К истокам

Селекция - это отбор. Но для отбора лучшего нужно иметь достаточное количество исходного материала. Причем большое значение имеют местные сорта и популяции, сформировавшиеся в конкретных климатических и почвенных условиях. Так, образцы кукурузы Закарпатская желтая зубовидная и Харьковская стали донорами ценнейших биологических и физиологических признаков.

Но одного "домашнего" материала мало. Для того, чтобы заниматься широкой селекцией, надо иметь исходные формы растений из всех регионов планеты. Именно с этой целью ездили в Новый Свет В. В. Таланов, а также Н. Н. Кулешов. В 1913 году вернулся из годичной командировки в США с ценными зубовидными сортами маиса В. Я. Юрьев.

В СССР планомерный отбор сортов, гибридов и самоопыленных линий кукурузы начал в 1921 году Н. И. Вавилов. Надо, считал выдающийся подвижник науки, "привести в порядок земной шар", "обшарить весь мир" в поисках "залежей сортовых руд". Из своей поездки в США и Канаду он вернулся с довольно большой коллекцией, в которой были представлены чуть ли не все культивируемые в то время лучшие разновидности маиса. Последующие экспедиции, организованные Н. И. Вавиловым в страны Южной Америки, Азии, Африки и Европы, позволили развернуть работы не только по выявлению новых экологических групп, но и по установлению центров формирования, изучению закономерностей географической изменчивости кукурузы в масштабах всей планеты.

В коллекции злаков, заложенной Вавиловым во Всесоюзном институте растениеводства (ВИР) в Ленинграде, к 30-м годам уже насчитывались сотни сортов и гибридов кукурузы. Наиболее ценные образцы мирового сортимента основоположник собрания передал молодому ученому М. И. Хаджинову и предложил ему ехать на Кубань и начать там широкую гибридизацию кукурузы. Сегодня мировая коллекция этой культуры достигла 17 тысяч живых образцов, собранных в 70 странах и хранящихся в специальной лаборатории ВИР в небольших металлических ящиках. Это - материал для бесчисленного множества комбинаций и вариантов.

В этом же институте Н. И. Вавилов основал национальное хранилище мировой коллекции семян - генный банк. С 1965 года организовано длительное хранение этого ценнейшего фонда. На Кубанской опытной станции ВИР, в Краснодарском крае, создано специальное хранилище, в котором семена сберегаются в течение многих десятков лет. В подвальной части, на глубине 12-15 метров круглосуточно поддерживается постоянная температура и влажность, регулируется газообмен. На полках, в стеклянных запаянных банках покоятся около 360 тысяч образцов всех сельскохозяйственных культур (коллекция ежегодно пополняется). Семена здесь сохраняют всхожесть на протяжении 50-75 лет. По истечении этого срока их посеют, а семена от нового урожая вновь уложат на хранение.

Уже к приходу европейцев в Америке культивировались все известные сегодня подвиды маиса. Но, попадая в новые условия, культура меняла свои формы. Порой процесс проходил медленно, из поколения в поколение, а иногда и внезапно, скачкообразно, неожиданно появляясь в чистосортных посевах. Поэтому сорта резко отличаются по массе, форме зерна и по величине листовой поверхности. Например, у скороспелых площадь зеленого убранства составляет не более 0,15 квадратных метра, в то время, как у позднеспелых может доходить до 1 квадратного метра.

Древнейшим из всех подвидов считается рисовая, или, как ее еще называют, лопающаяся кукуруза, сухое зерно которой при нагревании растрескивается. Крахмалистая кукуруза, имеющая матовое зерно, в большом разнообразии культивируется в Перу. Наиболее распространенная и самая ценная кукуруза - зубовидная, с удлиненным зерном и характерными впадинами на верхушке. Кремнистая - самая многочисленная в кукурузной семье - имеет твердое, блестящее округлое, сдавленное с боков зерно. В Аргентине можно увидеть белые ("жемчужные"), перламутровые и пурпурные зерна. Именно эта кукуруза попала в Европу. Сахарная, известная с 1779 года, произошла как мутант кремнистой и зубовидной. Ее еще называют овощной, поскольку она долгое время была огородным растением и поныне используется в консервной промышленности. Пленчатая форма отличается от других крупными колосковыми чешуйками, в которые целиком одеты зерна. Мутантной формой является также и восковидная кукуруза.

Разнообразие форм способствовало распространению маиса по обширной зоне тропического, субтропического и умеренного климатических поясов земного шара. Каждая из них дала в разных уголках планеты многочисленное потомство, разнообразив и без того пестрый букет. Возникли короткостебельные низкорослые неполегающие "карлики", выведены теневыносливые сорта так называемой медовой группы. Проводится работа по выведению холодостойких и скороспелых форм.

Сегодня, когда кукурузный род разросся до поистине гигантских размеров, ученые все чаще обращают взоры на его родину. Ведь поскольку все основные разновидности маиса с незапамятных времен возделывались в Америке, то все разнообразные нынешние сорта следует считать лишь как различные трансформации одного и того же исходного материала, каким была туземная индейская культура субтропических районов Нового Света. Об этом вначале забыли в США, увлекшись созданием новых сортов чуть ли не на голом месте. Например, потеряны были старые мексиканские формы. Лишь позже американцы с трудом разыскали прекрасные местные сорта (их чудом удалось сберечь только в югославской Черногории).

В наше время, когда базой селекции становится генная инженерия, все эти вопросы приобретают особую остроту. Пока еще не поздно, надо сберечь уцелевшее, ибо возродить уничтоженный генофонд практически невозможно. Наследственная информация, передающаяся в поколениях живых существ, рассматривается ныне как драгоценный невосполнимый природный ресурс. У кукурузы изучено более 500 генов, обнаружены 32 из 38 известных признаков, характерных для семейства злаковых - остистость, безостость, пленчатое или голое зерно, различный цвет колосковых и цветковых чешуек и зерна, форма зерна, строение листьев, окраска всходов и др.

Наконец, кукурузе свойственна изменчивость, пожалуй, этим она так привлекает селекционеров. По изменению признаков исследуемого культурного растения можно предсказывать изменения у его родственников и наоборот. Таков практический вывод из закона гомологических рядов в наследственной изменчивости, открытый Н. И. Вавиловым и ставший своего рода биологическим аналогом периодической системы химических элементов Менделеева.

Конструкторы полезных растений применяют как внутривидовую, так и отдаленную (межвидовую и межродовую) гибридизацию. Интересные результаты дает, например, комбинация представителей одного вида, но из разных географических областей, или скрещивание кукурузы с ближайшими собратьями, такими, как трипсакум и теосинте. О последнем стоит сказать отдельно, напомнив об удивительном открытии мексиканца Р. Гусмана.

Несмотря на свою молодость, студент Гвадалахарского университета Рафаэль Гусман был уже большим любителем и знатоком родной природы. Простившись со своими однокашниками, разъехавшимися на каникулы по отчим краям и приморским курортам, он отправился в глухие уголки штата Халиско. В этот нелегкий путь с рюкзаком за плечами его позвала новогодняя поздравительная открытка видного американского ботаника Хью Илтиса. На лицевой стороне открытки, разосланной коллегам в страны Центральной Америки, отправитель во всех подробностях нарисовал многолетний злак - редчайшую разновидность дикорастущей мексиканской эвхлены, известной индейцам под названием тео-синт (теосинте).

Рафаэль с детских лет был наслышан о древнем ближайшем сородиче маиса. Теосинте, хорошо знакомый далеким предкам современных мексиканцев (он находил разнообразное продовольственное и фуражное применение в доколумбовой Америке) и поныне встречающийся в посевах маиса, не потерял своего практического значения. Это очень похожее на кукурузу трехметровое дикорастущее растение - эндемик американского континента, облюбовавший тропические и субтропические районы Мексики и Гватемалы на высоте 800-2000 метров, и сегодня кое-где на юге Северной Америки и в некоторых других местах используют как зеленый копм заготавливают на сено и даже выращивают на зерно.

Опытами над теосинте и другим предполагаемым предком маиса - трипсакумом занимались Поль Мангельсдорф и Лютер Бёрбанк. Л. Бёрбанк (1849-1926) - личность настолько выдающаяся, что было бы несправедливо ограничиться только упоминанием его фамилии. Сын фермера из Массачусетса, ученый-самоучка, он заложил в Калифорнии, в Санта-Розе и в Себастополе плодоовощной питомник и с помощью свободного опыления и межсортовой, межвидовой и межродовой гибридизации создал свыше 800 новых сортов плодовых, овощных полевых и декоративных растений. К. А. Тимирязев незря назвал его "рабочим-чудотворцем". Этот "американский Мичурин" вывел 113 сортов сливы (в том числе без косточек), ежевику без шипов, сладкий лук, кактус без колючек, дающий вкусные плоды и ценный корм скоту, грецкий орех с тонкой, как бумага, скорлупой. Имя американского селекционера-дарвиниста, труды которого внесли существенный вклад в развитие агрономических знаний, историки растениеводства ставят в один ряд с именами основоположника генетики чешского естествоиспытателя Г. Менделя и членов знаменитой семьи французских селекционеров Вильморенов.

Во Всесоюзном институте растениеводства в Ленинграде успешно скрестили теосинте с кукурузой, передав в результате этого потомству ценные свойства дикого собрата - высокое содержание белка, жира и незаменимых аминокислот - лизина и триптофана. Гибриды превзошли обоих родителей по качеству и урожайности.

Но Хью Илтис писал не об этом - однолетнем - теосинте. Он имел в виду многолетнее растение с тем же названием. К сожалению, констатировал в своих открытках американский ученый, теосинте - многолетника сейчас нет. Но, как говорится, чем черт не шутит...

И Рафаэль Гусман отправился на поиски удивительного исчезнувшего злака из рода эвхлены. Интуиция и знания, почерпнутые в научных библиотеках, позвали его в горные распадки Сьерра Манатлан. И, действительно, на одном из склонов он увидел нечто похожее на рисунок Илтиса.

О своей находке студент не замедлил сообщить в США, своему старшему коллеге. Вскоре в горы на поиски зеленого реликта отправились двое - Гусман и Илтис. Их открытие нового вида теосинте стало сенсацией для ботаников. Однако, как часто бывает в науке, открытие это оказалось еще одним "изобретением велосипеда". То, что не было известно ученым, было давно знакомо местным жителям. Как и однолетний, многолетний теосинте под названием "чепаль" в этих краях издревле употребляли в пищу. Аборигены и не подозревали, что поедают растительную редкость, за которой давно охотятся ботаники.

Но подлинное открытие было впереди. Лабораторные исследования показали, что найденный многолетник имеет такое же число хромосом, как и культурный маис, - 20. А это означало, что долго скрывавшуюся от селекционеров "дикарку" можно скрещивать с "домашними" собратьями, чтобы позаимствовать у дикой "мексиканки" ее удивительную выносливость. Ведь у себя на родине, на высоте 2000 метров, она хорошо сохраняется под снежным покровом. Зимостойкая, невосприимчивая к болезням, она не боится влажной почвы, легко приживаясь на берегах горных ручьев. И не только в Мексике: в ходе дальнейших поисков многолетний теосинте был обнаружен по соседству с его родичем-однолетником в Гватемале.

Образцы собранных семян перспективного многолетнего злака X. Илтис привез в СССР и передал в дар Главному ботаническому саду Академии наук. Теосинте Гусмана сразу привлек к себе внимание советских генетиков и селекционеров. Ведь комбинирование лучших биологических качеств наших культурных сортов кукурузы и ценных наследственных задатков их заморского сородича-дикороса открывают заманчивые перспективы для создания небывалых, многолетних форм этой ценнейшей культуры.

Растение-новосел проходит испытание в Советском Союзе. Первые урожаи, полученные в оранжереях и в открытом грунте на Гагрском опорном пункте Главного Ботанического сада АН СССР, на Кубанской опытной станции ВИР имени Н. И. Вавилова и в ряде других научных учреждений страны, вселяют в ученых уверенность, что то время, когда сбудется, наконец, заветная мечта многих поколений исследователей - получить многолетнюю кукурузу - не за горами.