НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СЕЛЕКЦИИ И ПЕРВИЧНОГО СЕМЕНОВОДСТВА СЕЛЬДЕРЕЯ (Apium graveolens L.) И ПЕТРУШКИ (Petroselinum crispum (Mill.) Nyman ex A.W. Hill.)

В питании человека овощи занимают исключительно важное место, так как представляют собой основной и часто незаменимый источник разнообразных витаминов, аминокислот, минеральных солей, микроэлементов, легкоусвояемых углеводов, органических кислот, фитонцидов и др. Благодаря обширной гамме ароматических и пряновкусовых веществ, интенсивной яркой окраске, красивой форме овощи делают пищу более привлекательной, аппетитной, вкусной и тем самым намного повышают ее усвояемость, а, следовательно, и пользу. Современное понятие рационального и правильного питания подразумевает не только достаточный объем, но и главное — широкий ассортимент овощных культур, что позволяет не только разнообразить питание, но и продлить период потребления овощей, преодолеть сезонный характер их поступления (Папонов А.Н., 1980, 2009; Кононков П. Ф., 1988; Ефремов А. П., Шретер А. И., 1996; Борисов В. А. и др., 2003; Буренин В. И., 2008; Литвинов С. С., 2008; Рабинович A.M., Борисов В. А., 2008 и др.).

В основу исследований в XXI веке по-прежнему поставлена задача пополнения, изучения и дифференциации геноресурсов овощных культур по важнейшим признакам и выделение наследственных форм для практического использования (Буренин В.И., 2003, 2008).

В последние годы большое внимание уделяется увеличению производства и расширению ассортимента пряновкусовых культур семейства Сельдерейные. Это связано с распространением сведений о полезности культур. Продолжающееся повышенное внимание к здоровью человека увеличивает и потребление овощных культур. Ценность их обусловлена, прежде всего, содержанием эфирных масел, которые улучшают вкус пищи и имеют дезинфекционное действие. Также распространение новых сортов с улучшенным внешним видом, ароматом, приспособленных не только к климату умеренных широт, увеличивает производство и урожайность. Улучшение доработки продукции, хранения, а также новых видов переработки — все это стимулирует увеличение потребительского спроса. К таким культурам относятся петрушка и сельдерей.

Сельдерей корневой — овощная культура, широко распространенная в странах Европы и Северной Америки. Товарное производство его сосредоточено в зоне умеренного климата. В США площади под этой культурой занимают 10−18 тыс. га, потребление в свежем виде составляет 2,8−4,0 кг/год на человека. За последние 30 лет в США производство и потребление сельдерея корневого было относительно стабильным (Рубацкий В.Е., 2007). Площади под сельдереем в ЕС составляют 15 900 га. Наиболее широкое распространение он получил в Италии (4600 га), во Франции (3100 га) и в Испании (2100 га). Производство корневого сельдерея сосредоточено в Средней Европе. Площади под ним в процентах от общей площади под этой культурой составляют по странам: Германия — 100, Нидерланды — 97, Франция — 56, Италия — 2,5, Великобритания — 0. В Германии его выращивают на площади 1400 га (Круг Г., 2000).

Основные посевные площади под петрушкой сосредоточены в Европе (Франция, Нидерланды и некоторые восточноевропейские страны). Площадь под корневую петрушку в Чешской Республике составляет около 1500 га. Всего Чехия производит 10−18 тыс. т ежегодно. Среднее ежегодное потребление петрушки составляет почти 2 кг на душу населения (Рок1ис1а Я., 2003). В Германии площадь под петрушкой составляет около 570 га (Круг Г., 2000).

В России сельдерей и петрушку выращивают пока сравнительно в небольших количествах, в основном вокруг крупных городов, в открытом и защищенном грунте в Центрально-Черноземной зоне, в южных областях Нечерноземной полосы, на Кавказе, а также в Приморском крае. К сожалению, они не заняли надлежащего места в структуре посевных площадей, несмотря на благоприятные природные условия для реализации их потенциальных возможностей. В России не существует более или менее достоверной статистики по посевным площадям, так как данные о производстве и переработке практически отсутствуют. Также выращивание их во многом ограничено личными подсобными хозяйствами и производятся они для местного рынка.

Следует отметить, что производство петрушки и сельдерея в настоящее время не всегда рентабельно из-за низкой урожайности, сильного поражения болезнями, больших затрат ручного труда на уход и уборку товарного урожая и семян. Низкий уровень урожайности связан также с недостатками существующего сортимента. Мало сортов, способных с наибольшей эффективностью использовать благоприятные (естественные и антропогенные) факторы внешней среды и одновременно противостоять за счет избежания и толерантности к стрессовым факторам, т. е. пластичных культиваров. Именно в неблагоприятных почвенно-климатических и погодных условиях, которые так характерны для России, экологическая устойчивость оказывается решающим фактором в обеспечении стабильного роста величины и качества урожая (Жученко A.A., 1988).

В настоящее время в России селекцией и семеноводством сельдерея и петрушки занимаются крайне ограниченно. Практически отсутствуют работы, посвященные этим вопросам.

Для получения нового сорта, отвечающего определенным хозяйственным требованиям, необходим обширный исходный материал. Анализ работ отечественных и зарубежных селекционеров, работающих над созданием новых и улучшением существующих сортов сельдерея и петрушки, показывает, что на вооружении исследователей преобладает традиционный классический метод селекции — внутривидовая гибридизация, сочетающаяся с отбором, а также ее разновидности и модификации, которые только частично могут дать новый спектр хозяйственно ценных признаков, интересующих селекционеров. В этой ситуации наиболее подходящими методами, дающими необходимый радикальный результат, по праву считаются методы биотехнологии и мутагенеза. Относительно мутагенеза, на данный момент в России нет исследований на сельдерее корневом. В зарубежных источниках литературы нами также не обнаружены такие исследования.

Изложенное выше определило содержание данной работы.

Цель исследований — научное обоснование селекции и первичного семеноводства корневой и листовой разновидностей сельдерея и петрушки, их практическое применение для создания нового исходного материала, как источника селекционных и хозяйственно ценных признаков.

Для реализации основной цели научных исследований были поставлены и решены следующие задачи:

— изучить мировой опыт селекционно-семеноводческого процесса сельдерея и петрушки;

— провести оценку коллекционного материала сельдерея и петрушки по основным хозяйственно ценным признакамвыявить математико-статистические параметры изменчивости основных хозяйственно ценных признаков и наиболее значимых корреляционных связей между ними в условиях Московской области для использования в селекционной практике сельдерея и петрушки;

— разработать модели сортов сельдерея и петрушки, учитывая требования потребителей, производителей и торгующих организаций, на основе анализа литературных данных, изучения изменчивости морфологических и хозяйственно ценных признаков, корреляционных взаимосвязей;

— создать новый исходный материал для получения сортов сельдерея с улучшенными хозяйственно ценными признаками путем внутривидовой гибридизации и обработки семян эффективным химическим мутагеном N-нитрозо-К-метилмочевиной (N-HMM);

— с помощью in vitro технологии установить особенности реакции на температурный режим в период прорастания и начального роста в условиях in vitro и дальнейшего развития — in vivo, которые позволяют повысить эффективность отбора сельдерея корневого на нецветушность в первый год вегетации и на ускорение прохождения яровизации — во второй;

— получить новые сорта сельдерея и петрушки, обладающие высокой продуктивностью и товарностьюиспользуя физиологический метод (воздействие низкими положительными температурами на семена и растения в ювенильной фазе), найти для сельдерея листового оптимальное решение, которое обеспечивает максимальную урожайность семян и в дальнейшем потомстве — зелени;

— при первичном семеноводстве выявить оптимальные схему посадки и массу маточника сельдерея листовой и корневой разновидностей и петрушки корневой, обеспечивающие получение семян с высокими посевными и сортовыми качествами в условиях пленочных теплиц;

— дать экономическую оценку выращивания товарной продукции и семян новых сортов сельдерея и петрушки.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическими планами НИР отдела семеноводства и семеноведения и ГНУ ВНИИ овощеводства, Программами Россельхозакадемии по фундаментальным и приоритетным прикладным исследованиям по научному обеспечению развития АПК РФ на 2001;2005 гг. и 2006;2010 гг. (задание 04.14.02), является законченной НИР, содержит решение актуальности вопроса (№ ГР 1 200 109 412, 12 000 700 956).

Научная новизна исследований. Выявлены основные закономерности изменчивости количественных признаков растений сельдерея и петрушки, представляющих основное сортотипическое разнообразие культур, созданное за длительный период их культивирования и селекции, в условиях Московской области.

Установлена специфика корреляционных взаимосвязей комплекса хозяйственно ценных признаков с биологическими особенностями у сельдерея и петрушки, которая обеспечивает повышение эффективности отбора на продуктивность и технологические качества продукции.

Апробированы методы внутривидовой гибридизации и индуцированного мутагенеза сельдерея, позволяющие создать новые источники хозяйственно ценных признаков, сочетающих рассеченность листа, антоциановую окраску черешка листа, образование корнеплода с высокими технологическими качествами.

Использование in vitro технологии и воздействие пониженными положительными температурами на семена и сеянцы могут быть применены для создания провокационных фонов при селекции сельдерея на устойчивость к стеблеванию в первый год вегетации и ускорения прохождения яровизации — во второй.

Практическая значимость. Разработан принцип классификации сортов на сортотипы для сельдерея и петрушки корневой разновидности на основе морфологического анализа строения корнеплода, определяющего продуктивность и технологические качества.

Семейственный отбор исходного материала с последующей оценкой потомства по комплексу хозяйственно ценных признаков, внутривидовая гибридизация, индуцированный мутагенез, а также анализ морфологического строения корнеплода позволяют создать новые источники хозяйственно ценных признаков.

На основе полученного исходного материала созданы и включены в Госреестр сорта сельдерея листового Самурай, сельдерея корневогоКупидон и Искандер, петрушки корневой — Любаша, которые защищены авторскими свидетельствами и патентами.

Основные положения, выносимые на защиту:

— разработанные теоретические принципы моделирования сорта, оценки, отбора и создания исходного материала и их практическая реализация в селекции и первичном семеноводстве сельдерея и петрушки, обеспечивающие комплексное решение задач по пополнению сортимента и ассортимента овощных культур в товарном овощеводстве и как источники селекционных и хозяйственно ценных признаков;

— селекционный материал и отселектированные в процессе выполнения исследований сорта сельдерея и петрушки с высокими показателями продуктивности, технологических качеств, основных компонентов биохимического составаусовершенствованные технологические приемы первичного семеноводства сортов сельдерея и петрушки, включающие схему посадки и массу маточника, использование пленочных необогреваемых теплиц, обеспечивающие увеличению урожайности семян с высокими посевными и сортовыми качествами.

Личный вклад соискателя. Работа выполнена в 2001;2011 гг. лично, а также совместно с сотрудниками лаборатории селекции и семеноводства зеленных культур, лаборатории капустных культур отдела селекции, лаборатории хранения овощей отдела земледелия и агрохимии, отдела биотехнологии ВНИИО, а также с Институтом физиологии растений РАН. Доля личного участия в создании включенных в Госреестр сортов сельдерея листового Самурай — 50%, сельдерея корневого Купидон — 50%, сельдерея корневого Искандер — 70%, петрушки корневой Любаша — 70%.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: ВНИИО — III Междун. конф., посвящ. памяти Б. В. Квасникова (2003, 2009), Междун. науч.-практ. конф., посвящ. к 75-летию ВНИИО (2006) — ВНИИССОК — Междун. науч.-практ. конф. (2006, 2007, 2008, 2010) — ИФР им. К. А. Тимирязева — V съезд Вавиловского общества генетиков и селекционеров (2009) — РГАЗУ — Междун. науч.-практ. конф. (2010) — РУДН — VIII Междун. симп. (2009) — Артем — науч.-практ. конф., посвящ. 20-летию ГНУ ПООС ГНУ ВНИИО РАСХН (2008) — Барнаул — Всерос. науч.-практ. конф., посвящ. 75-летию Западносибирской ООС ГНУ ВНИИО РАСХН (2007) — Брянск — VIII Междун. конф. Брянской ГСХА (2011) — Ижевск — Всерос. науч.-практ. конф., посвящ. 50-летию агрон. ф-та ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (2005) — Орел — Всерос. науч.-практ. конф., посвящ. памяти профессора А. П. Лаханова (2006), Всерос. конф., посвящ. памяти профессора С. И. Ефремова (2010) — Пущино — науч.-практ. конф. (2005, 2011) — Ростов-на-Дону — науч.-практ. конф. ДонГАУ (2004) — Саратовнауч.-практ. конф. (2004, 2011) — Суздаль — Всерос. науч.-практ конф. Владимирского НИИСХ (2011) — Минск — IV Междун. науч. конф. (2005) — Тирасполь — Междун. науч.-практ. конф. (2005) — Южная Корея — корейско-российский симпозиум по использованию и улучшению овощных культур для регионов с прохладным климатом (2004).

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 320 страницах компьютерного текста, содержит 84 таблицы, 50 рисунков, 29 приложений. Состоит из введения, обзора литературы, методической части, результатов исследований (6 глав), экономической оценки, выводов, рекомендаций для селекции и семеноводства, предложений для внедрения в производство, библиографического списка, включающего 406 наименований, в т. ч. 164 иностранных источника.