Позднее было выяснено, что величина такого эффекта (возрастание интенсивности фотосинтеза и урожая после сокращения массы потребляющих органов) у разных сортов зависит от напряженности конкуренции за получение ассимилятов между плодами и корнями. Это позволило использовать такой подход для отбора более перспективных по продуктивности форм растений.

Анализ большого числа сортов и форм растений пшеницы в процессе ее селекции от диких форм до современных высокопродуктивных показал, что по мере окультуривания растений (в условиях создания для них максимально благоприятных условий) происходило неуклонное увеличение размера плода и относительное сокращение корневой системы. Таким растениям не было необходимости развивать корневую систему. Чем более благоприятные условия водообеспечения и минерального питания им создавали, тем относительно меньшего размера развивалась корневая система. Это, в свою очередь, не только создавало предпосылки для конкуренции за ассимиляты, но и снижало устойчивость растений к неблагоприятным условиям. Известно, что культурные растения гораздо более изнеженные и легко теряют свои качества, когда попадают в менее благоприятные условия.

Связь интенсивности газообмена с продуктивностью растений.

Отмечено, что временная корреляционная связь между интенсивностью фотосинтеза и продуктивностью растений довольно сложная. Однако в тех опытах, где газообмен растений учитывали в течение большого периода времени, наблюдалась тесная связь между поглощением углекислоты и приростом сухой биомассы.

Показано, что фотосинтетический аппарат разных ассимилирующих органов имеет свои особенности в дневной динамике фотосинтеза и соотношении первичных его продуктов. Так, если фотосинтез листьев и частично стеблей подвержен полуденной депрессии, то фотосинтез колоса стабилен. Установлено также, что фотохимическая активность хлоропластов нелистовых органов, фотофосфорилирование и фиксация СО2 в 2—3 раза выше, чем хлоропластов, изолированных из флаговых листьев. Фотосинтетический метаболизм углерода листьев имеет более выраженную углеводную направленность, чем таковой нелистовых органов (Чиков, 1998).

Установлены существенные видовые и сортовые различия по интенсивности газообмена. Интенсивность фотосинтеза различных видов растений в значительной мере зависит от большого числа внешних факторов, среди которых наиболее важными являются: свет (интенсивность и спектральный состав), температура, концентрация СО2 и О2, водный режим, минеральное питание, а также внутренних особенностей — возраста, содержания хлорофилла и ферментов, количества воды в листе, структуры листа, степени открытости устьиц и т.д.

Выравненность суточного хода важнейших физиологических процессов - характеристика пластичных и продуктивных сортов, способных в диапазоне значений каждого фактора внешних условий обеспечивать устойчивую продуктивность растений. Так, показано, что продуктивные сорта зерновых культур в отличие от менее продуктивных характеризуются более равномерным суточным ходом ростовых процессов. Они имеют более высокие значения индекса равномерности суточного хода скорости роста, который представляет собой отношение минимальных (ночных) к максимальным (дневным) приростам. Коэффициент корреляции между индексом равномерности суточного хода скорости линейного роста и продуктивностью сортов пшеницы, ячменя, овса, ржи составляет в среднем 0,75 и выше в зависимости от погодных и других условий (Коломейченко, 2001).

Таким образом, между фотосинтезом, происходящим в хлоропластах, и различными потребляющими органами существует масса прямых и обратных связей. Многие из этих связей еще мало изучены, а некоторые, вероятно, даже и неизвестны. Форсирование продуктивности растения возможно только путем дальнейшей оптимизации всех многочисленных связей.

МЕТОДЫ И ДОСТИЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИИ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ

Хотя селекция зерновых культур во всех странах сходна по своим стратегическим целям (создание высокопродуктивных сортов, устойчивых к болезням и вредителям, действию неблагоприятных условий окружающей среды, имеющих высокое качество зерна), ее приоритетные направления в разных странах существенно различаются и во многом зависят от природно-климатических условий. Так, в странах Западной Европы с высоким биоклиматическим потенциалом производства, высокой культурой земледелия удалось достичь наибольших успехов в селекции зерновых на повышение продуктивности. Наряду с высокой продуктивностью, многие западноевропейские сорта пшеницы отличаются хорошей устойчивостью к фитопатогенам.

В нашей стране созданы наиболее зимостойкие и засухоустойчивые сорта, ряд высокопластичных сортов, хорошо приспособленных к самым различным почвенно-климатическим условиям. За последние годы, несмотря на большие трудности с финансированием исследований, селекционерами страны созданы и районированы ряд новых сортов зерновых культур, сочетающих повышенную устойчивость к стрессовым факторам среды, особо опасным патогенам, с повышенной технологичностью, адаптивностью и урожайностью (Васюков, 1997).

Всего за 1992—1996 гг. сепекционно-опытными учреждениями Российской Федерации создано и принято на государственные испытания 285 сортов колосовых зерновых культур. За этот период 279 сортов и гибридов зерновых культур включено в Госреестр, в том числе 35 сортов за 1996 год (Гуляев, 1998).

При создании указанных сортов зерновых культур использовался основной метод практической селекции — гибридизация (межсортовая, межвидовая), в ряде случаев — методы мутагенеза, культуры тканей и клеток.

Селекция на гетерозис.

Большим резервом роста продуктивности и стабильности урожая зерновых культур является селекция на гетерозис. Наибольшего по своей продолжительности успеха удалось добиться в селекции гибридной кукурузы в США. В целом в производство введены гибридные сорта почти для 40 продовольственных культур (Жакотэ, 1984). Исследования в этом направлении уже привели к коммерческому использованию гибридов пшеницы в США, Франции и Австралии, ржи в ФРГ, риса в КНР и Японии.

В Китае первые гибриды риса поступили в производство в 1975 г. Сейчас их число измеряется десятками. Уже в 1980 г. гибриды риса выращивались на 17% площади, отведенной под эту культуру. Дополнительный сбор зерна при посеве гибридного риса составляет 10—15% по сравнению с обычными сортами. Семеноводство гибридного риса в КНР базируется на использовании цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС), источником которой послужило единичное мужскистерильное растение — спонтанный гибрид между дикорастущим и культурным рисом. В 1983 г. из мировой коллекции риса выделили достаточно эффективные восстановители фертильности, наибольшее применение среди которых получили короткостебельные сорта интенсивного типа IR-24, IR-26 и IR-661 селекции Международного института риса на Филлипинах. Китайские селекционеры-генетики обнаружили, что ядра клеток некоторых видов риса изменяют свою способность к делению под воздействием света или температуры. Были установлены хромосомы, ответственные за явление фотосенсорной стерильности. Это явление было использовано на практике, в работах по гибридному рису.