Пути селекции

Средняя урожайность кукурузного зерна в СССР составляет всего лишь около 33 центнеров с гектара. Потенциальные возможности культуры используюся только на 30-50 процентов. Значительным резервом увеличения урожая является сохранность посевов до уборки и сбор на зерно. К сожалению, пока что по стране пятая (а в РСФСР - третья) часть площади зерновой кукурузы скашивается на корм. Одно из приятных исключений - Украина, где начиная с 1985 года практически вся засеянная на зерно кукуруза убирается по прямому назначению.

В перспективе предусмотрено создание и внедрение гибридов кукурузы с урожайностью 120-130 центнеров с гектара на орошаемых землях и 80-90 центнеров - на богаре. Поставлена задача получать сорта с высоким коэффициентом полезного действия. В стране разработаны комплексные программы по созданию интенсивных гибридов для различных регионов, почвенно-климатических условий и разного направления.

Сегодня нужны гибриды и сорта высокопродуктивные, хорошие и разные, для расширения набора высокоурожайных форм в старых районах кукурузосеяния и продвижения этой культуры в новые районы возделывания.

Одним из направлений селекции и интродукции стало выведение и использование сортов с разными сроками созревания - коротким, средним и длительным вегетационным периодом. Зачем это нужно? Возьмем, к примеру, центральные и южные районы Украины. Скороспелые сорта дают здесь зерно полной спелости приблизительно с августа, среднеспелые - в начале сентября, а позднеспелые - в начале октября. Внедрение скороспелых, быстрорастущих сортов кукурузы, предназначенных для летнего посева, позволило бы получить второй урожай (до позднеосенних заморозков) для кормовых и технических целей.

До недавнего времени усилия селекционеров были направлены на создание среднепоздних и позднеспелых гибридов. На госсортоучастках, где кукуруза убирается вручную и нет проблемы сушки, это позволило получать довольно высокие урожаи. Однако в производственных условиях такие гибриды приходилось убирать при очень высокой влажности зерна, а в отдельные годы они вообще не вызревали.

Наивысшая интенсивность солнечной радиации приходится на июнь, в это время световой день самый длинный. А кукуруза цветет в июле. Зерно формируется еще позже - в августе-сентябре, когда значительно снижается фотосинтезирующая деятельность листового аппарата. Здравый смысл давно подсказывал, что сеять надо как можно раньше. Но как тогда нежные всходы перенесут весеннее похолодание? Выход один - нужны гибриды раннеспелые, стойкие против заморозков, с быстрым нарастанием вегетативной массы. Сейчас уже можно сказать, что острая проблема создания и быстрого размножения высокопродуктивных гибридов кукурузы с укороченным вегетационным периодом успешно решается.

Пример тому - реализуемая венгеро-советская рабочая программа по испытанию раннеспелых гибридов кукурузы. Венгерские селекционеры поставили цель - внедрить такие гибриды с коротким периодом созревания, чтобы не менее одной трети урожая составляли початки.

В нашей стране создаются трехлинейные и двойные межлинейные скороспелые гибриды кукурузы, обладающие высоким генетическим потенциалом урожайности зерна, с вегетационным периодом до 115 дней, пригодные для возделывания во всех зонах кукурузосеяния.

Когда-то кукурузу у нас сеяли там, где разводили виноград. Позже стали культивировать ее и севернее. Но в умеренном климате початки не вызревали, поэтому в средней полосе кукурузу выращивали только на силос и зеленый корм. За последние годы ситуация изменилась: появились первые раннеспелые гибриды, дающие зрелые початки в районах, расположенных севернее "кукурузного пояса". Таковы гибриды семейства, имеющего общее название Коллективный.

Один из них впервые вызрел в условиях Киевской области и Полесья - в зонах, издавне считавшихся неблагоприятными для возделывания кукурузы. Сорт - детище Комплексной целевой программы "Север" по созданию наиболее интенсивных гибридов кукурузы. Вегетационный период его укорочен по сравнению с существующими на 5-8 дней, а урожайность увеличена на 7-8 процентов с гектара.

Для Поволжья и северной Лесостепи предназначены раннеспелые гибриды Коллективный 101 ТВ, Коллективный 210 АТВ, среднеранний Коллективной 244 MB. Отличные раннеспелые гибриды семейства Краснодарский созданы селекционерами Кубанской опытной станции. За эту работу академику ВАСХНИЛ Г. С. Галееву и группе его коллег присуждена Государственная премия СССР 1986 года. Это лишь один из плодотворных итогов работы творческого объединения селекционеров "Север" (ТОСС), поставившего перед собой задачу: разработать научные основы ускоренного создания раннеспелых гибридов, которые гарантированно вызревали бы на зерно и обеспечивали получение добротной зеленой массы с початками молочно-восковой и восковой спелости в зоне с коротким безморозным периодом и пригодны были бы для выращивания по интенсивной технологии.

На основе методики создания скороспелых холодостойких гибридов (скрещивания холодостойких материнских форм с отцовскими среднеранними и среднеспелыми простыми зубовидными гибридами и самоопыленными линиями южного происхождения) созданы для северной зоны знаменитые Днепровский 247 MB и Буковинский 11Т. Они пополнили прежде созданный арсенал скороспелых, относительно холодостойких гибридов для получения зеленой массы с початками молочно-восковой спелости, районированных в новых районах кукурузосеяния (Белоруссии, Полесье Украины, нечерноземной зоне). За 10 лет (1978-1988) районированы 15 гибридов ТОСС.

Сортовые посевы стали наиболее эффективным средством распространения гибридов "северной" кукурузы с продолжительностью вегетационного периода 90-115 дней.

Курса на "осеверение" маиса придерживаются и другие страны, даже США, имеющие благодатный Кукурузный пояс. Селекционерами американской семеноводческой компании "Каргилл Лимитед" создан раннеспелый карликовый гибрид кукурузы, вызревающий здесь за 70- 75 дней. Его урожайность на 20-30 процентов выше, чем у обычных высокостебельных гибридов с таким же периодом вегетации. Гибрид прошел успешные испытания в штате Онтарио и в Кукурузном поясе США, а также в Манитобе (Западная Канада). Новый карлик, по мнению его создателей, будет способствовать увеличению сборов зерна в северных районах с коротким вегетационным периодом.

Успехи в создании и культивировании скороспелых гибридов зернового направления, достигнутые в США, привели к тому, что даже в соседней Канаде удельный вес маиса, всегда считавшегося второстепенной культурой, в послевоенные годы в общем производстве зерна возрос с одного до пяти процентов.

Внедрением раннеспелых гибридов кукурузы на наши поля занялось совместное советско-австрийское предприятие, созданное на базе агрофирмы "Заря" Ровенской области и австрийского филиала американской компании "Пионер".

Новым направлением советской селекции стало выведение кукурузы для условий орошения. В ближайшие годы в производство поступят трехлинейные и двойные межлинейные гибриды интенсивного типа для возделывания в условиях орошения с урожайностью 110-140 центнеров с гектара, отзывчивые на повышение доз вносимых удобрений и приспособленные к возделыванию при загущенности посевов.

А теперь вернемся к американскому "карлику". Откуда такая вроде бы странная тяга к малорослым растениям? Древние сеятели маиса, бросая в землю семена, сопровождали эту процедуру куда более привычным для нас родительским напутствием: "Расти большой!". И радовались зеленым могучим великанам. Да, все именно так и было. Во всяком случае - до нашего времени. Пока большой рост не вызвал вопрос: а не затрачивается ли на создание внушительных размеров растения попусту его энергия? То есть, зародилось сомнение, очень точно подмеченное в народной поговорке: "Не в коня корм".

Большой рост кукурузы вызывал и определенные неудобства. Растения-великаны не технологичны при механизированной уборке. Компактное растение с коротким, но прочным стеблем, со сближенными междоузлиями, с толстой листовой пластинкой, где много хлоропластов, не полегает при ветрах и дождях и не ломается, если его в поле во время машинной жатвы заденет какой-либо механизм. Куда более технологичны растения, у которых прямые стебли сохраняются до уборки, початки размещаются на одинаковой высоте и легко обрываются, а обертки состоят из небольшого количества листьев.

Конструирование таких форм растения производится не только с помощью гибридизации. Используются также и регуляторы роста растений (РРР).

До недавнего времени в распоряжении кукурузоводов было, пожалуй, только одно средство для укорачивания высоты стебля - гумат натрия, выпускаемый в виде порошка. Раствором его обрабатывали семена перед посевом. Но сравнительно недавно в Институте органической химии Академии наук УССР, ведущей в стране научной организации по созданию РРР, синтезирован еще один препарат - декстрел. Исходный аналог этого вещества - 2-хлорэтилфосфоновая кислота (этефон) - был получен в Киеве еще в 1946 году. Но, как говорится, время для ростового укротителя тогда еще не пришло.

Результаты испытаний декстрела в НПО "Днепр" удивили ученых. Ведь до тех пор мировая практика отмечала особую консервативность кукурузы по отношению к разным влияниям, принесенным РРР. А здесь, на опытных участках ВНИИ кукурузы, "упрямица" отозвалась на обработку семян раствором декстрела неожиданным снижением высоты стеблей - в полтора-два раза.

Сюрприз, преподнесенный киевским ученым на днепропетровских плантациях, стал одновременно контраргументом в споре с теми, кто считал, что в земледелии можно обойтись без микрохимии. Ведь в нашей стране находятся наиболее северные в мире зоны выращивания кукурузы (как, впрочем, и многих других сельскохозяйственных культур). И для повышения стойкости растений против неблагоприятных условий роста отечественное сельское хозяйство требует РРР даже больше, чем зарубежное.

Кстати, на коллекционных участках Синельниковской селекционно-опытной станции ВНИИ кукурузы есть образец, стелющийся по земле. В этом растении отсутствует ген, который "программирует" вертикальное расположение стебля. Эту уникальную кукурузу бережно сохраняют. Кто знает, может быть, когда-нибудь пригодится и это "странное" свойство.

Еще одно направление селекции сформулировал некогда Дж. Свифт: "Тот, кто сумел вырастить два колоса там, где прежде рос один, две былинки травы, где росла одна, заслужил бы благодарность всего человечества, оказал бы услугу своей стране".

На кукурузном стебле обычно вырастает один-два початка. Но в неблагоприятные годы урожай снижается на 30-40 процентов из-за того, что многие растения остаются бесплодными. Поэтому нужны гибриды, способные формировать несколько початков.

Учеными Грузинского государственного университета под руководством Г. М. Папалашвили получена многопочатковая форма - многостебельная кукуруза универсального направления и одностебельная - зернового. Многопочатковые формы дают почти вдвое больше зерна и чуть ли не в четыре раза больше зеленой массы.

Немаловажно и такое качество собранного урожая, как технологичность, в частности, хорошая вымолачиваемость зерна. Для пищевой индустрии нужны специальные гибриды, сорта и формы. Так, для пищеконцентратной промышленности необходима рисовидная, или лопающаяся кукуруза, а также с крупным белым зерном кремнистой консистенции, пригодная для изготовления хлопьев. Для этих целей созданы гибрид Днепровский 921, сорта Жемчужная 227 и Рисовая 216, сорта сахарной кукурузы Кубанская консервная 148, Ранняя золотая 401, Ароматная, гибрид Днепровский 664, Заря и другие, отличающиеся не только повышенной сахаристостью, высокими урожаями, но и растянутой фазой молочно-восковой спелости. А для крахмало-паточной промышленности необходимы сорта крахмалистой кукурузы с хорошими пищевыми и технологическими качествами.

Кукуруза у нас в стране - главная фуражная культура. Для животноводства не хватает энергонасыщенных кормов. Стране для этого требуется ежегодно не менее 60-65 миллионов тонн кукурузного зерна. Мы же имеем 10-14 миллионов тонн. Но дело даже не в самих тоннах.

В этом вале недостает белка, неудовлетворительно его качество.

В кукурузе недостаточно витамина РР (йикотиновой кислоты). Поэтому пеллагру - авитаминозное заболевание, поражающее кожу лица и шеи, а также пищеварительный тракт и нервную систему, называют болезнью кукурузных народов. Мало в кукурузе и важнейших аминокислот, которые не могут быть синтезированы организмом человека или животных и поступают только из продуктов питания.

В современном учении о потребности человека в пище, получившем свое выражение в концепции сбалансированного питания, главное внимание уделяется снабжению организма необходимым количеством энергии и белка. И это закономерно, ибо пища выполняет двуединую функцию. С одной стороны, является своеобразным топливом, поддерживающим огонь жизни, источником человеческих сил. С другой - служит материалом для построения и обновления тела.

Если калории мы сполна получаем с хлебных нив, то белки, осуществляющие энергетические превращения и обмен веществ, находятся в основном в продуктах животного происхождения. Именно пищевых белков, играющих фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности организма, как раз и недостает на столе у большинства населения земного шара.

Острота глобальной проблемы дефицита пищевого белка усугубляется тем обстоятельством, что никакие заменители здесь ничего не решают: белок, из которого состоят ткани живого организма, можно получить только из белка. Никакого другого "строительного материала" не существует.

Поисками заветного "материального склада" человечество занимается на протяжении всей своей истории. Люди заметили, что разные съедобные растения далеко не равноценны по питательным качествам, даже если дают при одинаковых затратах труда равное количество съедобной массы. Некоторые из них, например, бананы и большинство клубнеплодов, исключительно богаты калориями, "заряжают" организм энергией, но содержат мало аминокислот, протеина - важного материала для обновления организма. Эти растения могут составлять основу питания только в сочетании с мясом или рыбой.

По существу, лишь три культурных растения обеспечивают человеку обильное и в то же время относительно сбалансированное питание: рис, пшеница (и отчасти близкие ей другие виды зерновых культур) и кукуруза. Среднее содержание белков в зерновых колеблется от 10 до 15 процентов. Видимо, не так уж утопичны идеи вегетарианства: специалисты считают, что взрослый человек вполне может обойтись без мяса, если его стол на три четверти состоит из злаков и на четверть - из бобовых.

Используя древний рецепт индейцев, люди и поныне дают фуражную кукурузу скоту с белковыми добавками - соей, горохом, люцерной.

Но уже сто лет назад ученые задумались над тем, как повысить "коэффициент белковости" у самой кукурузы, как наполнить ее зерна полноценным белком. В Америке, например, усилия селекционеров сосредоточились на создании высокоурожайных сортов маиса с увеличенным содержанием наиболее ценных соединений, регулирующих использование растительного белка - лизина и триптофана. На Иллинойской сельскохозяйственной опытной станции, где над этой проблемой трудятся с 1896 года, удалось довести содержание белка в кукурузе до 28 процентов.

"Сконструированы" первые высоколизиновые гибриды и в нашей стране. По своим кормовым достоинствам они превзошли ячмень и пшеницу. Советские селекционеры надеются, что дальнейшее увеличение в кукурузном белке содержания незаменимых аминокислот позволит повысить его усвояемость вдвое и по питательной ценности уравнять с белком молока.

Один из путей решения лизиновой проблемы подсказала генетика. В 1963 году была открыта биохимическая роль специальных генов, повышающих биологическую ценность белка и одновременно содержание его фракций, богатых лизином. К селекционной работе подключена самая современная техника и аппаратура, вплоть до мощных циклотронов, позволяющих определять при помощи ускоренных частиц содержание белка в зернах. В Корнельском университете (США) создано оригинальное устройство, которое дало возможность установить, что скрещивание обычного урожайного сорта с необычным, содержащим лизин, дает устойчиво противостоящий болезням гибрид.

В США на одном из полей генетики обнаружили странные особи - опейк и флоури. Невзрачные с виду, с мелкими початками, мутноватым зерном и низкой урожайностью, эти мутанты, как выяснилось в лаборатории, имели повышенное содержание белка в зерне. Путем скрещивания наследственный признак высокой белковости удалось передать ряду урожайных гибридов.

Опейками занялись советские селекционеры. В итоге были созданы гибриды Днепровский 505 и Днепровский 85ВЛ (приставка ВЛ означает высоколизиновый), с полуторной нормой белка. Но самое удивительное было в том, что урожайность гибридов превысила 90 центнеров с гектара (а ведь опейк и флоури до того передавали гибридам весьма невысокую урожайность). В самом начале 70-х годов появились краснодарские гибриды №№ 303, 82, 79 и 304 (все с приставкой ВЛ). По-сути, был получен монокорм, которым можно откармливать животных без бобовых добавок. С 1978 года высоколизиновые сорта и гибриды стали внедряться в СССР в массовое производство.

Значение результатов селекции в этом направлении трудно переоценить. Высоколизиновая кукуруза позволяет экономить зерно. Вот почему продолжаются селекционные работы по созданию новых среднеранних высоколизиновых гибридов, по урожайности не уступающих обычным, содержащих в зерне 12-14 процентов протеина, до 5 процентов лизина и пригодных для возделывания во всех зонах кукурузосеяния.

Каждый гектар плантаций соевых бобов в развитых странах мира дает 480 килограммов пищевого белка. Пшеница и рис дают с той же площади по 180 килограммов. Но это - показатели обычных сортов. У высокоурожайных же гибридных сортов кукурузы с высоким компонентом белка его выход в два с половиной раза выше - 450 килограммов, то есть приближается к соевому показателю. Поскольку качество зерна - это, по сути, второй его урожай, создание каждого высокобелкового гибрида, с повышенным содержанием незаменимых аминокислот, имеет огромное народнохозяйственное значение.

Но не слишком ли многого хотим мы от полезного растения, постоянно занимаясь его качественным улучшением? Совершенствуя методы селекции, стремимся увеличить общую потенциальную продуктивность культуры, повышаем ее не только зимо- и холодо-, но также засухо- и жаростойкость. Относительной засухоустойчивостью уже отличаются гибриды Днепровской 320 АМВ, сорт Закарпатская желтая зубовидная, продуктивные на зерно и силос. Но нам этого мало. Создаются высокоурожайные трехлинейные и двойные межлинейные засухоустойчивые гибриды с урожайностью зерна 70-90 центнеров с гектара, пригодные для возделывания в районах неустойчивого увлажнения (без орошения). Мы не удовлетворены тем, что возделываемые сорта легко ранимы при контакте с машинами, и поэтому внедряем и используем интенсивные сорта, устойчивые к полеганию и приспособленные к механизированной уборке. Хотим, чтобы кукуруза имела также повышенную устойчивость против вредителей, пузырчатой головни, стеблевых и корневых гнилей и прочих болезней. То есть стремимся создать сорта, комплексно устойчивые против любых экстремальных факторов внешней среды, против всех стрессовых воздействий. Но есть ли такой источник, из которого можно было бы черпать все эти качества? Оказывается, есть.

Еще в конце 20-х годов советский цитолог Л. Г. Раменский, исследуя кардинально различающиеся растения, условно разделил их на три типа: "львы", "верблюды" и "шакалы". Первые, умеющие "постоять за себя", обладают мощными способностями борца и захватывают поистине "львиную долю" природных ресурсов, "царствуя" над конкурентами. Вторые отличаются высокой выносливостью к засухе, холоду, засолению почв и другим нев-згодам жизни, удивительной приспосабливаемостью к самым неблагоприятным условиям, умением выстоять даже в экстремальных условиях. У третьих нет ни одного из вышеперечисленных качеств, но они могут засчет быстрого размножения захватывать места обитания, не заселенные и не обжитые "львами" или "верблюдами".

Спустя сорок лет подобную классификацию создал английский эколог Дж. Грайм. Не прибегая к лексикону из мира животных, он обозначил те же типы растений латинскими буквенными символами, ставшими теперь международными - К, S и R. Каждая из них означала определенное свойство: К - защиту от конкурентов-сорняков ("львиная" черта), S - защиту от неблагоприятных условий (особенность "верблюда") и R - урожайность, способность пожинать плоды (здесь что-то от "шакала"). Грайм понимал, что ни одно растение не вписывается в характеристику какого-то одного типа животных, и потому подчеркивал, что большинство представителей флоры пользуются смешанной стратегией, сочетают все три способа выживания, поддержания своей устойчивости.

Такая систематизация явилась ключом к разгадке давнего вопроса: почему от прародителей-дикоросов, вполне "пригнанных" к окружающей среде, обладающих редкой жизнеспособностью, возникло потомство, которое может жить только под постоянной дорогостоящей опекой человека? Стало ясно, что культурным растениям недостает именно тех качеств и преимуществ, которые имели их праотцы.

Современные сельскохозяйственные растения уподоблены пресловутым оловянным солдатикам: при индустриальной технологии возделывания, будучи поставленными на поток, они одинаково, как по команде, реагируют на полив и удобрения, и столь же дружно при экстремальных условиях все разом погибают. Между тем известно, что старые народные сорта, не отличающиеся высокой урожайностью, были все же надежнее - более пластичнее за счет наследственного разнообразия.

В погоне за весомыми сборами человек как бы разошелся с матушкой-природой: задавшись целью получать максимальные урожаи, он взял на себя функции, которые растение выполняло самостоятельно при помощи защитных свойств К и S. Тысячелетиями человек развивал у полезных растений только одно из его стратегических свойств - урожайность (R). Удаляя конкурентов (то есть сорняки), поддерживая для культурных растений более-менее идеальные условия, он в своей неумеренной материнской заботе о любимых детищах оказывал им "медвежью услугу": питомцы выходили в большую жизнь изнеженными баловнями, не подготовленными к возможным ударам судьбы.

Но природу нельзя обмануть. На обработанных человеком полях она оказалась более мудрой: извечные соседи культурных растений - сорняки тоже приспособились. И стали жить на пашне, как на целине.

В ходе эволюции выживали только те спутники полевого растениеводства, которые усвоили различные хитрые стратегические приемы. А арсенал самосохранения у сорняков более богатый, чем у избалованных хозяев поля. Так, ими приобретено свойство создавать "банк зачатков" - запас захороненных в почве семян или почек на корневищах. Как уже отмечалось, зачатки самых опасных сорных трав прорастают неодновременно (это свойство запрограммировано генетически). Многие сорняки успевают отрасти до начала уборки урожая. Другие, наоборот, цветут и пополняют "банк" после завершения страды на полях. Корневищные виды, спасаясь от плуга, все больше заглубляются в землю. Есть и такие сорняки, которые умеют затаиваться и пережидать чрезвычайные жизненные обстоятельства, уменьшая свои размеры. То есть сорняки имеют разнообразные вариации наследственных качеств, на все случаи жизни.

Из всего этого следует, что перед селекционерами стоит нелегкая задача: вернуть маису утраченные качества. "Мудрый селекционер, - писал Лютер Бёрбанк, - должен проникать внутрь растения и открывать лежащую в нем внутреннюю гармонию". Ту самую, которую мы нарушили. Предстоит воссоздать в культурных растениях разнообразную наследственность - качества, которые имели изначально и самостоятельно приобрели в ходе развития земледелия сорняки.

Процесс возврата культурным сортам тех свойств пластичности, живучести и надежности, которые были у них отобраны, уже идет. Создаются засухоустойчивые и неполегающие сорта, интенсивные, с широкими листовыми пластинками, развивающимися столь быстро, что заглушают сорняки. При наличии таких сортов отпадает необходимость в массированной гербицидной блокаде: химические средства защиты применяются здесь лишь как чрезвычайная мера.

...Вот и подходит к концу наш рассказ. На этих страницах сделана попытка поведать любознательному читателю об истории удивительного злака и культуры его возделывания, о биологии растения, о тех отраслях науки, которые заняты изучением кукурузы и ее улучшением. За пределами этого эссе остались проблемы современного промышленного семеноводства гибридов, агротехники и практического использования кукурузы. Это - тема следующей книги. А пока ограничимся одним замечанием.

Наши журналисты вновь величают ее "королевой полей". Снова с газетных страниц и из радиодинамиков звучат в ее адрес комплименты и дифирамбы. Появились даже рок-ансамбли "Кукуруза", до того модной стала эта тема.

Невольно думаешь: а ведь все это уже было... Насколько искренни и серьезны мы в своей нынешней приверженности, в новой вспышке внимания и уважения к восстановленной на пьедестале и вторично титулованной культуре? Ведь та, кого мы вновь величаем "королевой", не терпит непостоянства и показных верноподданных. Она щедро одаряет лишь тех, кто служит ей верой и правдой, кто любит ее и предан ей не из-под палки, не по указке и не из конъюнктурных соображений. Что толку от почета, если он не подкрепляется активными действиями верноподданных!

Не словесные заверения и не здравицы нужны кукурузе, а постоянная забота и уход. Истина банальна, но вечна, как жизнь.