Метод клоновой селекции базируется на способности виноградного растения спонтанно или индуцированью (действием мутагенов) образовывать мутации — изменения наследственной основы (генотипа) растительного организма, передаваемые потомству при вегетативном размножении. Изменения могут затрагивать самые разнообразные признаки и свойства — морфологические, физиологические, биохимические.
Под клоном в виноградарстве следует понимать вегетативное потомство, полученное в результате мутации и отличающееся от исходного сорта одним или несколькими признаками, сохраняющимися при вегетативном размножении. Более высокую результативность клоновой селекции можно ожидать при работе с сортами давнего происхождения, у которых за длительный период культивирования накопились стабильные внутрисортовые отклонения. Не меньшее значение имеет клоновая селекция и для селекционной доработки новых сортов. При выборе исходных сортов для клоновой селекции учитывают общую ценность базового сорта, его распространенность и нахождение в сортовом районировании.
В задачу клоновой селекции входит устранение тех недостатков, которые снижают общую оценку сорта (низкая урожайность, мелкие грозди, торошение ягод и др.).
Метод клоновой селекции органически связан с фитосанитарной селекцией, индивидуальным и массовым отбором растений с положительными признаками с последующим их размножением и направлен на генетическое улучшение культивируемых сортов и поддержание их сортовой типичности. Учитывая, что в программе работ по клоновой селекции важную роль играют приемы отбора и размножения выделенных клонов, эти разделы более полно изложены в главе «Вегетативное размножение винограда».
Клоновая селекция успешно ведется в 26 странах мира на 400 сортах. В результате в вегетативном потомстве выявлено и закреплено более 3 тыс. клонов, обладающих более ценными биологическими и хозяйственными признаками и свойствами, чем базовые сорта. Чаще задачей клоновой селекции ставится повышение урожайности «базовых сортов», и большинство методик ее проведения касается этого признака. Однако в ряде западноевропейских стран с помощью клоновой селекции в целях повышения качества винограда стремятся ограничить величину урожайности.
Изменения наследственной основы растительного организма, передаваемые по наследству (мутации), необходимо отличать от изменений, носящих временный, модификационный характер и являющихся естественной реакцией виноградного растения на изменение факторов внешней среды и технологии возделывания.
Мутации могут быть геномного, хромосомного и генного характера. Геномные мутации выражаются в изменении числа хромосом в клетках организма. Наибольшее практическое значение имеет полиплоидия. Также к геномным мутациям относятся гаплоидия и анеуплоидия. Хромосомные мутации затрагивают изменения структуры хромосом, к которым относятся инверсии, транслокации и дубликации. Генные, или точечные, мутации вызывают изменения химического строения отдельных генов, приводят к нарушению жизненных процессов и часто — к появлению отрицательных признаков. Отбором почковых мутаций, затрагивающих отдельные локусы хромосом или генов, получен ряд сортогрупп: мускатные сорта (Мускат белый, Мускат розовый, Мускат фиолетовый), бессемянные (Кишмиш белый круглый, Кишмиш белый овальный, Кишмиш розовый, Кишмиш черный, Кишмиш мраморный), сортогруппы Хусайне, Пино, Шасла, Фетяска и др.
Наиболее сложный и ответственный этап клоновой селекции — определение типов изменчивости, которое сводится к попытке получить ответ на вопрос: носит ли изменение мутационный (наследственный) или модификационный характер. Мутационные изменения служат теоретической и практической основой для проведения клоновой селекции винограда. К сожалению, клоновая селекция не располагает на сегодня достаточно надежными экспресс-методами определения характера этих изменений. Есть немало фактов, когда модификационные изменения сохраняются длительный период — на протяжении нескольких лет и даже вегетативных поколений. Такие формы изменений называются длительными модификациями. Примером могут служить факты влияния большой силы роста куста на урожайность. Поэтому наиболее четкий и полный ответ на данный вопрос можно получить после изучения одного-двух вегетативных поколений, что требует немало времени.
В последнее время ведутся поиски нетрадиционных методов клоновой селекции. Так, Ключневой, Трошиным, Шурхалом и Ракицким предложен метод определения клона по белкам как маркерам генов. Этим методом, по мнению авторов, с помощью изоферментного анализа можно выявить мутации на молекулярном уровне. Обосновывается этот принцип теоретическим положением, что белки являются первичными продуктами генетических систем, поэтому путь от гена до белкового признака значительно короче, чем до морфологического. Отсюда морфологические признаки — это, в основном, результат взаимодействия многих генных локусов. Этот метод нуждается в практической проверке.
По методу, применяемому в практике виноградарства, выделение, изучение и размножение клона проводится по следующей схеме. Клон отбирают на основе трехлетних данных. С отобранных растений заготавливают черенки, из которых выращивают саженцы. Ими закладывается участок клоноиспытания, обычно включающий в себя 30...50 отобранных клонов. Каждый из них высаживают в количестве не меньше 10 кустов. Через каждые 2...3 ряда в качестве контроля сажают растения «базового» сорта. После вступления в плодоношение за насаждениями в течение трех лет проводят фенологические наблюдения, учеты плодоношения, увологические анализы, оценивают устойчивость растений к болезням, вредителям и качество продукции.
На основании полученных данных выделяют лучшие клоны, с которых заготавливают черенки, выращивают из них саженцы. Ими закладывают участок для проведения второго этапа клоноиспытания: в 2...3 повторениях по 25 растений в каждом.
Выделенные клоны изучают по той же методике, что и на первом этапе, и также в течение 3-х лет плодоношения. Результатом этого этапа служит выделение лучших клонов для их производственной оценки. С этой целью каждый выделенный клон и контрольный «базовый» сорт высаживают в количестве от 500 до 1000 кустов. Учет урожайности, всесторонний анализ и оценку качества урожая проводят поделяночно.
Отобранные на этом этапе клоны передают на государственные сортоиспытательные участки, с этих клонов заготавливают черенки для размножения и создания маточников.
Для ускорения селекционного процесса при наличии у клона явных преимуществ по хозяйственным признакам срок изучения на различных этапах можно сократить до двух лет, а в отдельных случаях — до одного года.
Искусственный мутагенез
Один из недостатков метода клоповой селекции — «пассивное» ожидание спонтанных изменений, которые происходят у виноградного растения, находящегося в дикой природе и в культуре, и их очень трудоемкий поиск. Эта работа, построенная в значительной степени на элементах случайности, не поддается планированию.
Благодаря успехам биологической науки, а также физики и химии за последние десятилетия накоплен материал для разработки метода искусственного мутагенеза с помощью физических и химических мутагенов. Этот новый, находящийся в стадии разработки и совершенствования метод призван восполнить слабые стороны традиционного метода клоновой селекции.
Для получения мутаций в виноградарстве применяют и испытывают различные виды ионизирующей радиации (рентгеновские лучи, гамма-лучи, быстрые нейтроны) и большой набор химических мутагенов: нитрозоэтилмочевину (НЭМ), нитрозоме- тилмочевину (НММ), нитрозодиметрилмочевину (НДММ), этиленамин (ЭМ), диметилсульфат (ДМС), этилметансульфат (ЭМС), диазоацетилбутан, колхицин и др.
Изучен характер действия различных мутагенов, сделаны выводы о том, что физические мутагены в сравнении с химическими вызывают более широкий спектр изменчивости, но в значительной степени травмируют организм виноградного растения. Химические мутагены действуют мягче, обеспечивая повышенный выход наследственных изменений, не связанных со стерильностью. Для некоторых перспективных физических и химических мутагенов определены эффективные параметры применения. Получены формы, представляющие собой ценный исходный материал для отбора, расхимеривания и изучения.
