Способ селекции культурного хлопчатника с ранним естественным листоопадением, устойчивостью против белокрылки и экологически чистым снежно-белым волокном

 

Изобретение относится к хлопководству, а более конкретно к способам селекции культурных сортов хлопчатника, обладающих важным хозяйственно ценным свойством мутационной природы - раннего естественного листоопадения, опосредованной устойчивостью к белокрылкам (Bemisia tabaci, Trialeurodes vaporariorum) в сочетании со скороспелостью, высоким качеством хлопкового волокна снежно-белого цвета и экологически чистым (безъядовым) хлопковым волокном. Способ включает в себя подбор исходных мутантных родительских форм с высокими технологическими и прядильными свойствами типа лучших тонковолокнистых сортов, также повторную обработку радиационными мутагенами семян сорта Генетик 1. Затем производят разложение гетерогенной популяции на семьи и слежение в потомствах по методике Pedigree за появлением и формированием признака листопада в сочетании со скороспелостью и высоким качеством хлопкового волокна. Достигаемый технический результат заключается в выведении ряда листопадных сортов и многих селекционных линий, основным из которых является сорт Генетик 39 или Радуга/Rainbow 39. 2 ил., 6 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к области хлопководства, а именно к способам получения культурных (культигенных) сортов хлопчатника, обладающих свойством раннего естественного массового листоопадения, совмещенного с периодом созревания коробочек, и не поражаемых основным вредителем хлопчатника - табачной (тепличной) и хлопковой белокрылками (Bemisia tabaci, Trialeurodes vaporariorum). Результаты изобретения при повсеместной культуре листопадных и устойчивых к белокрылке сортов хлопчатника могут использоваться при производстве экологически чистых материалов - хлопка-сырца, ваты, волокна, пряжи, тканей и других изделий. А признак снежно-белого волокна имеет важное эстетическое и коммерческое (ценовое) значение при сортовой спецификации хлопкового сырья.

В хлопкосеющих районах в масштабах планеты Земля все большее значение и важность приобретают экологические проблемы - охрана почв, водных источников, атмосферы и здоровьеохранительные аспекты человека, животного и растительного царства. Существующая интенсивная индустриальная агротехнология возделывания хлопчатника с пестицидами, гербицидами, обязательная дефолиация и десикация ядами носит временный (спорадический) характер. В регионах хлопководства накопление ядов комплексного действия имеет характер стихийного бедствия. Экоцид регионов хлопководства ставит вопрос о выживании в них человека и всего живого.

Выход нам представляется в широком использовании процесса индукции мутаций по синтезу новых генов или вызывания к жизни существующих в генетической (эволюционной) памяти геномов, но заблокированных в норме в онтогенезе хлопкового растения генных блоков, в том числе и блоков детерминирующих раннюю естественную листопадность хлопчатника. Задача эта, безусловно трудная, но реальная, и уже имеются практические достижения в ее разрешении.

Известен способ первой попытки селекции листопадного хлопчатника с белым матовым волокном - сорта-линии 8704-И, предпринятый селекционером И.К. Максименко (1) еще в сороковые годы. Линия была сдана в Государственное сортоиспытание МСХ СССР, но при широкой производственной проверке линия не показала листоопадения, то есть феномен листопада был модификационным, а не детерминирован генетически. Линия 8704-И была снята с Государственного испытания, как не перспективная и не подтвердившая главный признак листопада, семена были сданы в архив, где и потеряли полевую всхожесть. Таким образом, недостатками этого способа селекции являлись отсутствие листоопадения у хлопчатника наследственной природы, длительный процесс селекции и несовершенство сорта-линии 8704-И по технологическим параметрам волокна.

Известен также способ выведения нашей первой листопадной линии-сорта "Кушка 2", переданного в Государственное сортоиспытание МСХ СССР в 1982 году (2). История выведения сорта такова. Первая семья листопадной линии вида Gossypium peruvianum sin. barbadense выделена в 1971 году в шестом семенном мутационном поколении из сорта нулевого типа ветвления 9319-И (символ гена в нашем предложении - ztb-zero type branches)= после комплексной обработки семян гамма-квантами в дозе 10 килорентген ⁶⁰Co-облучения и воздействия N-нитрозометилмочевиной в водном растворе 0,05-процентной концентрации при экспозиции 20 часов.

Приведем краткую ботаническую и агрохозяйственную аннотацию нового листопадного сорта тонковолокнистого хлопчатника "Кушка 2", который в данном случае является основным прототипом заявки.

Сорт получен из питомника межвидовых гибридов в участке ХСМ₂ после обработки химсупермутагеном ДАБ-1,4 бис (диазоацетилбутан) 0,1-процентной концентрации при 20-часовой экспозиции водного раствора.

"Кушка 2" многократно отбирался индивидуальными сборами из популяции с конкретной целью увеличения эффекта самолистопада. Элитное растение выделено в 1975 году и из него сформирована селекционная мутантная линия. Сорт совмещает в себе интрогрессивную и мутационную изменчивость двух ботанических видов: из вида G. hirsutum - устойчивость к фузариозу и черной корневой гнили, приспособленность к механизированной обработке посевов и уборке урожая; а из вида G. peruvianum sin. barbadense - прочность волоконца на разрыв, нежность, извитость, длину волокна, линейную плотность или метрический номер с показателями первого типа и с новым признаком полной естественной листопадности к концу вегетации (табл. 1, в конце описания).

Морфологические признаки сорта "Кушка 2" Куст пирамидальный, симподиального типа с 0-2 моноподиями средней длины, на которых формируются 2-3 коробочки. Куст высокопродуктивный, средняя высота 85-95 см, облиственность средняя, стебель прочный, не полегает, со слабым антоциановым загаром к концу вегетации. Длина междоузлий по главному стеблю 5-6 см, плодовых узлов с симподиями по главному стеблю 15-17 штук. Симподии на нижних ярусах - второго, а в верхней части - первого подтипа по длине.

Закладка первого плодового узла (Hs) на 4-5 месте.

Листья по величине средние, 3-5-лопастные, светло-зеленые, со средним рассечением листовой пластинки, лопасти листа заостренные, верхняя пластинка листа гладкая, узел нервации хорошо виден, нижняя пластинка листа слегка опущена, с сильно выраженным жилкованием и нектарниками, черешок листа средней величины, с загаром.

Цветок - пятилепестковый, венчик средней величины, бледно-лимонного цвета, с ярким антоциановым пятном у основания. Тычиночная колонка удлиненная, плотно облегает пестик, пыльники прикреплены к тычиночной колонке беспорядочно, они мелкие, их всего 60 - 70 штук, цвет - бледно-лимонный. Пестик длинный, рыльце крупное - до 1 см, пестик весь за пределами тычиночной колонки, чашечка округло-зубчатая.

Прицветники светло-зеленые, их три, с наружной стороны приобретают слабый антоциановый загар, длина прицветников - около 2/3 поверхности коробочек, зубцы прицветников средней величины, количество от 5 до 10 штук. Наружные нектарники хорошо выражены, их 2-3 шт.

Коробочка средней величины, по массе хлопка-сырца 3,1-3,3 г, продолговатой формы, поверхность покрыта мелкими слабовыраженными железками, трех- и четырехстворчатая, среднее количество коробочек на кусте - до 20 штук.

Сырец из коробочек не выпадает.

Семена опущены, подпушек беловато-серый, масса 1000 штук - 121 г.

Волокно длинное, первого типа, прочное, выход волокна 31%.

Главная особенность - полная естественная листопадность, что не наблюдалось у хлопчатников в мировом хлопководстве. Листья на кусте, начиная с конца августа, стареют с появлением некротических пятен, интенсивно краснеют, пожухают, к концу сентября наблюдается почти стопроцентное их опадение.

Сорту желательны ранние подкормки, раннее прореживание, ранние обработки. Лучшая схема размещения - 60 см - 15 см - 1 растение. К концу сентября наблюдается явление самочеканки - увядание апикальных верхушек или точек роста меристемы.

После изучения в ГСИ МСХ СССР в 1982 - 1983 годах сорт "Кушка 2" районирован не был из-за того, что уступал стандартному сорту Аш-25 по урожайности, хотя и превышал стандарт по скороспелости и показал по сортоучасткам полное листоопадение. Экономическая рентабельность просчитана не была, да и вред белокрылок в это время еще полностью не проявлялся ни в виде снижения фитомассы растения, ни в виде "кавитомы" и медовой росы на хлопковом волокне, "Кушка 2" с сортоиспытания был снят, семена сданы в архив.

В 1972-73 годах нами были выделены и другие формы хлопчатника мутационной природы в виде элитных растений, давших начало многим другим листопадным линиям обоих ботанических видов - тонковолокнистого и средневолокнистого хлопчатника - Gossypium peruvianum sin. barbadense и G. hirsutum. В 1971 году нами впервые было предложено именовать блок генов листопада у хлопчатника как F-c - Folium caducus (лат. - упавший лист).

Гибридизация и целенаправленный индивидуальный отбор по методике Pedigree 1971-76 годов дали богатый исходный материал для селекции на листопад. Весь материал этого нового научного направления совершенно оригинален и принадлежит династии Фурсовых и их группе. В работе по листопадности мы не использовали информацию и исходные формы других селекционеров, в том числе и сорт-линию 8704-И. Впоследствии нами были разработаны: - научная теория листопадности хлопчатника; - генетическая характеристика феномена с полигенной природой листопада и со сложной многофакторной природой, в основном, доминантного проявления; - вскрыты физиолого-биохимические и анатомические механизмы листопада; - предложена общая методология работы в мутационных питомниках на селекцию по листопаду хлопчатника; - разработана методика учетов и наблюдений за листоопадением в мутационных и гибридных популяциях; - определены и отселектированы лучшие доноры по блокам Fc; - внедрены в практику (районированы) несколько сортов хлопчатника с самолистопадом к концу вегетации.

В поисках резервов и повышения производительности тонковолокнистого хлопчатника нами была разработана и в 1978 году принята Селекционным центром по хлопчатнику (УзССР, г. Ташкент) новая седьмая селекционная программа "Селекция интенсивных сортов хлопчатника вида Gossypium hirsutum с качеством волокна лучших тонковолокнистых сортов" (3). По этой программе были выведены и переданы в ГСИ МСХ СССР ряд сортов - Генетик 1, Генетик 2, И-241-У, Ли-3124, Ли-3125 и др. Новые сорта были высокоурожайными, обладали прекрасным хлопковым волокном 1-111 типов по шкале требований ЦНИХБИ (Центрального научного института хлопчатобумажной промышленности) и автоматически решали вопрос замены продукции средневолокнистого хлопчатника на сырье лучших тонковолокнистых сортов. Новые сорта полностью отвечали цели, поставленной еще академиком Н. И. Вавиловым: "...Если бы нам удалось сочетать волокно египетского хлопчатника со скороспелостью упландов... это было бы решением важнейшей производственной задачи" (5). Действительно, тонковолокнистый хлопок дает самое ценное волокно, 1 кг которого в два раза дороже средневолокнистого.

В дальнейшем по этой программе и были получены многочисленные листопадные линии и сорта, лучшие из которых были районированы - Генетик 39, Генетик 34, Генетик 38, Ли-3125 (И-267) и др.

Аналитическое сравнение всех способов селекции самолистопадных сортов хлопчатника показало, что повторная обработка мутагенами семян сортов Генетик 1 и др. для индукции разнообразной изменчивости и получения желаемых хозяйственно ценных количественных признаков в совокупности с последующими пересевами в M₂, M₃ индивидуальными целенаправленными отборами по методике Pedigree после разложения популяции на семьи по листопаду и скороспелости, ранее никем не использовались и позволяет достичь нового технического результата, - соответствует обязательному условию патентоспособности изобретения - новизна.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими способами в этой области селекции хлопчатника позволило установить, что совокупность признаков данного обсуждаемого изобретения не следует явным образом из уровня техники для специалистов, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого способа селекции другому обязательному условию патентоспособности нашего изобретения по пункту - изобретательский уровень.

Заявляемое изобретение по конечной продукции может и должно быть применено в сельском хозяйстве, в частности в хлопководстве, и в текстильной промышленности по использованию возможности получения экологически чистой продукции и безъядового хлопкового сырья (волоконце на своей поверхности ядов не содержит), что позволяет сделать вывод о полном соответствии другого обязательного условия патентоспособности заявляемого изобретения по пунктам - промышленная применимость и полезность.

Таким образом, совокупность вышеприведенных положений по пунктам "новизна", "изобретательский уровень", "промышленная применимость" и "полезность", - доказывает соответствие заявляемого способа селекции сортов хлопчатника с феноменом раннего естественного литсоопадения всем условиям патентоспособности изобретения с предоставлением ему правовой (легитимной) охраны на международном уровне.

Заявляемый способ селекции культурного хлопчатника с феноменом раннего естественного листоопадения к концу вегетации, со снежно-белым волокном и устойчивостью против основного вредителя - хлопковых белокрылок осуществлялся следующим способом.

Семена с 222 растений из участка суперэлиты сорта Генетик 1 были собраны индивидуально и объединены после джинировки. Индотборы собирались с тех растений, которые показали относительную скороспелость и слабую тенденцию к опадению листвы к концу вегетации. Объединенная семенная партия облучалась в рабочей камере установки МРХ-гамма 30 марки "Исследователь" с зарядом ⁶⁰Co дозой в 5 килорентген.

Мутационный питомник M₁ - гамма₁ собирался индивидуально по тем растениям, которые в первом поколении показали скороспелость и опадение листы. Семена снова после джинировки объединялись и высевались на M₂ - гамма₂, где снова проводился контрольный выбор скороспелых и листопадных форм к пересеву на M₃ - гамма₃. В третьем поколении выбирались семьи и элитные растения, показавшие стопроцентную листопадность и относительную скороспелость, которые и являлись родоначальниками нового сорта сериала "Генетик" или "Радуга" (Rainbow) с номером по каталогу 39.

Пример 1. Методология выделения мутантных листопадных и цветных линий хлопчатника, методика учетов и пусковые механизмы листопада, основы научной теории (4, 5, 10).

a). Методология селекционной работы в мутационных питомниках после воздействия химическими, радиационными и иными мутагенными факторами.

Первый год работы (M₁-гамма₁-химмутагены₁- химсупермутагены₁).

Готовят партию семян исходной формы любого ботанического вида, убирают недозревшие, поврежденные экземпляры. Проводят обработку семян мутагенами различной природы. Семена высевают счетом по 3 штуки в гнездо на 4-5 см глубины, где средняя температура колеблется от 14 до 16^oC. Питомник размещается на высокоплодородном агрофоне. После всходов проводят предварительное прореживание, в последующей фазе двух настоящих листочков проводят окончательное прореживание с оставлением только одного растения в гнезде (в прогалах по два). Общее количество семян по опыту не должно быть меньше, чем 10⁵ штук, а по трудным и принципиально важным задачам, 10⁶ штук, - это создает достаточную репрезентативность выборки. В онтогенезе проводят морфологические учеты по семядолям, листьям, цветкам, степени опушения растения, цвету пыльцы, форме коробочек, прицветников, длине междоузлий и симподий, сырцу, волокну, семенам и пр., сопоставляя с контрольными не обработанными растениями той же партии. Все отклонные формы этикетируются и проводят поиск доминантных мутаций. Питомник собирается только индивидуальным отборами. Собранный материал анализируется чаще по пробам, иногда по всей популяции, джинируется и хранится в отапливаемом помещении. Определяется фенотипическое доминирование.

Второй год работы (M₂-гамма₂-XM₂-химмутагены₂ XCM₂-химсупермутагены₂) Индотборы высеваются семьями на предмет выбора, после мейоза, многочисленных рецессивных мутаций. Внимательно анализируются выделенные мутации. После предварительного определения генетического характера листопада в M₁ проводят фенонаблюдения и тест-испытание по динамике опадения листвы в процентах. Показатель листопада очень важен: во-первых, он наглядно и четко характеризует феномен, в том числе и по генетическому проявлению; во-вторых, не являясь поименованной величиной, а абстрактным показателем, удобен для того, чтобы сопоставлять данные наглядно или методом дисперсионного (факториального) анализа. Изучаются отклонные формы мутационно-модификационного характера, особое внимание уделяется изучению отобранных доминантных мутаций, которые очень редки и весьма перспективны. С отобранных листопадных кустов урожай собирается индивидуальными отборами, по которым проводится анализ на массу коробочки, выход, зрелость и индекс волокна, массу 1000 шт. семян, тонину, прочность, разрывную длину, извитость, цвет, блеск и пр. Определяется наследуемость важных признаков. Семена хранятся до посева в следующем году.

Третий год работы (M₃-гамма₃- XM₃-химмутагены₃ XCM₃-химсупермутагены₃₎
Отобранные родоначальники проверяются на константность, стабильность, генетическую чистоту или гомозиготность. Определяется наследуемость в узком и широком смысле. На основе выбранных линий биологического питомника формируется малое или предварительное сортоиспытание с жесткой выбраковкой неугодных форм.

Четвертый год работы (M₄-гамма₄- XM₄-химмутагены₄ XCM₄-химсупермутагены₄)
После малого сортоиспытания проходит изучение перспективных форм в расширенном конкурсном сортоиспытании и в Госсортосети по методике и по системе бывшего МСХ СССР. В это время константные формы проходят более тщательную проработку на фенотипическое проявление желаемого признака. Учеты проводятся обычно на начало сентября. В посевных журналах отмечается отсутствие признака или его присутствие в малой, средней и максимальной степени. Затем в этих группах селекционная проработка проводится только в группе растений с максимальным проявлением искомого признака. Параллельно, в наиболее константных семьях, планируемых для передачи в ГСИ, учитывается степень поражения белокрылками, которых в последние годы сильно вредят хлопчатнику. Проводится анализ и камеральная обработка материалов к отчету. Перспективные линии описываются и фотографируются (4, 10).

Используя эту технологию, нам удалось получить сотни новых селекционных линий с самолистопадом и цветным волокном, которые могут быть родоначальниками промышленных сортов для развития качественно нового экологически чистого хлопководства будущего.

б). Методика определения листопадности у хлопчатника
Процент листоопадения у хлопчатника определяется двумя способами:
1. отношением опавших листьев только по главному стеблю к общему числу сформированных на определенную дату в процентах, при этом число опавших листьев главного стебля равно числу сохранившихся рубчиков плодового узлаЭ
2. отношением всех опавших листьев куста к общему количеству листьев, включая моноподиальные ветки, на конкретную дату в процентах.

При этом употребляются формулы:
(1) Листопадность для одного растения -

и, если
F = C_f + con_f,
тогда

(2) Листопад для n растений

или

Обозначения в формулах следующие: D - листопад от латинского слова Defoliato; Cf - число листовых рубчиков от латинских слоев Cicatris folii (листовой рубчик); F - общее число листьев от латинского Folium (лист), которое складывается из двух показателей Cf - опавших листьев и conf - сохранившихся листьев, от латинского - conservation foliarum; i₁ - число сохранившихся от опавших листьев рубчиков в i-том растении, то есть i₁=1, 2, 3. . . n растений; i₂ - общее число функционирующих и сохранившихся листьев в i-том растении при i₂=1,2,3...n растений.

Наблюдения лучше проводить в период начала созревания хлопчатника по четырем датам 1-10-20-30 сентября для хлопкосеющих регионов СНГ. Именно в этот период нам и нужен листопад, и чем он будет проявляться раньше, тем лучше.

Обычно намечается четыре группы листопада растений для любой популяции второго мутационного поколения: 1 группа - нелистопадные или позднелистопадные семьи и растения бракуются - опадение листвы к концу вегетации до 50% от всего количества листьев; 2 - группа - средне- или малолистопадные семьи и растения с листопадом от 51 до 70%; 3 группа - раннелистопадные семьи и растения с опадом листвы от 71 до 90%; 4 группа - желаемые суперлистопадные семьи и растения с показателями более 91%. При достаточном опыте работы и хорошей контабильности с растениями лучшие формы хлопчатника сами "зовут" селекционера взять их для воспроизводства семян.

Начиная со второго поколения, а еще лучше с 3-4 поколения, выбираются константные элитные растения и семьи с ранним естественным листоопадением, представляющие собой доминантные и рецессивные мутации (сложная полигенная природа листопада нами доказана), могущие быть родоначальниками новых листопадных сортов, описываются и изучаются методом Pedigree, то есть с анализом наследования в потомстве. Сам блок или блоки генов, детерминирующие листопад, обозначают как "Fc", что значит по латыни - упавший лист (Folium caducus). Поскольку листопад у хлопчатника имеет, в основном, доминантную природу, символ "Fc" пишется с заглавной буквы.

в) Пусковые или триггерные механизмы листоопадения у хлопчатника
Начальным внешним пусковым механизмом листоопадения у хлопчатника является резкий осенний перепад дневных и ночных температур среды обитания. Увеличением амплитуды колебаний растение предупреждается о конце вегетации и о переходе к зиме.

Ускоренно проходят процессы старения листьев, значительно уменьшается содержание ауксинов в листве, активизируются процессы аттракции - оттока питательных веществ с коробочки, корни, образуются некротические пятна и прожилки, листья краснеют, пожухают, повышается концентрация содержания в листьях абсцизовых кислот и этиленосодержащих веществ.

В 1964 году из листьев платана были выделены чистые кристаллы активного вещества, которое сначала назвали дормином. Оно оказалось идентичным соединению, выделенному другой группой ученых еще в 1963 году из молодых коробочек хлопчатника и названному абсцизином 1 и 11 (абсцизин 1 менее активен, чем абсцизин 11, от латинского слова - abstisio, что значит - опадение). Дормины = абсцизины значительно ускоряли опадение коробочек хлопчатника. В 1967 году было решено назвать эти вещества абсцизовыми кислотами (АБК). Подобно гиббереллинам АБК относятся к терпеноидам и они имеют сложное строение:

Абсцизовые кислоты влияют на ряд процессов: увядание растений, цветение, старение листьев, опадение плодоэлементов, опадение листьев и прицветниковых у хлопчатника.

Вообще опадение любого органа есть организованное сбрасывание его.

Именно так и сбрасываются листья, прицветники, плоды, завязи, бутоны, цветки, коробочки. Механизм опадения листа следующий: у основания черешка листа или другого органа - в зоне отделения находится слой активно функционирующих живых клеток, которые начинают разделяться в результате частичного или полного растворения срединной пластинки, а часто и самих клеточных стенок. Такие клетки образуют пробковый отделительный слой, а окончательное сбрасывание всего органа произойдет тогда, когда механически порвутся проводящие пучки флоэмы и ксилемы, например, при порыве ветра. Для защиты листового рубчика или рубца от возможной инфекции и, конечно, от потери воды растением под отделительным слоем образуется специальный защитный слой, который участвует в плотной закупорке проводящего пучка. "...Опадение листьев.. . обычно увязано с наступлением зимы, но в тропиках оно часто бывает связано с приходом засушливого периода. И в этом, и другом случае оно дает возможность уберечься от возможной нехватки воды, поскольку главным органом, который теряет воду в результате транспирации, являются листья..." (6). Лист хлопчатника в среднем живет от 43 до 80 дней.

Анатомические исследования самого процесса опадения листьев хлопчатника помогают наглядно воссоздать фактическую картину этого чуда природы (на фиг. 1-2 показаны в общем виде описанные процессы).

Но как при этом "общаются" растения? Как они "подгоняют" друг друга при самосбрасывании листьев? Как растения "слышат", как узнают и передают информацию, как чувствуют гравитацию, магнитные поля? Как растения осуществляют правое и левое симметричное кручение своих органов? Как хлопчатник, подчиняясь строгим математическим законам, реализует схему закладки листьев и плодовых органов по схеме "слева - вверх - направо через 120 градусов"?
Эти вопросы совершенно не ясны и, задавая их себе, мы признаемся в своем полном неведении и, как и прежде, находимся у самых начал познания сложных проблем фитоцивилизации.

По феномену листоопадения у хлопчатника нами разработана современная научная теория. Она основана на анализе 41-45 геномов всех видов и подвидов хлопчатника рода Gossypium Linn. (9 и наша модификация геномной классификации хлопчатника в рукописи) и на использовании закона академика Н.И. Вавилова о гомологических рядах наследственной изменчивости растений по видам, родам и семействам. Эти две сильные научные позиции не только позволили отселектировать впервые в мире листопадные линии и сорта хлопчатника, но и дают возможность наладить непрерывную конвейерную селекционную схему работы в оптимальном сочетании лучших признаков с листопадом, выполняя селекционные задания на заказ производства, например сочетать гены "Fc" с бесприцветниковостью (гены нами обозначаются как символ "Bc", что означает в переводе с латыни, упавший прицветник - Bractio caducus) или с другими хозяйственно ценными признаками.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости гласит: все виды и роды, близкие по генеалогии, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой достоверностью, что, зная ряд их признаков и свойств в пределах одного или нескольких видов, можно достоверно предсказать появление параллельных форм и у других видов и родов. Закон выражается в формулах:
L(Linneon) 1 = (a + b + c + ...n),
L2 = (a + b + c + ...n),
L3 = (a + b + c + ...n)
и так далее, где L обозначает родственные виды и роды растений, а буквы в скобках - ряды сходных наследственных признаков. В основе этого закона две причины: 1) одинаковость генетической первородной структуры ближайших видов, родов, семейств по генеалогии; 2) определенное или направленное действие отбора в примерно одинаковых экологических условиях.

Использование этого закона в селекции ставит последнюю на научные основы, позволяет предвидеть, находить и реализовывать на практике потенции и свойства, наблюдаемые у других видов и родов.

Род хлопчатника насчитывает около 100 млн. лет эволюции и имеет много видов, где наблюдается естественное сбрасывание листьев и прицветников во время засухи. У геномов - C₄ (Gossypium bickii), D₁ (G. thurberi), D_2-a (G. armourianum), D_2-h (G. harknessii), D₄ (G. aridum), D₅ (G. Raimondii), D₆ (G. gossypioides), D₈ (G. laxum), D₉ (G. trilobum) - это отработано и унаследовано в течение многих миллионолетий. Отцветшие растения хлопчатника имеют вид совершенно голых деревьев (там, где листопад и опадение прицветников совмещены) с завязями и коробочками, ушедшими в естественной анабиоз. После наступления периода обильных дождей хлопковые деревья не погибают, а снова образуют густую листву. Эта наследственная специфика является важным адаптивным свойством и способствует биологическому процветанию вида в неблагоприятных условиях среды обитания.

По закону гомологических рядов можно было ожидать проявления признака листопада и у культурных сортов при экспериментальном мутагенезе, тем более, что такое свойство уже наблюдалось (линия 8704-И). Такое оно в действительности и получилось у обоих ботанических видов хлопчатника. Подобные исследования аналогов в мировой практике не имеют.

В 1990 году нами были предложены ряд линий-сортов в Государственное сортоиспытание МСХ СССР и для широкого производственного размножения - все они характеризовались ранним естественным листопадом и другими ценными признаками - Генетик 34, Генетик 38, Генетик 39, Ли-3125, Ли-3124 и др. Усредненные показатели по новым сортам в сравнении со стандартами за 1986-1988 годы и за 1988-1990 годы (данные конкурсного сортоиспытания Учхоза и Иолотанского института хлопководства) показаны в табл. 2 (см. в конце описания).

Пример 2. Ботаническое и агрохозяйственное описание нового листопадного сорта хлопчатника Генетик 39 (Rainbow 39)
Новый сорт хлопчатника Генетик 39 удачно совмещает в себе фенотип вида Gossypium hirsutum (крупность коробочки, приспособленность к механизированной обработке посевов и уборке урожая машинами, устойчивость к фузариозу и черной корневой гнили) с качеством технологических и прядильных свойств волокна второго типа по шкале требований ЦНИИХБИ, то есть лучших тонковолокнистых сортов, он получен методом повторного мутационного воздействия при многократном индивидуальном отборе на листопад и скороспелость из сорта Генетик 1. Переобработка сорта производилась ⁶⁰Co дозой 5 килорентген с целенаправленными индивидуальными отборами на листопад и скороспелость. Отобранные признаки стабильны, сорт долгое время отрабатывался и проверялся на константность, экологическую адаптацию и наследуемость листопада в различных регионах хлопководства, сорт районирован (то есть утвержден к промышленному использованию) и имеет отличительные особенности - скороспелость, высокую продуктивность куста и стопроцентную листопадность к концу вегетации, независимо от поливного режима и норм азотных удобрений.

Куст симподиального типа ветвления с ветвями третьего подтипа, высота куста 100-120 см, буреустойчив.

Стебель прочный, гибкий, неполегающий, среднеопушенный, к осени приобретает антоциановый загар.

Листья средние по величине, светло-зеленого цвета, по рассеченности обычно 3-5-лопастные, черешок листа средней величины, опушенный.

Коробочка крупная, пятистворчатая, содержит 5,5-6,0 г хлопка-сырца по массе, конусовидная с железками на поверхности.

Цветок пятичленный, средней величины, без антоцианового пятна, наружные нектарники хорошо выражены.

Сырец снежно-белого цвета, как кипень, коэффициент белезны самый высокий, прочно удерживается в коробочке, дольки крупные, не выпадают даже при сильном ветре, легко собирается вручную и машинами (например, в 1994 году только за один проход хлопкоуборочной машины с площади 5 га по сорту было собрано 22 центнера сырца с гектара). Хлопок-сырец является экологически чистым.

Волокно ласковое, шелковистое, прочное, гладкое, имеет длину 37-38 мм, выход волокна 32,5 процента, волоконце на своей поверхности ядов не имеет.

Листья к концу сентября - началу октября в регионах СНГ опадают полностью, накапливаясь в междурядьях, что создает предпосылку их сбора, пакетирования и переработки на лимонную и яблочную кислоту ля ширпотреба, как экологически чистого сырья.

Проблема борьбы с белокрылкой (кавитома и медовая роса) решается просто - листья постарели или сброшены, - белокрылка теряет субстрат своего существования и перелетает на другие растения.

Сорту желательны ранние азотные и фосфорные подкормки.

Специфической особенностью сорта является наличие (до 5% растений) "самочеканящихся" форм, то есть растений с высыхающей верхушкой (апикальной частью), что открывает возможности в семеноводстве отобрать популяцию "самочеканящегося" сорта.

Генетик 39 хорошо адаптирован в условиях СНГ (Туркменистан, Узбекистан, Россия) и органически вписывается во все зоны хлопкосеяния мира, где фотосинтетически активная радиация Солнца (ФАР) составляет 5-7 млрд. килокалорий за год на площадь в один гектар, включая зеркально противоположные зоны южного полушария планеты (например, Австралию) (табл. 3).

Пример 3. Экономическая эффективность и рентабельность новых сортов хлопчатника с самолистопадом и цветным волокном сериала "ГЕНЕТИК" (Радуга или RAINBOW)
Экологические последствия дефолиации и десикации в современном хлопководстве весьма печальным для человека. Обезлиствление, производимое дефолиантами и десикантами, характеризуется по печати страшными цифрами: из 8 млн. человек, погибших во Вьетнаме во время американской агрессии, 2 млн. погибли от дефолиантов. Невозможно и дальше отравлять нашу планету Земля. Необдуманная деятельность человека в научно-техническом прогрессе (НТП) становится "болезнью планеты Земля". Необходимы экологически чистые агротехнологии.

Перевод всего хлопководства на полную естественную листопадность не функциональной, не модификационной, а мутационной наследственной природы без применения ядохимикатов вообще, очень важен, при этом экономическая эффективность и рентабельность по экономии затрат у самолистопадных сортов хлопчатника в пересчете на конечную продукцию составит не менее 15-20 процентов (табл. 4).

Указанные цифры экономической рентабельности значительно возрастают на сортах хлопчатника с природно-окрашенным волокном различных колеров (таких сортов уже районировано несколько). Существенная экономия средств по конечным затратам у цветного хлопчатника происходит за счет полного (или частичного) сокращения таких операций, как отбеливание (мерсеризация), последующая отделка, окрашивание и нанесение печатного рисунка на ткань, - что составляет в общих расходах на конечную продукцию от 35 до 42% (см. табл. 5 и 6 в конце описания). А общая сумма затрат по себестоимости технологий возделывания и производства изделий у листопадных и цветных сортов хлопчатника может снижаться наполовину.

Цифры, как видим, впечатляют. Да и сам феномен листопада хлопчатника есть чудо, сотворенное человеком. Самолистопад, конечно, естественный процесс, тем не менее для культурных сортов хлопчатника (культигенов) сроки опадения листьев и его интенсивность оказались вполне управляемыми человеком.

Поставленная цель, при использовании современных достижений в генетике и селекции, создание хлопчатника с удобными сроками листоопадения в сочетании со скороспелостью, нами выполнена. Для достижения поставленных задач были использованы химический и радиационный мутагенез с повторными обработками для вызывания к жизни из генетической памяти хлопкового растения желаемых мутационных изменений. В дальнейшей работе по листопадности за критерий оценок был принят целенаправленный принцип индивидуального отбора растений при анализе результатов последующих потомств только по двум факторам - ежегодной подвижке сроков листопада в сочетании со скороспелостью. Были разработаны методология, методика, научная теория, механизмы листоопадения, были получены и районированы несколько новых сортов хлопчатника.

Полученные с помощью заявляемого способа селекции сорта и линии хлопчатника с феноменом раннего естественного листоопадения, совмещенного со скороспелостью, обладают многими преимуществами, которые в очень кратком изложении следующие:
- самолистопад хлопчатника делает ненужными вредные и агрессивные для внешней среды обитания тотальные химические атаки ядов в виде обязательных агроприемов - дефолиации и десикации;
- хлопок-сырец и волокно приобретают экологическую чистоту (хлопковое волокно ядов на своей поверхности не содержит), обеспечивающую положительное решение вопросов природоохранительного и здоровьеохранительного аспектов для человека, растений и животных хлопкосеющих регионов;
- экономическая эффективность и рентабельность сортов хлопчатника с ранним естественным листопадом сокращает расходы в агротехнологиях возделывания не менее чем на 15-20 процентов от стоимости конечной продукции, если же листопад сочетается еще и с цветным волокном, рентабельность продукции таких сортов возрастает еще более значительно;
- высокое качество хлопкового волокна и снежно-белый цвет волокна нового листопадного сорта Генетик/Радуга 39 позволяют отнести его к категории высокооплачиваемых сортов тонковолокнистого хлопчатника;
- широкое промышленное производство листопадных сортов хлопчатника позволит поставить ряд новых задач в хлопководстве, таких как сбор массы опавших листьев хлопчатника в междурядьях, их брикетирование и выделение лимонной и яблочной кислот для пищевых целей в производственных масштабах в сколь угодно больших количествах; выделение и использование генных блоков листопада для переноса их в другие коммерческие сорта методами генной инженерии и создание селекционных сортов по заказу производства; оптимальное сочетание феномена раннего естественного листоопадения с бесприцветниковостью, цветностью волокна и другими ценными хозяйственными признаками и свойствами и др. Очень перспективны современные генетические исследования по определению "пальцевых отпечатков" ДНК (fingerprint) по определению и выделению генных блоков самолистопада.

Источники информации
1. И. К. Максименко. Советский тонковолокнистый хлопчатник. Ашхабад: Ылым, 1976, с. 20.

2. В.Н. Фурсов, А.М. Машадов, Ш.К. Баймурадов. Ранняя естественная листопадность хлопчатника и ее значение. Сб. Генетика, селекция и технология возделывания хлопчатника в Туркменистане. Ашхабад: ТСХИ, 1984, с. 4-15.

3. В.Н. Фурсов. Селекция и семеноводство тонковолокнистого хлопчатника в Туркменистане. Ашхабад: Туркменистан, 1980, с. 55-71.

4. Н.В. Фурсов. Сорта и линии хлопчатника с природно-окрашенным волокном и листопадом и их практическое использование. Кандидатская диссертация. Ашхабад, 1995, рукопись, 280 с.

5. Н. И. Вавилов. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости // Избранные произведения. Генетика и селекция. М.: Колос, 1966, с. 57-101.

6. В.Н. Фурсов, А.М. Машадов, Н.В. Фурсов. Ранняя естественная листопадность хлопчатника и экологически чистое хлопководство как проблема выживания человека. Сб. Повышение эффективности сельскохозяйственного производства. Том. 34. Ашхабад: Ылым, 1990, с. 12-19.

7. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. Биология. Том 2. Москва: Мир, 1990, с. 240-243.

8. Р. Рудзитис. Сознание красоты спасет. Таллин: Эстонское общество Рериха, 1990, с. 23.

9. J. E. Endrizzi, E. D. Tarcotte, R.J. Kohel. Genetics, cytology and evolution of Gossypium. Advances in Genetics. Vol. 23, 1985, pp. 271-355.

10. H. B. Фурсов. Сорта и линии хлопчатника с природно-окрашенным волокном и листопадом и их практическое использование. Автореферат КД. М.: МСХА им. К.А. Тимирязева, 1995, 23 с.

11. Plant Varietyes Journal. Australia. Vol. 9. N 3, 1996, pp. 23-25 and p. 6 (Cotton, Rainbow-34), Applicant K. Ulman and prof. V.N. Fursov.

12. Plant Varietyes Journal. Australia. Vol. 9. N 3, 1996, pp. 24 and p. 6 (Cotton. Rainbow - 39), Applicant K. Ulman and prof. V.N. Fursov.

Формула изобретения

Способ селекции самолистопадного культурного хлопчатника с экологически чистым (безъядовым) естественно окрашенным волокном в снежно-белый цвет, устойчивого против белокрылок (Bemisia tabaci, Trialenrodes vaporariorum), с высоким качеством хлопкового волокна, включающий подбор исходных родительских форм и обработку их мутагенными факторами, отличающийся тем, что проводят повторную обработку радиационными мутагенами семян хлопчатника сорта "Генетик 1" с последующим разложением гетерогенной популяции по методике работы в мутационных питомниках на отдельные семьи и слежением за полученным потомством способом Pedigree со строгой детерминацией основного признака - листопад и сопутствующими ему признаками - скороспелостью, продуктивность куста, высоким качеством волокна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8