Селекция (от лат. selecti – oвыбор, отбор) – это наука о выведении новых сортов и улучшении существующих. Как правило, целью селекции является выведение растений, имеющих определенные декоративные, биологические и хозяйственные признаки. Например, современные селекционеры стремятся получить новые сорта флоксов, устойчивых к заболеванию мучнистой росой; раннеспелых сортов гладиолусов с цветками красивой формы и чистых окрасок; межвидовые скрещивания сирени направлены на увеличение периода ее цветения и т. д.
Методы селекции. Самым простым методом селекции является посев семян от свободного естественного опыления с последующим отбором наиболее интересных экземпляров. Лучшие результаты по широте целенаправленного формообразования растений получены при использовании искусственной гибридизации – скрещивания между собой двух или большего числа форм с целью совмещения в одном сорте ценных качеств, свойственных исходным организмам.
Учеными также разработаны методы, позволяющие искусственно увеличивать число хромосом в ядрах клеток. Обрабатывая точки роста или семена раствором колхицина, можно нарушить процесс деления хромосом, в результате чего их число увеличивается в два раза. Клетки с удвоенным, учетверенным (и т. д.) числом хромосом получили название полиплоидных. Полиплоидные растения имеют сильный стебель, отличаются яркостью окраски и размерами цветков, обильным цветением.
Для получения новых сортов особенно ценны почковые мутации (от лат. mutation – изменение, перемена), которые возникают естественно и могут быть получены искусственно. Новые признаки растений, образующиеся в результате изменений в хромосомах (молекулярный состав или строение), передаются затем потомству. В природе мутации появляются в результате воздействия на организм факторов окружающей среды. Примером естественной мутации являются первые попугайные формы тюльпанов.
Искусственные мутагенные изменения можно получить при воздействии на вегетативные (почки, луковицы, побеги) или генеративные органы (семена, пыльцу, яйцеклетки) растения химическими соединениями (этиленметилом, этиленимином, диэтилсульфатом) или облучением (гамма‑лучами, нейтронами, рентгеновскими лучами). Дозы и сила обработки зависят от индивидуальных особенностей вида и его состояния.
Гибридизация может быть близкородственной или отдаленной: при близкородственной внутривидовой гибридизации скрещиваются различные сорта одного вида; при отдаленной виды или сорта различных видов. При межвидовой или межродовой гибридизации могут возникать трудности из‑за нескрещиваемости далеких в родственном отношении видов. Для повышения их скрещиваемости используются специально разработанные и широко применяемые селекционерами следующие методы:
–предварительное вегетативное сближение, прививка одного растения на другое с последующим их переопылением;
–опыление смесью пыльцы различных видов и сортов, в результате чего гибридные семена лучше завязываются (метод основан на избирательности оплодотворения);
–применение метода посредника. Если два сорта не скрещиваются между собой, а только с третьим, то сначала их скрещивают с ним, а затем уже полученный гибрид – с одной из исходных форм;
–применение стимуляторов (гиббереллина, янтарной кислоты и др.), усиливающих рост пыльцевых трубок на рыльце пестика;
–хирургическое вмешательство – укорачивание столбика пестика, впрыскивание шприцем пыльцевой суспензии непосредственно в завязь;
–добавление к отцовской пыльце материнской в качестве стимулятора (материнскую пыльцу нейтрализуют, растирая ее в фарфоровой ступке).
При отдаленной гибридизации иногда проводятся возвратные скрещивания, когда гибриды первого поколения вновь скрещиваются с одной из родительских форм. Интересные формы растений можно вывести, используя метод сложной ступенчатой гибридизации, при котором молодые гибриды вновь скрещиваются с формами или сортами, имеющими другие положительные качества.
Создание нового сорта представляет собой ряд следующих друг за другом этапов: подбор исходных родительских пар; скрещивание и получение гибридных семян; выращивание гибридных сеянцев; первичный индивидуальный отбор перспективных сеянцев; размножение отобранных сеянцев и передача их для оценки экспертной комиссией и дальнейшей рекомендации лучших сортов на государственное сортоиспытание; государственное сортоиспытание на госсортоучастке декоративных культур.
Правильный подбор исходных родительских пар является основой результативности гибридизации. Для скрещивания подбирают сорта или виды, дополняющие друг друга по отдельным признакам. При этом из нескольких сортов, обладающих необходимым признаком, отбирают тот, который имеет наименьшее количество отрицательных качеств. Более тщательно следует подбирать материнское растение, так как большей частью гибриды наследуют многие биологические и декоративные особенности от материнского сорта.
Взятые для гибридизации сорта должны полностью соответствовать сортовой принадлежности. Хорошие результаты получаются при скрещивании сортов различного географического происхождения (например, американские с европейскими или белорусские с алтайскими). Для селекции могут быть использованы и дикие формы путем переноса их в культуру непосредственно из естественных условий местообитания. При их скрещивании гибридному потомству довольно часто передается повышенная жизнестойкость и иммунитет к заболеваниям. Так, дикие виды тюльпанов не болеют вирусной пестролепестностью, в то время как у культурных сортов это заболевание является основной причиной гибели. Поэтому главным направлением селекции тюльпанов является получение сортов с признаком устойчивости к пестрению, унаследованным от диких видов.
Для получения доброкачественных гибридных семян и повышения процента завязи необходимо знать биологические особенности цветения и опыления исходных родительских пар. Все растения делятся на само– и перекрестноопыляющиеся и приспособлены к тому или иному типу опыления. У самоопыляющихся пыльники лопаются и дают зрелую пыльцу в еще закрытом цветке; у перекрестноопыляющихся – рыльце и пестик созревают в разное время. Самоопыление не происходит у двудомных и однодомных раздельнополых растений. У некоторых растений этому препятствуют особенности строения цветка.
Знание особенностей цветения и опыления позволяет определить для каждого конкретного вида оптимальное время проведения кастрации цветков, сбора пыльцы и опыления. Если раньше созревают пыльники, то такое явление называется протерандрией, если пестики – протерогинией. Благодаря последней скрещивание душистого горошка можно проводить без кастрации, опыляя пестики до созревания собственных пыльников. Жизнеспособность пыльцы и пестика у различных культур не одинакова. Восприятие пыльцы рыльцем устанавливается опытным путем. Для этого ежедневно проводят опыление части созревших рылец, а затем по проценту завязавшихся семян устанавливают наиболее оптимальное время его восприимчивости. Жизнеспособность пыльцы в искусственных условиях может сохраняться дольше, чем в естественных, и зависит от способа хранения.
Техника скрещиваний. Для скрещиваний выбирают цветки хорошо развитых, крупных, здоровых растений. Обычно используют цветки первого цветения (розы, георгины), чтобы к осени семена успели хорошо вызреть. Когда бутон готов к раскрытию, производят кастрацию, чтобы не произошло опыление собственной пыльцой. С этой целью пинцетом удаляют еще не лопнувшие пыльники. У некоторых растений (флокс, сирень), имеющих мелкие цветки, пыльники удаляют вместе с венчиком. На кастрированные цветки надевают изоляторы, которые шьют из пергаментной бумаги. Между стеблем и изолятором прокладывают вату (от проникновения насекомых‑опылителей), а изолятор завязывают шпагатом.
Пыльцу на рыльце пестика наносят мягкой кисточкой или кусочком карандашной резинки, надетой на препаровальную иглу. Когда пестик созрел и готов к восприятию пыльцы, на рыльце выделяется влага (секрет). Наиболее благоприятное для опыления время – утренние часы и сухая теплая погода. После нанесения пыльцы на рыльце опять надевают изолятор. Для большей надежности оплодотворения опыление цветка повторяют на следующий день.
Пыльцу для опыления собирают заранее. Для этого крупные, хорошо окрашенные бутоны срезают и пинцетом выщипывают пыльники. Последние раскладывают на чистую бумагу в сухом, защищенном от прямых солнечных лучей месте. При дозревании пыльники лопаются и из них высыпается пыльца, которую используют для опыления. Хранят пыльцу в стеклянных бюксах или пергаментных пакетиках, которые помещают в эксикатор с хлористым кальцием (для создания постоянной и умеренной влажности воздуха). Эксикатор ставят в холодильник с температурой 2‑3 °С.
Особое внимание при гибридизации обращается на чистоту проводимых работ и точность документации. При каждой новой комбинации скрещивания кисточку промывают спиртом, а бюксы для пыльцы – дезинфицируют. На бюксах простым карандашом пишут название сорта или вида и дату сбора пыльцы. При скрещивании на ветку с опыленным цветком вешают этикетку с указанием номера комбинации, количества опыленных цветков, даты скрещивания. В журнале фиксируют все необходимые данные по опылению и сбору гибридных плодов и семян.
Полученные гибридные семена высевают в оптимальные сроки на улучшенном агрофоне. Выбраковку малоценных и отбор лучших экземпляров проводят с первого года цветения. При этом главное внимание обращают на тот признак у гибрида, ради которого проводилось скрещивание.
Гибриды многолетних культур, обладая повышенной пластичностью, на протяжении первых лет цветения могут изменять свои декоративные особенности. Поэтому окончательный их отбор производят на 3‑4‑й год цветения в зависимости от культуры. Отобранные растения при вегетативном размножении полностью сохраняют свои декоративные и биологические качества. В результате оценок и браковок число гибридов убывает. Для конкурсного сортоиспытания оставляют самые ценные, которые после соответствующего размножения передаются для дальнейшей оценки на сортоиспытательную станцию.