].
Значительная работа проведена по созданию новых сортов винограда с комплексной устойчивостью к абиотическим и биотическим факторам при хорошем качестве урожая, а также выведению иммунных подвоев, сортов на базе V. rotundifolia.
История селекции растений, устойчивых к болезням и вредителям г это история неудач, если говорить об устойчивости к определенным расам. Внезапное появление новых рас часто преодолевало барьер устойчивости и приводило к эпидемическому распространению заболевания. Преодоление устойчивости растений паразитами тем труднее, чем более сложным образом создается устойчивость растения, т.е. чем больше генов определяют устойчивость или толерантность растения [13].
Дальнейший вклад в изучение политики устойчивости внесли Химинес и Ингалло, Уолкер и Мередит. Согласно их результатам, устойчивость V. vinifera к вирусу короткоузлия определяется более чем двумя рецессивными генами, тогда как устойчивость к болезни Пирса, по-видимому, создается доминантными генами.
Эти и недавно опубликованные данные, относящиеся к морфологическим и биохимическим причинам устойчивости, указывают на то, что наиболее важные случаи устойчивости определяются одним или несколькими факторами, что можно положительно оценить в плане стабильности устойчивости.
Все больше исследовательских учреждений занимаются созданием сортов, устойчивых к патогенам и вредителям. Основной интерес представляют программы селекции сортов с устойчивостью или толерантностью к грибным и бактериальным заболеваниям, программы создания подвоев, устойчивых к нематодам, чтобы избежать вирусных болезней. Недавно начали осуществляться программы межвидовых скрещиваний для столовых или изюмных сортов [14].
Очевидной является проблема повышения качества вина из винограда устойчивых сортов. На этом следовало бы сосредоточить свои усилия селекционерам всего мира.
Культура ткани используется в селекции винограда для размножения и регенерации эмбрионов. В настоящее время ведутся эксперименты по переносу генов и регенерации протопластов и обнаруживают значительный прогресс. Колби и сотр., Грибаудо и Шуберт, Геллек и сотр., Поссингем и сотр. и Райх и сотр. сообщили об успешных генетических трансформациях посредством Agrobacterium. Как правило, трансформация производилась путем совместной культуры штамма Agrobacterium tumefaciens и листовых эксплантатов, перенесенных затем на регенерационные среды. Для переноса использовались гены, кодирующие неомицинфосфотрансферазу (NPT) или бета-глюкуронидазу (GUS) [15].
Эти исследования позволяют прийти к заключению, что применение переноса генов в рамках программ по селекции зависит главным образом от прогресса в области анализа генов и создания лучших систем регенерации.
Обнадеживающие результаты в этой области, по сравнению с состоянием исследований, указывают на то, что методы клеточной и тканевой культуры будут играть полезную роль в селекционных программах. Перенос генов и применение сомаклонной изменчивости окажут влияние на селекционные стратегии с целью получения сортов, устойчивых к грибам и болезням.
Перспективы селекции на устойчивость и перенос генов требуют интенсивных исследований по опенке генетических ресурсов винограда и анализа генов [16].
Разработав модель идеального сорта с учетом лимитирующих факторов, в его генотипе запрограммировали такие признаки, как высокий урожай хорошего качества, устойчивость к морозу, засухе, филлоксере, милдью, серой гнили, высокая плодоносность нижних глазков, умеренный рост побегов с ажурными, не затеняющими друг друга листьями, короткий вегетационный период, бессемянные ягоды белого и черного цвета с химическими компонентами, определяющими качество, возможность высокой степени механизации трудоемких процессов и др.

Источник: Мобилизация и сохранение генетических ресурсов винограда, совершенствование методов селекционного процесса: сб. науч. ст./ ГНУ Всерос. НИИ виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко Россельхозакадемии. - Новочеркасск: Изд-во ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2008

 

Литература
1. Экология и устойчивое сельское хозяйство / В. А. Черников, [и др.].-. Москва,
2000.
2. Потапенко, А. И. Русский зимостойкий виноград /А.И.Потапенко.- Волгоград , 1999.
3. Рассел, Г. Э. Селекция растений на устойчивость к вредителям и болезням /Г.Э.Рассел. - М: Колос, 1982. - 420 с.
4. Голодрига, П.Я. Создание сортов винограда, комплексно-устойчивых к неблагоприятному влиянию биотических и абиотических условий среды. /П.Я Голодрига:
Сельскохозяйственная биология. -Т. XII - Москва: Колос, 1977. № 6 - С 812-827.
5. Выведение устойчивых к болезням и вредителям сортов винограда путем внутривидовой гибридизации./ П.Я. Голодрига и др. // Виноделие и виноградарство СССР,- 1984.-№ 1.-С. 49-51
6. Использование сложных гибридов в селекции винограда на групповую устойчивость./Н.И. Гузун [и др.]: Селекция и генетика плодовых и винограда в Молдавии - Кишинев: Штнинца, 1975 - С. 123-132.
7. Кублицкая, М А. Влияние гриба Botrytis cinerea на биохимический состав ягод винограда и некоторые данные по сравнительной устойчивости сортов винограда к серой гнили в Крыму/ М.А.Кублицкая,Т А.Воробьева //Вопросы защиты виноградных насаждений от гнилей. - Краснодар, 1969 - С. 9-13.
8. Вылчев. В. Создание сортов винограда с комплексной устойчивостью. /В.Вылчев // Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии.- 1978 - № 3.- С. 57-60.
9. Мельников, Н. Н. Химия и технология пестицидов /Н.Н.Мельников.- Москва: Химия, 1973.-765 с.
10. Жученко. А. А. Экологическая генетика культурных растений / А.А. Жученко.- Кишинев: Штиинца. 1980. - 587 с.
11. Погосян. С. А. Выведение сортов, устойчивых к филлоксере и милдью./С.А.Погосян //Агробиология - 1963.- № 5.- С. 789-796.
12. Виноград: Перспективные и новые сорта с элементами агротехники /Кострикин И. А. [и др.].- Ростов-на-Дону, 2004.
13. Агробиология / Л. В Масина. -Москва. 2000.
14.Coutmho М. P. Some results of x-ray and neutron on vine breeding Genet. Iber.. 1972. N24, p. 146- 152.
15. Plleweldt Von G. Jahre Rebenziichtnng Geihveilrliof. Die Wein-Wissenschaft, 1977, N3, p. 157-161.
16. Alleweldt Von G Selection des varietes resistantes en R.F. dAIlemagne. XVI-e Congres International de la Vigne el du Vin, Stuttgart, 1979, p. 3 - 17.

Метки: селекция |
 
< Генетические закономерности наследования типа цветка при селекции крупноягодных сортов   Генофонд виноградарства Дагестана и его использование для селекции и выведения высококачественных сортов >
Искать по сайту:
или внутренним поиском:

Translator

Наверх