Я уже писал о семеноводстве подсолнечника, рассказывал о закладке и выращивании участков гибридизации (часть 1, часть 2). В комментариях были вопросы по поводу используемых для закладки участков гибридизации родительских форм подсолнечника: чем отличаются отцовская и материнская формы, откуда они берутся и т.д.? Что же, попытаюсь рассказать простым языком про производство родительских форм (про их создание - когда-нибудь позже, это материал для отдельной темы объемом еще в пару постов). В посте буду использовать устоявшиеся термины: родители, папа, мама.
Как я уже писал ранее, для закладки участков гибридизации необходимы два компонента - материнская форма (мама) не дающая пыльцы, на растениях материнской формы после ее опыления пыльцой отцовской формы формируются семена, а также отцовская форма (папа), основное назначение которой - дать пыльцу для опыления.
На фото ниже корзинка материнской формы с недоразвитыми пыльниками
А вот так выглядит корзинка отцовской формы с нормально развитыми пыльниками
Стоп-стоп-стоп, скажут внимательные читатели, а как производят материнскую форму, если она не дает пыльцы и сама себя опылять не может? Верный вопрос!!!
Чтобы ответить на него - для начала разберемся, откуда, собственно говоря, берется, стерильная форма. Если опустить мудрые слова, то стерильность (правильное название: цитоплазматическая мужская стерильность или ЦМС, CMS) - это наследуемый генетический дефект, наследственное заболевание, которое нарушает развитие пыльников мужских половых органов цветка.
Почему "цитоплазматическая"? Потому, что ген, которым данный дефект вызывается, находится не в генотипе ядра, а в плавающих в цитоплазме митохондриях. Данный генетический дефект наследуется только "по материнской линии" и не передается с пыльцой растения - в пыльце нет митохондрий.
Случись такое с человеком - была бы трагедия. Врачи усиленно искали бы способ лечения (кстати, принятый недавно в Великобритании закон "о трех родителях" как раз направлен на борьбу с заболеваниями, передающимися с митохондриальной ДНК) . Селекционер же, как и военный, на каждую обнаруженную новинку смотрит с позиции: "а как это можно использовать во вред ближнему своему?" Ну не во вред, конечно, но использовать в селекции постарается обязательно.
Расположение генетического дефекта в наследственном аппарате митохондрий делает его "независимым" от ядерного генотипа и дает селекционеру уникальную возможность для получения двух родственных линий, с одинаковым генотипом ядра. При этом одно растение будет стерильным, без пыльцы, а второе - давать пыльцу для воспроизводства материнской формы - но генотип ядра обеих растений будет идентичным!!! Опыленное фертильной "версией" стерильное растение материнской формы будет продолжать давать стерильное потомство.
Впрочем природа позаботилась и о создании "противовеса" данному генетическому заболеванию. Существует ген восстановления фертильности, который способен "перебороть" данный дефект. Материнское растение, опыленное пыльцой, содержащей данный ген из стерильного превращается в фертильное и его семена используются для посева. Именно наличие или отсутствие данного гена отличает материнские растения от отцовских.
Производство отца гораздо проще - он опыляет себя сам.
Кто сказал ГМО? Подобное явление описано в научной литературе 1968 году, то есть открыто и изучено еще раньше. В те времена о ГМО могли задуматься только самые светлые головы, да и то, только в общих чертах. Это явление изучено на многих ккльтурах и широко используется для производства гибридных семян.
Каждый компонент производится отдельно. Работа по производству родителей начинается за шесть лет до посева участков гибридизации. Часто еще до того, как гибрид был передан на государственное сортоиспытание. Делается это для того, чтобы была возможность к моменту госрегистрации развернуть промышленное производство семян.
Шесть лет? Да, именно столько длится полный цикл производства родителей. Можно ли его ускорить? Разумеется, за счет получения двух урожаев в год. Каким образом? Вариант первый - использовать теплицы. Вариант второй - открыть филиал в южном полушарии (именно этот метод используют крупные семеноводческие компании).
Итак:
Этап первый, год первый. Отбор
Отбор типичных растений в питомнике размножения родителей. Отбор производит либо автор, либо человек, хорошо знакомый с родительской формой и имеющий разрешение от автора. Отбирается несколько десятков типичных растений для отцовской формы и несколько десятков пар для материнской формы.
На отобранные одеваются изоляторы во избежание опыления чужой пыльцой. Под изолятор на стебель вешается этикетка. На изоляторы и этикетки наносится вся информация о растении: название линии, дата изоляции, дата опыления. Информация дублируется.
Одиночные изоляторы на растениях отцовской формы
и парные изоляторы - на растениях материнской формы. При этом на каждое из растений материнской формы вешается этикетка, на которой помечены стерильный (без пыльцы) и фертильный (с пыльцой) аналоги.
По мере цветения растения опыляются вручную. Приятный момент при опылении - после каждого растения руки моются спиртом для исключения переноса пыльцы на руках. Но эта приятность не может компенсировать жару, духоту и объем работы.
После созревания все изоляторы срезаются и перевозятся в лабораторию. При необходимости корзинки подсушиваются. Затем каждая корзинка вручную обмолачивается в индивидуальный пакетик, на который переносится вся информация с изолятора и этикетки. При этом бракуется процентов 20-25 растений: больные, недостаточно опылившиеся, нетипичные, растения с поврежденными изоляторами.
Этап второй, год второй. Проверка по потомству.
Отобранные в прошлом году пакетики высеваются индивидуальными рядками для отцовской формы и парными рядами для материнской. Сеются таким образом, чтобы в каждом рядке было к моменту цветения не менее 100 растений.
Потомство каждого растения оценивается индивидуально по куче признаков: типичность, сортовая чистота, стерильность материнской линии и т.д. На данном этапе бракуется порядка 90 процентов (!!!) отобранных растений. На выбранном потомстве трех-пяти растений закрывается максимально возможное количество изоляторов.
На снимке - питомник размножения второго года, "избранный" ряд материнской формы. Все, что не закрыто изоляторами - отбраковано.
Бывает, что потомство всех выбранных в прошлом году растений приходится браковать и снова повторять обор прошлого года. Пока Бог миловал от такого, но такую возможность приходится иметь ввиду.
Отдельно ведется семеноводство отца, с той только разницей, что изоляторы на растениях одиночные. Снова ручное опыление, снова ручная уборка, снова ручной обмолот... только пакетики теперь сгруппированы по номеру одного растения.
Этап третий - лабораторная оценка потомства.
Третий год - если работать в поле, либо зима - если использовать теплицы. Мы предпочитаем арендовать несколько лотков в тепличном комплексе.
Для отца оценивается чистота и типичность, а также существенные для него признаки, такие как устойчивость к болезням, устойчивость к гербицидам и т.д. - набор оцениваемых данных индивидуален для каждой линии.
На этом этапе браковка может составлять от 30 до 60%.
Вот так, на улице зима и снег, а в теплице тепло и уютно. Неправда, жарко и душно.
А вот проверка в лабораторных условиях на устойчивость к болезням.
Или на устойчивость к гербицидам (на первом плане - контрольные неустойчивые растения)
После всех браковок отбирается потомство нескольких растений, которые переходят на следующий уровень этого нелегкого квеста.
Этап четвертый - размножение в групповых изоляторах
Потомство отобранных растений высевается небольшими делянками, шириной 6-8 рядов, длиной от 10 до 50 метров. Материнская форма высевается чередующимися рядами стерильной и фертильной формы
В процессе роста производится жесточайшая браковка растений по типичности, ведь это ключевой этап семеноводства. Малейшая ошибка в этот сезон - и все, прощай генетическая чистота семенного материала.
Незадолго до цветения на каждую делянку ставится быстросборный металлический каркас, на который натягивается москитная сетка. Это делается для того, чтобы никакая козявка не смогла принести чужеродной пыльцы.
Сначала приезжает сам каркас.
Все это собирается вот в такую конструкцию
И накрывается противомоскитной сеткой, сшитой в большое полотно
Бригада из восьми человек ставит изолятор за три часа. Сетка просовывается под основание каркаса
и прикапывается землей. Попутно полотно проверяется на образовавшиеся в процессе повреждения, все прошивается и проклеивается
После этого внутрь имеет право входить только лаборант. Во избежание заноса пыльцы для каждого изолятора лаборант одевает индивидуальный халат.
Корзинки для облегчения ручного опыления обрезаются по периметру.
После каждого захода внутрь изолятор опечатывается. Территория с изоляторами охраняется.
В обязанности охраны входит ежедневный контроль повреждений сетки.
С момента начала цветения лаборант ежедневно опыляет растения. Можно поставить внутри одноразовый улей со шмелями, но дороговато выходит.
Улей примерно вот такой
Снимал сквозь сетку, извините за качество
Растения стоят под сеткой до самой уборки.
Снова уборка вручную (у матери фертильные ряды убираются и обмолачиваются отдельно, стерильные - отдельно). Больные корзинки отбраковываются, оставшиеся - обмолачиваются на селекционной молотилке.
Этап пятый - размножение родительских форм в открытом грунте.
Для начала надо подобрать участок площадью 2-3 гектара, в радиусе 3 км от которого не будет ни одного растения подсолнечника. Все лишь? По моему опыту, тот кто сумел пройти этот квест - сможет без труда найти в Сибири живого мамонта.
Раньше, в Советские времена, было проще - на законодательном уровне определялись зоны семеноводства, в которых запрещались товарные посевы подсолнечника или иных перекрестноопыляемых культур.
Сейчас... свободный рынок, каждый сеет то, что сочтет выгодным.
Отцовская форма высевается сплошными рядами, а вот с материнской приходится сложнее сеется 6-8 рядов стерильного аналога материнской линии, затем оставляется пустой ряд, затем 4-6 рядов фертильного аналога, затем снова пустой ряд... и так пока не закончится поле.
На поле жесточайшим образом удалятся нетипичные, больные, уродливые, недоразвитые растения. В отличие от видовых и фертильных прополок участков гибридизации, на которые можно натаскать школьника/студента/любого желающего - здесь требования к квалификации гораздо выше. Поэтому и круг допущенных очень ограничен, у нас это реально 4-5 человек, включая ТС и директора (да, руководитель тоже занимается этой работой).
Вот так и растет все: изоляторы на заднем плане, участок родительской формы - на переднем
Для уборки приезжает такой маленький комбайн, специально выпускаемый для семеноводческих хозяйств.
Теперь на материнской форме убирается только ее стерильный аналог - именно он используется для закладки участков гибридизации. В связи со сложностью и трудоемкостью работы сразу производится запас семян на несколько лет работы.
После уборки начинается
Этап шестой - контроль качества в теплице
Из убранных семян отбирается проба и для контроля высевается в теплице.
И только после проверки семена родительских форм могут быть использованы для закладки участков гибридизации. Шесть циклов возделывания, 4 года работы, летом и зимой. И это только подготовительный этап.
Поэтому покупая в магазине семена со значком F1 (гибрид первого поколения) - не удивляйтесь их стоимости.
