Томатная селекция

По данным продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, сегодня во многих странах мира на фоне роста доходов населения происходит «пищевая революция».

Томат — одна из наиболее древних и распространенных в мире культур. Сегодня известно более 700 сортов этого растения, а его мировое товарное производство занимает площадь более трех миллионов гектаров. Для того чтобы добиться наличия в этом овоще тех или иных свойств, привлекающих потребителей, селекционеры совместно с учеными прибегают к науке, позволяющей получить все необходимые аграриям качества томата. Однако в этом сложном процессе следует учитывать множество факторов, влияющих на конечный результат.

НАУЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Ни один другой метод так не обогащает генофонды культурных растений, как межвидовая или межродовая гибридизация. Она позволяет использовать наследственность — величайшую силу природы, дает начало формообразовательным процессам. Сегодня межвидовое скрещивание — единственный метод создания совершенно нового растения, сочетающего в себе качества культурных и дикорастущих видов. Главная задача этой технологии — расширение возможностей изменчивости генотипа, хотя у межвидовых гибридов перераспределение ДНК в определенных зонах хромосом невозможно или происходит редко. Это не позволяет эффективно использовать привнесенные при скрещивании качества рода или вида. Поэтому при межвидовом скрещивании важно искусственно вызвать формообразование и обмен хромосом у опытного образца.

ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур провел биохимический анализ плодов томата с девятью как опытными, так и контрольными генотипами гибрида L. esculentum × S. pennellii. В них было выявлено повышенное содержание ряда ценных питательных веществ — белков, углеводов, сахара, витамина С, титруемой и активной кислотности, что выгодно отличает опытные генотипы. Морфологический анализ в популяциях F3–F8 показал высокую разнородность растений и выявил формы с признаками, не характерными для обоих родителей. Специальный анализ RAPD показал наличие у некоторых генотипов зоны амплифицированной ДНК, характерной для S. pennellii, что подтверждает гибридную природу полученных образцов. При этом у большей части гибридов были выявлены новые зоны этой разновидности ДНК, что свидетельствует о значительной перестройке генома. Все полученные сведения говорят о том, что межвидовая гибридизация приводит к расширению спектра генотипической изменчивости, а также к получению новых трансгрессивных генотипов с хозяйственно ценными признаками. Появление подобных форм становится возможным в результате одновременного прохождения двух формообразовательных процессов — рекомбинационного и мутационного, в результате чего накопленная потенциальная изменчивость гетерозигот высвобождается с выражением в доступных для действия отбора различиях между генотипами. Все это приводит к созданию новых, наследственно измененяемых форм организмов. Полученный генетический материал представляет большой интерес для генетики и селекции, поскольку в образованных популяциях появляются новые трансгрессивные и необычные мутантные формы, не присущие обоим родителям.

СОВЕРШЕНСТВО ВКУСА

В последние годы особое внимание уделяется вкусу и внешнему виду продуктов. Поэтому сегодня стало особенно важным выведение гибридов томатов, содержащих большое количество полезных веществ, например витаминов, аминокислот, минеральных солей и других, которые делают их практически незаменимым элементом рациона человека. Немалое значение имеют плоды, устойчивые к влажности, воздействиям температур и другим факторам. Межвидовое скрещивание приводит не только к расширению спектра изменчивости генотипа, но и к получению новых его разновидностей, необычных мутантных форм, не похожих на своих родителей и обладающих ценными сельскохозяйственными признаками. Но часто при создании гибридов большее внимание уделяется выведению высокоурожайных сортов овощей и культур, что во многих случаях приводит к потере вкусовых достоинств, принадлежащих многим местным сортам, в присутствии которых нередко состоит весь смысл выращивания.

Ароматические качества плодов определяются сложными соединениями. Например, вкус томатов состоит из сочетаний более чем сотни компонентов — глюкозы и фруктозы, яблочной, лимонной и различных амино- и неорганических кислот, солей кальция, фенольных соединений, белков, пектинов, жиров, витаминов, пигментов, целлюлозы и других веществ. Во многом вкус томата определяют ароматические вещества, при этом особое значение имеют летучие компоненты, хотя их содержание не превышает 0,0003 процента от общего состава плода. Эти соединения отличаются от веществ, отвечающих за вкусовые ощущения, своей летучестью, более низкой концентрацией, большим разнообразием.Сегодня из плодов томата выделено приблизительно 15 летучих веществ, и теперь все внимание сосредоточено на том, чтобы выявить гены, способствующие их синтезу. Сейчас появляется все больше доказательств, что многие ароматические соединения в овощах образуются ферментативным путем после разрушения ткани. При тепловой обработке появляются дополнительные летучие элементы, определяющие аромат и вкус продукта. Изменения в их составе происходят и во время хранения фруктов и овощей. Подобные соединения могут образовываться одновременно несколькими путями, что затрудняет изучение их генетической природы.

МАКСИМУМ УРОЖАЯ

Важный фактор, определяющий продуктивность и повышение урожайности томата, — энергия плодообразования, на которую большое влияние оказывают условия окружающей среды. Например, для нормального протекания этого процесса у томатов ночная температура должна быть в пределах 15–20°С. Это одна из причин, сдерживающих рост урожайности культуры в тропиках, где даже в зимние месяцы столбик термометра редко опускается ниже 20°С. Продуктивность зависит и от устойчивости растений к различным заболеваниям. Самая распространенная болезнь в тропиках — бактериальное увядание — может привести к гибели от 30 до 100 процентов урожая. В некоторых странах серьезный ущерб томатам наносит фитофтороз, а в защищенном грунте растения страдают от кладоспориоза. Этот овощ подвержен и вирусным заболеваниям. Большой урон, особенно в тропиках, культуре наносят обитающие в почве нематоды. Поэтому селекционные программы должны быть направлены на создание сортов с улучшенными качествами и плодообразованием, а также устойчивых к болезням. Донорами этих свойств часто выступают дикие разновидности этого овоща, например «Томат волосистый», «Томат перуанский», «Томат смородинолистный» и другие образцы. Сегодня уже выведены многочисленные сорта и гибриды этой культуры, имеющие разный вкус, форму, окраску плодов, что необходимо для удовлетворения нужд и запросов перерабатывающей промышленности и потребителей.

ВАЖНЫЕ ФАКТОРЫ

В странах с жарким климатом важно задержать созревание плодов, чтобы они дольше сохраняли высокие товарные качества. Поэтому были выведены гибриды, которые отвечают этому требованию. У растений с геном rinсформировавшиеся плоды остаются твердыми и сохраняют высокие потребительские качества несколько месяцев после уборки. Присутствие генаnor тормозит образование каротина и размягчение овоща, поэтому он длительное время сохраняет зеленую окраску. Другой важный признак, используемый при создании некоторых сортов, — определяющее значение роста. Такие растения компактные, с часто расположенными кистями, что делает их удобными для машинной уборки. В тропиках их нередко выращивают между рядами сахарного тростника и кукурузы. Сорта, среди которых встречаются карлики, образующие лишь одну кисть, представляют интерес для выращивания в загущенных посевах. В культуре наиболее распространены три разновидности томата: обыкновенный, крупнолистный и штамбовый. Создание форм последнего началось еще во времена Советского Союза. Такие формы обычно отличаются повышенной жаростойкостью и идеально подходят для выращивания в засушливых районах.

В закрытом грунте европейских стран выращивают преимущественно сорта с неограниченным ростом растений и растянутым периодом плодоношения. Еще один показательный пример вторжения селекционеров в конструирование нового растения — создание томатов, плоды которых крепятся на плодоножкебез сочленения. Овощи обычных сортов сильно повреждаются при механизированной уборке, а измененные томаты хорошо сохраняются при этом способе сбора урожая. В наше время не только инженеры, создавая сельскохозяйственные машины, учитывают особенности растений, но и селекционеры, выводя новые сорта, приспосабливают их к технике.

Использование гибридов — важныйрезерв повышения урожайности томатов и других сельхозкультур. Помимо высокой продуктивности такие растения обладают хорошей устойчивостью к болезням, экологической пластичностью, более высокими технологическими качествами плодов. Сегодня селекция томатов на устойчивость осуществляется преимущественно на материале, полученном в результате межвидового скрещивания, поскольку дикие виды томатов являются богатыми источниками генов устойчивости. Активно ведутся работы по созданию сортов и гибридов с генетической устойчивостью к бактериальному раку, тепличной белокрылке, пробковой гнили корней, корневым гнилям, фитофторозу и другим болезням томатов.

Текст: Н. Бочарникова, докт. с.-х. наук, ВНИИССОК