Ампелография и селекция винограда - Выведение сортов винограда методом искусственной гибридизации

Выведение новых сортов винограда методом искусственной гибридизации
Как уже отмечалось ранее, искусственная гибридизация по сравнению с массовым посевом семян естественной гибридизации позволяет более целенаправленно и ускоренно выводить новые сорта винограда. При этом повышается процент сеянцев с желаемыми признаками, а растения от искусственной гибридизации по качеству плодов всегда более ценные.
В зависимости от происхождения и родственной близости вовлеченных в селекционный процесс материнской и отцовской форм различают внутрисортовую, межсортовую (внутривидовую), межвидовую и межродовую гибридизацию.

При внутрисортовом скрещивании родителями выбираются различные кусты одного и того же сорта. Такой гибридизацией пользуются в тех случаях, когда нужно несколько омолодить сорт, придать ему большую жизненную способность или приспособленность к новым почвенно-климатическим условиям. Очень важно при этом брать кусты одного и того же сорта, но растущие в различных почвенно-климатических условиях. В этих случаях, несмотря на близкородственное скрещивание, будет проявляться большая жизнеспособность потомства.
Примером использования этого метода может служить улучшение стародавнего армянского сорта Воскеат профессором С. А. Погосяном. Ему удалось ликвидировать появившуюся склонность к чрезмерному осыпанию цветков и горошению ягод.

При межсортовом скрещивании в качестве родителей подбираются представители разных сортов, но относящихся к одному и тому же виду Vitis vinifera. Лучше если эти сорта будут из разных эколого-географических групп.

При межвидовой гибридизации в качестве родителей подбираются представители разных видов Vitis vinifera, Vitis Labrusca, Vitis amurensis, Vitis riparia.

При межродовой гибридизации в качестве родителей подбираются представители разных родов, таких как Vitis, Parthenocissus, Ampelocissus.

При межсортовом (внутривидовом) и, особенно, при межвидовом и межродовом скрещивании подбираются более отдаленные в родственном отношении пары поэтому получается более жизненное потомство, которое легче приспособляется к варьирующим условиям среды. Селекционеры этими методами пользуются чаще.
Технологический процесс искусственной гибридизации состоит из следующих основных этапов или звеньев (рис. 80):

1. Выбор исходного материала.
2. Подготовка и проведение скрещивания.
3. Извлечение гибридных семян, их хранение и подготовка к посеву.
4. Посев гибридных семян в питомник сеянцев.
5. Посадка сеянцев в гибридный питомник и их испытание.
6. Посадка перспективных сеянцев в селекционный питомник, их оценка и выделение перспективных форм.
7. Конкурсное сортоиспытание новых форм.
8. Предварительное испытание нового сорта в производственных условиях и госсортоиспытание.
9. Включение в стандарт и промышленное освоение нового сорта.

Остановимся более подробно на каждом из этих этапов.

Выбор исходного материала.

Это звено или этап селекционной работы является одним из решающих факторов обеспечивающих успех. Подбор родительских пар проводят руководствуясь положениями о доминантности и рецессивности признаков родителей. При этом учитываются генетические и фенотипические особенности, хозяйственная и биологическая ценность, физиологическое состояние кустов, географическое местоположение родины сорта, степень родства родителей и другие факторы.
При подборе исходного материала следует учитывать также следующие теоретические и практические положения:
- селекцию не надо начинать заново, а продолжить ее на основе достигнутого. В первую очередь для скрещивания подбирать лучшие сорта, отвечающие поставленной селекционером задаче. Эту мысль  высказывали и осуществляли в практической работе известные всему миру селекционеры И. В. Мичурин и Лютер Бербанк. Последний сравнивал выбор растений для скрещивания с работой архитектора. “Как архитектор подбирает строительный материал, соответствующий идейному замыслу будущего здания, так и селекционер намечает для скрещивания родительские формы обладающие теми признаками, которые он хочет видеть в будущем сорте. Причем у селекционера более богатый материал нежели у архитектора”.
В скрещивание нужно включать сорта и формы, имеющие качества и свойства, сочетание которых желательно видеть в новом сорте при минимальном количестве отрицательных признаков.
Например, если ставится задача обновить сорт без существенных изменений его качества в скрещивание необходимо включать близкие сорта (Пино фран х Шардоне, Каберне-Совиньон х Мальбек, Нимранг х Тайфи розовый). Если же необходимо значительно усилить желаемые свойства (повысить урожайность, морозоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям, получить сорта с более ранним созреванием, новым химическим составом ягод и т.д.) необходимо подбирать сорта с соответствующими свойствами, но относящиеся к разным эколого-географическим группам. Такое скрещивание часто усиливает свойства исходных форм, что позволяет отобрать ценные высокоурожайные сеянцы.
Хорошие винные сорта с интенсивной окраской ягод можно получить при скрещивании западно-европейских сортов Каберне, Бастардо, ВИР I с грузинским сортом Саперави.
Хорошие столовые сорта получаются при скрещивании среднеазиатских сортов Нимранг, Тайфи розовый с Мускатом Гамбурским и т.д.

1. Для скрещивания необходимо использовать исходные формы с высоким качеством урожая, высокой продуктивностью и как можно более высокой экологической приспособленностью к местным условиям или широкой экологической пластичностью.
2. У исходных форм должна быть высокая жизнеспособность. Их необходимо выращивать на высоком агрофоне, способствующем раскрытию их генотипа.
3. При выборе родительских пар необходимо хорошо изучить индивидуальную историю материнского и отцовского растений. Это дает возможность предвидеть характер наследования признаков родителей гибридным потомством. При этом надо иметь ввиду указания И. В. Мичурина о том, что самой энергичной способностью передачи своих свойств обладают растения чистых видов, растущих в диком состоянии, и все старые культурные сорта.

Самыми слабыми в этом отношении являются недавно выведенные молодые сорта. Доминирование диких форм обуславливается их более консервативной наследственностью по сравнению с культурными, у которых наследственность более пластична.

1. Для получения гибридного потомства с пластичной наследственностью, способного поддаваться направленному воспитанию и давать материал для отбора лучше применять географически и генетически отдаленное скрещивание (межвидовая и межродовая гибридизация). В этих случаях гибридное потомство легко приспосабливается к тем условиям жизни, которые ему предоставляют.
2. Если консерватизм сортов, подобранных для скрещивания, примерно одинаковый, то надо иметь ввиду, что материнский организм, будучи естественным ментором, как правило, более полно передает свои признаки и свойства потомству, чем отцовский. Поэтому если селекционер хочет увидеть в потомстве какие-то признаки одного из сортов, его надо брать как материнское растение. Если же необходимо ослабить наследственную силу передачи материнского растения, то в роли матери нужно брать молодой, впервые цветущий сеянец, с уже расшатанной наследственностью.
3. Для преодоления нескрещиваемости, а также и при обычных скрещиваниях целесообразно применять смесь пыльцы ряда сортов. В этих случаях проявляется избирательный характер процесса оплодотворения, от которого зависит наследование признаков родителей потомством и его жизненность.

Смесь пыльцы для скрещивания подбирается по тем же признакам и с учетом селекционного задания и хозяйственно-ценных качеств родительских сортов (в том числе нескольких отцовских), а также их биологические особенности и историю происхождения.

1. Применение повторного скрещивания гибридного потомства с желаемыми признаками с одним из родителей или каким-либо другим сортом обладающим нужными качествами.

Подбирая исходные родительские формы, следует учитывать совокупность всех свойств и признаков, определяющих биологические особенности каждого сорта в отдельности в данных условиях произрастания и в частности: пол цветка; продолжительность вегетационного периода и отдельных фаз; степень устойчивости к морозу, мильдью, филлоксере, неблагоприятным условиям среды; силу роста кустов; степень вызревания побегов; плодоносность почек; величину и нарядность гроздей и ягод; транспортабельность; способность к сахаронакоплению; качество ягод; окрашенность сока; качество получаемых вин; срастаемость с подвоями при прививке; степень окореняемости черенков и другие.
Как правило, подбирают такие формы, которые дополняют друг друга хозяйственно-ценными признаками и свойствами.
Характер наследования сеянцами тех или иных признаков и свойств родителей зависит не только от подбора исходных форм, но также и от почвенно-климатических условий местности, где проводится скрещивание.
Проведенные П. К. Айвазяном исследования на более чем 10 тыс. сеянцев от 200 гибридных комбинаций при межсортовой, межвидовой и повторных скрещиваниях у винограда подтвердили Мичуринские положения по селекции сельскохозяйственных растений и показали, что в первом и втором семенном потомствах половых гибридов наблюдается довольно сложная картина наследования признаков родителей.
Встречаются преобладание признаков как одного, так и другого родителя, а также встречаются совершено новые признаки и свойства, которых не было у исходных родительских пар (новообразования). Как правило, сила передачи наследственных свойств выше у материнского растения, дикорастущих форм и диких видов, филлоксероустойчивых подвоев. Из европейских сортов большей способностью передавать свои признаки и свойства обладают стародавние сорта винограда - Ркацители, Каберне-Совиньон, Серексия, Копчак, Саперави и др.
При выведении высококачественных и высокоурожайных технических форм с окрашенным соком, содержащих много экстрактивных веществ лучшие результаты получаются если в качестве материнских растений были взяты сорта Аликант Буше, Пти Буше, а в качестве отцовских - Каберне, Копчак, Серексия.
При скрещивании сортов разных сроков созревания, как правило, наблюдается тенденция уклонения сеянцев в сторону более скороспелой родительской формы и особенно если раносозреваемый сорт является материнским растением.
В семенном потомстве культурных сортов, растущих на филлоксероустойчивых подвоях некоторые растения по своим признакам уклоняются в сторону диких форм, а те же сорта, но корнесобственные уклоняются в сторону культурных форм. Причем потомство последних более выравнено.

СХЕМА селекции винограда на устойчивость к морозу, мильдью, филлоксере, серой гнили, оидиуму с высоким качеством урожая.
Исходные материалы

Создание генофонда: ботанико-географическое изучение семейства, выявление сортовых признаков, интродукция, коллекции, маточники исходных форм и сортов для селекции, выделение сортов в госсортоиспытании.

СЕЛЕКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС

1. Создание материала для отбора

4 . Селекционный питомник (вегетативное потомство) Вторичный отбор

Оценка и отбор по качеству, урожайности и устойчивости

Третий отбор
КОНКУРСНОЕ ИСПЫТАНИЕ
Посадка вторично отобранных форм рядом со стандартным сортом.
Конкурсное испытание по всем показателям необходимым для госсортоиспытания. Филлоксероустойчивые сорта высаживают парным методом - привитые и корнесобственные.

Четвертый отбор

Рис. 80. Схема селекционного процесса винограда при выведении сортов устойчивых к морозу, мильдью, серой гнили, оидиуму филлоксере с высоким качеством урожая. Сеянцы, полученные от скрещивания обоеполых сортов Vitis Vinifera, бывают, как правило, с обоеполым цветком и лишь в виде исключения
встречаются сеянцы с мужскими и женскими цветками и, в этом случае, они имеют морфологические признаки подвоев, на которых были привиты эти сорта.
Сеянцы, полученные от скрещивания функционально-женских сортов с культурными обоеполыми сортами, бывают в основном с обоеполым цветком и лишь небольшая часть - с функционально-женским. Изредка встречаются мужские формы, уклонившиеся в сторону диких подвоев.
Сеянцы, полученные от скрещивания относительно филлоксероустойчивых сортов (Ркацители, Серексия, Греческий Розовый, Каберне-Совиньон и др.) и растущие на собственных корнях более 10 лет на почвах сильно зараженных филлоксерой, отличаются высокой урожайностью, сильным ростом и хорошим вызреванием побегов, в то же время тысячи сеянцев, полученных от скрещивания неустойчивых против филлоксеры сортов, в этих условиях сильно угнетаются вредителем.
При межвидовой гибридизации винограда сеянцы первого потомства, полученные от скрещивания культурного винограда с американскими дикими видами и подвойными сортами и выращиваемые в обычных агротехнических условиях преимущественно наследуют признаки диких родителей. В этих случаях для улучшения качества рекомендуют применять метод повторной гибридизации с последующим направленным воспитанием сеянцев.

Вторым важным этапом искусственной гибридизации является подготовка и проведение скрещивания. Перед скрещиванием решают вопрос объема проведения работ, подбора кустов и их подготовки.
Установлено, что для проведения гибридологического анализа необходимо вырастить в каждой гибридной семье не менее 100 сеянцев, необходимых для посадки их на постоянное место. Учитывая, что средний выход сеянцев составляет 15-20% от числа высеваемых семян, для скрещивания берется от 20 до 50 соцветий по каждой комбинации.
Затем заготавливают соответствующее количество изоляторов из пергаментной бумаги, кальки или плотной хлопчатобумажной ткани, а также марлевые изоляторы, которые надеваются на гибридные грозди через 2 недели после опыления (рис. 81, А).
На участке намечают лучшие по развитию и физиологическому состоянию растения материнского сорта. Для скрещивания отбирают хорошо развитые соцветия. Нижнюю их часть и кончики лопастей удаляют. За 2-4 дня до цветения проводят кастрацию цветков, для предупреждения от самоопыления или внутрисортового опыления. Кастрация выполняется с помощью пинцета, которым осторожно снимается колпачок цветка вместе с пыльником и пыльцой (рис. 81, Б, В). На соцветии кастрируется только 40-50% от общего числа цветков, а остальные обрываются. После кастрации соцветия немедленно изолируется с помощью изоляторов (рис. 81, Г). Изолируются и отцовские компоненты до начала цветения. Их количество должно соответствовать количеству соцветий материнских форм.
Соцветия функционально-женских сортов не кастрируют, а лишь прореживают и изолируют за 8-10 дней до начала цветения. Кастрацию и изоляцию лучше всего проводить в утренние и вечерние часы.
На каждом кусте можно отбирать разное число соцветий в зависимости от мощности кустов, но желательно их не перегружать. За кустами организуется особо тщательный уход.
В зависимости от наступления сроков цветения материнских и отцовских форм процесс опыления организуется по-разному.
Если цветение одновременное, то просто переносят соцветия отцовских кустов на материнские. Если отцовский сорт зацветает раньше, то пыльцу собирают заранее и хранят ее до наступления цветения материнского куста (рис. 81, Д), или же ускоряют цветение материнского путем покрытия пленкой. Можно и задержать цветение отцовских форм путем позднего открытия кустов, а также использовать пыльцу с пасынков, соцветия которых распускаются позднее.
Опыление производят в первую половину дня, через 2-4 суток после кастрации. Срок определяется по наличию капелек жидкости на рыльцах цветков на некастрированных соцветиях. Для того чтобы на кастрированное соцветие через воздух не попала пыльца посторонних сортов, изолятор обычно не снимается, а в нем вырезается круглое отверстие, через которое наносится пыльца с помощью кисточки или ваты, после чего отверстие заклеивается кружочком из пергаментной бумаги.
Если опыление производится встряхиванием сорванного соцветия, то в этом случае изолятор лучше снять, а после нанесения пыльцы на цветки материнского растения снова одеть.
Так как не все цветки материнского растения бывают одновременно подготовлены для восприятия пыльцы, опыление рекомендуется через 2-3 дня повторить. В изолятор с опыленным соцветием вкладывают свернутую в трубочку пергаментную этикетку, на которой простым карандашом записаны наименования материнского и отцовского сорта, дата кастрации и опыления.

Рис. 81. Техника выполнения кастрации и изоляции соцветий при проведении искусственной гибридизации:
А — изготовление изоляторов из пергаментной бумаги (1 - деревянные болванки; 2 -           одевание изолятора на болванку; 3 - завязывание шпагатом смоченного конца изолятора на заостренной части болванки; 4 - изолятор с отогнутыми краями; 5 -                готовый для работы изолятор с вложенной в него ватой и завязанным верхним концом);
Б — кастрация обоеполого цветка:
слева - бутон до кастрации; в центре - момент удаления колпачка с помощью пинцета; справа - кастрированный цветок;
В — кастрация соцветия винограда;
Г — изолированное соцветие;
Д — хранение пыльцы в эксикаторе с хлористым кальцием.

Очень важно не допустить смешивания пыльцы разных сортов не предусмотренные методикой. Для этого кисточки протирают или меняют, протирают также и руки спиртом. Важно не допустить повреждения рылец пестиков в процессе опыления.
Следующее звено селекционного процесса это извлечение гибридных семян и хранение их до посева.
После того как ягоды разовьются до величины горошины, пергаментные изоляторы снимают и взамен надевают марлевые мешочки, для лучшего сохранения гибридных семян. Гибридные грозди, в зависимости от сорта, собирают в разные сроки, но после наступления физиологической зрелости семян. Снятые грозди сохраняют до глубокой осени в марлевых мешочках в прохладном и сухом помещении, с целью лучшего вызревания семян. Их извлекают тогда, когда оболочки становятся твердыми и характерной окраски. Выдержка гроздей особенно важна для раннеспелых сортов, т.к. у них физиологическая зрелость наступает значительно позже.
После извлечения из ягод семян по комбинациям скрещивания, их промывают до полного удаления мезги, а также непригодных и недоразвитых семян. Это выполняется с помощью погружения семян в воду и перемешивания. Полноценные семена оседают на дно, а недоразвитые, пустые всплывают на поверхность. Промытые качественные семена просушивают в комнатных условиях, подсчитывают и собирают в бумажные пакеты или же сразу помещают на стратификацию. На пакетах записывают всю историю получения семян. В процессе хранения семян, до подготовки их к посеву, нельзя допустить пересушивания. За 1-1,5 месяца до посева гибридные семена, по вариантам скрещивания, вымачивают в воде в течение 3-4 дней при комнатной температуре 18-20°С. Воду ежедневно меняют. Одновременно подготавливают чистый речной песок и стратификационные деревянные ящики или глиняные цветочные вазоны. Иногда для стратификации используют смесь из равных частей структурной почвы и песка.
После вымачивания I объемную часть набухших семян перемешивают с 3 частями влажного речного песка или смеси почвы и песка. Смесь песка с семенами помещают в стратификационные ящики, на дно которых предварительно насыпают 4-5 см влажного песка. Сверху уложенной смеси снова насыпают слой песка толщиной 3-4 см.
Стратификацию можно проводить и послойно, чередуя семена с песком, помещая в ящик до 3 и более слоев семян, полученных от одной гибридной комбинации. На ящиках навешивают этикетки.
Весной, когда минует опасность заморозков, ящики с запескованными семенами выносят во двор на освещенное место и закрывают стеклами. Песок в период стратификации должен быть рыхлый и влажный. Рыхление прекращают при появлении первых наклюнувшихся семян.
Растрескивание семян наступает через 20-25 дней и они готовы к посеву. Наклюнувшиеся семена надо немедленно высеять в почву иначе при высеве будут повреждаться проростки. Если прорастание семян надо ускорить их переносят в теплицу с температурой 28-30°С. Если надо задержать, то ящики переносят в ледник, но не более чем на 2-3 дня.
Перед посевом семена отмывают от песка с помощью сита или решета и высевают в гряды, или на постоянное место, или в почвенноперегнойные горшочки. При подзимнем или ранне-весеннем (март) посеве предварительную стратификацию не делают, т.к. она проходит прямо в почве.

Посев гибридных семян в питомник сеянцев.

В зависимости от направления селекции существует несколько видов самостоятельных питомников сеянцев (школок):

1. Питомник на инфекционном мильдьюозном фоне и искусственным заражением;
2. Питомник на фоне искусственного заражения филлоксерой с защитой против мильдью.
3. Питомник без заражения сеянцев филлоксерой и с защитой против мильдью.

В зависимости от местных условий и направления селекции, особенно при ускорении селекционного процесса, выбирается определенный технологический процесс выращивания сеянцев:

1. Посев гибридных семян в теплицы или на гряды и выращивание однолетних сеянцев с последующей пересадкой на постоянное место.
2. Посев семян сразу на постоянное место.
3. Посев семян в теплицу в перегнойно-земляные горшочки с последующей их пересадкой в возрасте 5 настоящих листочков или же сразу на постоянное место в гибридный питомник, или сначала в питомник сеянцев, а в следующем году на постоянное место в гибридный питомник. В таких случаях сохраняется корневая система и сеянцы раньше вступают в плодоношение.
4. Посев семян в теплицы или в гидропонные установки на открытых площадках, где сеянцы можно доводить до плодоношения в год посева и провести оценку и отбор необходимых форм.

Выращенные сеянцы в школке, осенью после листопада, выкапываются отдельно по каждой комбинации скрещивания, связываются в пучки и укладываются в подвалы на зимнее хранение. Весной следующего года после соответствующей подготовки они высаживаются в гибридный питомник.