S u m m a r y

Grain legumes collection from Vavilov Institute of Plant Industry contains 47920 accessions of commercial varieties, landraces, breeding material and wild species. The mobilization of new material is realizing taking into account such global tasks as national safety, rational development of feed production, creation of sustainable agriculture, domestication of new species, widening of agronomic areas of the crops. Evaluation of the collection is being carried out in compliance with different directions of crops usage and new technologies of their treatment. Wide-ranging screening of the collection is constantly put in practice for searching the accessions with valuable traits. The evaluation of productivity, period of maturation, seed and green mass quality, resistance to biotic and abiotic stresses, nitrogen-fixing ability and other characters is carrying out in the network of experimental stations.

Коллекция зерновых бобовых культур ВИР насчитывает 47 920 образцов, представленных уникальными экспедиционными сборами, местными сортами, селекционным материалом, сортами, собранными со всего мира. Направления использования зернобобовых разнообразны: пищевое, кормовое, сидерационное, техническое, фармакологическое, декоративное и т.д. С развитием новых перерабатывающих технологий появляются новые возможности использования культур и, соответственно, расширяется круг задач, стоящих перед исследователями и специалистами, работающими с исходным материалом для селекции.
В данной статье изложены основные направления работы с генофондом зернобобовых культур ВИР на рубеже двух тысячелетий. В течение 84 лет коллекция ВИР является источником исходного материала для селекции. Все выполняемые задачи: мобилизация нового материала, сохранение, оценка коллекции и ее использование ориентированы на то, что современная селекция наряду с традиционными запросами производства (продуктивность, устойчивость к неблагоприятным факторам, скороспелость, технологичность и т.п.), должна ориентироваться на развивающиеся в мире новые тенденции использования культур и новые технологии их переработки.
Стратегия привлечения нового материала в коллекцию учитывает следующие приоритеты: обеспечение пищевой безопасности страны; рационализация кормопроизводства; создание экологически устойчивого сельского хозяйства; возможность введения в культуру новых видов; продвижение производства зерновых бобовых в более северные широты.
За последние пять лет коллекция пополнилась 2106 образцами. Это сорта отечественной и зарубежной селекции, ценные линии и гибриды, экспедиционные сборы преимущественно с территории нашей страны. Большая часть материала выписана из зарубежных генбанков.
Разнообразие материала, сохраняемого в коллекции и используемого в качестве исходного для селекции, обусловлено большой генотипической изменчивостью морфологических, биологических и агрономических признаков, ценными в хозяйственном отношении мутациями. Для увеличения продуктивности и адаптационных возможностей сорта необходимо расширение его генетической основы. В селекционный процесс должен привлекаться материал с известным спектром изменчивости признаков и идентифицированными генами. Выявлению диапазона изменчивости способствует широкомасштабный скрининг генофонда по продуктивности, скороспелости, качеству зерна, устойчивости к болезням, а также по признакам, лимитирующим производство культур. К примеру, проводится изучение холодоустойчивости сои и фасоли, реакции на фотопериод и толерантности к загущению у сои, засухоустойчивости нута. Проведен комплекс работ по оценке отзывчивости культур на инокуляцию производственными штаммами азотфиксирующих бактерий.
Эффективности использования в селекции источников с идентифицированными генами способствует создание генетических коллекций. Такие коллекции, однако в разной степени инвентаризированные, имеются для гороха, сои, фасоли, люпина (Вишнякова, Сеферова, 2005).
Основной зернобобовой культурой России был и остается горох. Отрадным фактом можно считать возрастание производственных площадей гороха в РФ после многих лет их стабильного сокращения. По сравнению с 2000 годом в 2003 году посевы гороха увеличились в 1,4 раза и занимали 757,5 тыс. га, несколько уменьшившись в 2004 - до 720 тыс. га (FAOSTAT, 2004).
Устойчивый рост производства гороха в мире в большой степени обусловлен созданием так называемых «усатых» сортов с детерминантным типом роста, увеличивших технологичность культуры. Гены af, превращающий листочки в гипертрофированные усики, и (det,deh), определяющие детерминантный рост стебля, легко могут быть интегрированы в любые сорта. В коллекции ВИР имеются образцы сочетающие признаки безлисточковости, детерминантный тип роста и неосыпаемость семян (def). К ним относятся сорта Батрак, Норд, Орк, Демон, Мультик, Флагманы-7,8,9 и др.
Анализ отечественных селекционных достижений показывает, что из 101 районированных сортов треть (35) относятся к безлисточковым, в то время как в списке основных сортов гороха, возделываемых в странах ЕС их около 80%. Однако, учитывая широкий размах климатических условий в нашей стране, целесообразно иметь в производстве как сорта традиционного (листочкового) морфотипа, так и безлисточковые сорта. Для возделывания в засушливых условиях рекомендуется использовать листочковые сорта с более длинным стеблем и междоузлиями с уборочным индексом 50-55%. В условиях с достаточным увлажнением целесообразно возделывать сорта с высокой устойчивостью к полеганию (Фадеева, 2001).
Коллекция гороха оценена по комплексу признаков. Выявлены слабовосприимчивые формы, пригодные для использования в качестве источников устойчивости к основным болезням и вредителям: фузариозной и афаномицетной корневым гнилям, аскохитозу, зерновке и др. (Vishnyakova, 2001.).
Совместно с отделом биохимии проводится оценка качества зерна. Выявлены источники высокого содержания белка в семенах до 29,8-30,3% и низкого содержания ингибиторов трипсина - менее 1-1,5 мг/г и хемотрипсина - менее 2,5 мг/г) (Каталог… ВИР № 727).
Приоритет в изучении коллекции сои - выявление скороспелых и продуктивных форм. В нашей стране из 9 групп спелости, определяемых для культуры, производится шесть: от ультраскороспелых до среднепозднеспелых. Тем не менее, признак скороспелости актуален практически для всех регионов возделывания культуры. Укороченность межфазных периодов актуальна также для расширения агрономического ареала сои на север. В течение 7 лет изучается реализация потенциала продуктивности ультраскороспелых образцов сои в условиях Ленинградской области (Сеферова, Вишнякова, Никишкина, 2002; Сеферова, Никишкина, 2004).
Оценка качества зерна выявила большой диапазон изменчивости признаков: по содержанию белка - 20...53%, по содержанию масла - 13,8-29,7. Выявлены источники для соответствующих направлений селекции культуры, имеющие также минимальное количество ингибиторов протеиназ (Сеферова и др., 2005).
Изучена выборка из 270 образцов сои кормового направления. По комплексу морфологических, биологических и анатомических признаков проведена их группировка по возможным типам использования на корм: зеленоукосное, сенное и силосное. Выявлены наиболее информативные признаки для первичного отбора сортов по типам использования, а также признаки-индикаторы, связанные с урожайностью зеленой массы; выделены источники ценных признаков у всех типов кормового использования (Бурляева, Малышев, 2001; Бурляева, 2004).
Азотфиксирующую способность ультраскороспелых образцов сои, семена которых инокулировали активными штаммами азотфиксирующих бактерий селекции ВНИИСХМ, изучали в Ленинградской области по комплексу признаков: число активных азотфиксирующих клубеньков; нитрогеназная активность; масса корней; вегетативная масса растений; семенная продуктивность; количество азота в вегетативной массе; количество азота в семенах. Получены значительное увеличение продуктивности вегетативной массы (на 200-300 и более процентов), что выражалось в увеличении высоты растений, увеличении числа ветвей и облиственности растений. Семенная продуктивность увеличивалась на 150-300%. Это выражалось в увеличении числа продуктивных узлов, числа бобов на растении, массы семян с растения и увеличения массы 1000 семян. Содержание белка в зеленой массе увеличилось на 3-7 %, в семенах на 2.2-14%, достигая 49% (Вишнякова, 2005,а).
Масштабы производства и селекции фасоли в РФ далеки от возможного. Между тем, коллекция фасоли ВИР включает большой полиморфизм и ее изучение свидетельствует о широте адаптивного потенциала культуры, что может значительно расширить границы традиционных районов ее производства. Выявлены сорта зернового, овощного и универсального направлений использования, стабильно формирующие урожай семян даже в Ленинградской области. Создана коллекция скороспелых нейтральных к фотопериоду сортов; выделены сорта, способные формировать урожай семян на Северо-Западе РФ (Сакса без волокна 615, Северная звезда 690, Щедрая, Mont d’Or и др.); выделены холодостойкие образцы; изучена способность к симбиозу с активными штаммами азотфиксирующих бактерий; созданы предбридинговые формы; выявлены источники устойчивости к бактериозу (Каталоги... ВИР № 712, 745).
В коллекции имеются источники продуктивности, скороспелости, качества семян (высокое содержание белка, сахара, триптофана, сухого вещества, аскорбиновой кислоты, низкое содержание лектинов), высокого качества бобов овощных сортов (без пергаментного слоя и волокна в створках боба), устойчивости к болезням, устойчивость к абиотическим факторам (засуха, холод), хорошей разваримости, крупносемянности/мелкосемянности, пригодности к механизированной уборке.
Селекцию и производство чечевицы в нашей стране необходимо интенсифицировать. В коллекции ВИР имеются ценные источники продуктивности, крупносемянности, высокорослости, компактности куста, устойчивости к серой гнили и фузариозу - основных признаков, сдерживающих масштабное производство этой культуры (Каталог ... ВИР № 728).
С отходом от нашей страны среднеазиатских республик не дооцененной культурой оказался нут. Между тем, по питательной ценности нут превосходит все другие виды зерновых бобовых культур, включая горох, чечевицу и сою. Культура обладает такими агрономическими преимуществами как высокая засухоустойчивость и устойчивость к зерновке. В коллекции имеются источники продуктивности, устойчивости к аскохитозу, засухе, компактности куста - признака необходимого для механизированной уборки. Большое внимание уделяется формированию коллекции диких однолетних видов нута как носителей ценных генов, возможность интрогрессии которых в культурный вид интенсивно изучается за рубежом. В генофонде ВИР имеются источники устойчивости к основным неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам, выявленным в различных видах - диких родичах культурного нута.
Бобы кормовые - основная некогда зернобобовая культура Европы, в нашей стране возделывается преимущественно на корма. В связи с этим актуальными направлениями селекции, для которых в ВИРе ведется поиск источников, являются создание скороспелых сортов с большой вегетативной массой и мелкими семенами. Показано, что кроме употребления на зерно, зеленый корм, силос они могут с успехом заменять соевый шрот и составлять до 25% рациона домашней птицы. Необходимо развивать поиск источников низкого содержания антипитательных веществ - вицинин-конвицинина и таннинов. Для овощных сортов - одно из необходимых свойств - светлая, не темнеющая со временем семенная оболочка. В ВИРе создан сорт овощных бобов, отвечающий этим требованиям, - Вировские овощные (автор - с.н.с., к.с-х.н. С.Булынцев, Гос. Реестр..., 2000).
Генофонд зернобобовых, традиционно считающихся кормовыми,- люпина, вики и чины представлен множеством видов, из которых в производстве используется всего несколько. Поэтому актуально изучение видового разнообразия коллекции с целью выявления видов, перспективных для введения в культуру или интродукции в Россию. Поучителен опыт других стран, в частности, Австралии, где процессы доместикации и интродукции видов зернобобовых идут очень интенсивно (Вишнякова, 2005,в).
Ценная кормовая и сидерационная культура люпин занимает в нашей стране не заслуженно малые производственные площади - чуть более 1% от мировых и используется только как кормовая и сидерационная культура. Между тем, по современным представлениям, люпин может служить ценным сырьем для получения новых видов пищевых белковых продуктов и растительного масла. Поэтому актуальным направлением на ближайшее будущее является изучение пищевых достоинств генофонда люпина.
Одна из наиболее актуальных задач селекции - получение форм, устойчивых к антракнозу. Коллекция желтого и узколистного люпина оценена по устойчивости к антракнозу совместно с коллегами из ВНИИ люпина и зарубежными учеными. Выявлены формы частично восприимчивые, которые включены в селекционный процесс.
Комплексная оценка коллекции выявила изменчивость генофонда возделываемых в РФ видов люпина с содержанием белка 35-45%, липидов - 7-14, углеводов - 35-40, алкалоидов - 0,05-0,08%, с высоким процентом метионина и лизина. Выявлены источники продуктивности семян и зеленой массы, скороспелости, крупносемянности, высокой азотфиксирующей способности, засухоустойчивости, нерастрескиваемости бобов, различного габитуса растения. Ориентируясь на будущее, необходимо выявлять источники высокого содержания масла в семенах и его жирнокислотный состав. Пока масло люпина, обладающее высокими антиоксидантными свойствами, находит широкое применение только в косметологии при создании средств по уходу за кожей, хотя по мнению ряда ученых несомненна и его пищевая ценность (Romanna et al., 1983). Многолетняя биохимическая оценка образцов выявила размах изменчивости содержания масла в семенах в следующих пределах: люпин узколистный - 6,5-8,4%, л. желтый - 6,2-12,0%, л. изменчивый - 10,5-16,3% (Каталоги... ВИР №№ 496, 511, 568, 637). Известно, что масличность люпина в большой степени зависит от почвенно-климатических условий. Так, при выращивании образцов в средней полосе РФ масличность, как правило, была большей, чем в южных районах. Из видов, возделываемых за рубежом, наиболее богаты маслом люпин элегантный (L. elegans H.B.K.). и л.изменчивый (L. mutabilis). Семена последнего содержат 40% белка и 20% жира - столько же, сколько соя и могут быть хорошим источником растительного белка и масла для пищевых и технических целей (Вишнякова, 2005, б).
Для люпина белого показано, что его селекционной особенностью в отличие от сои является то, что количество масла в его семенах не находится в непосредственной зависимости от содержания белка и размера семян. Следовательно, можно вести селекцию на масличность, не уменьшая содержания белка, при этом увеличивая или уменьшая величину семя. Показано, что у видов люпина американского происхождения содержание масла в семенах выше, чем у средиземноморских видов (Барбацкий, 1959).
Основные усилия по изучению производимых в РФ видов вики направлены на выявление источников высокой семенной продуктивности и урожайности зеленой массы, сильной ветвистости, крупносемянности, высокого содержания белка в семенах и зеленой массе, низкого содержания цианидов, устойчивости к низким температурам во время прорастания семян, засухоустойчивости, дружного созревания и нерастрескиваемости бобов, зимостойкости у озимых форм. Наряду с культурными видами многие их дикие родичи исследованы в хозяйственном отношении, определены их морфо-биологические особенности, биохимические характеристики (Репьев и др., 1995). Показано, что все однолетние виды обладают высоким содержанием белка в зеленой массе - 15,0-24,6% и в семенах - 23,7-39,9%, при этом характеризуются высоким содержанием метионина и лизина. Аналогичные исследования необходимо провести для генофонда многолетних видов рода Вика.
Не менее актуально выявление хозяйственного потенциала видов рода Чина. В коллекции имеется 47 видов, из которых в качестве кормовых в РФ производится только два. Между тем, наряду с высокими кормовыми достоинствами виды чины обладают такими биологическими преимуществами перед другими зернобобовыми как устойчивость к мучнистой росе, плесени, афаномицетным корневым гнилям, насекомым-вредителям. Не менее 15 видов рода Чина могут использоваться как укосно-кормовые (Коровина, 1986). Чина - мезоксерофит, способный занять экологическую нишу в промежуточной полосе между южной границей возделывания гороха и северной границей агрономического ареала нута. В этих районах она превосходит по урожайности вику, горох, обеспечивая урожай зеленой массы до 42 т/га. Содержание белка в семенах - до 34%, в вегетативной массе - 29% при очень хорошей переваримости. В целом ряде стран Азии и Европы семена чины используют для продовольственного потребления. Одна из сдерживающих производство чины причин - наличие в семенах антипитательных факторов - нейротоксинов. В генофонде ВИР имеются источники низкого содержания или практически полного отсутствия этих веществ. Необходим дальнейший поиск таких источников, организация массового скрининга и селекция по этому признаку. Перспективны как однолетние, так и многолетние виды чины. Последние имеют преимущество на бедных песчаных, тяжелых суглинистых и сильно каменистых почвах.
Неоценима роль зерновых бобовых в фитоценотической селекции. По-прежнему актуальным остается поиск оптимальных поддерживающих культур в смешанных посевах. С учетом агроклиматических условий регионов целесообразно выяснять преимущество предлагаемых смесей: вико-овсяной, вики с озимым и яровым рапсом, вики с подсолнечником, вики с кукурузой, вики с сарептской горчицей, видов чины со злаковым компонентом и др.
Совершенно очевидно, что природный симбиотический потенциал зерновых бобовых не используется в должной мере. Эта задача актуальна в свете ресурсосберегающих технологий и оздоровления экологии. Однако селекция зерновых бобовых на повышение интенсивности симбиотрофного питания не получает должного внимания. Необходим дальнейший поиск источников повышенной способности к симбиозу, комплементарных пар макро- и микросимбионтов.
В заключение хочется подчеркнуть, что целенаправленное использование оцененного и ранжированного по значению признаков материала в селекции значительно ускоряет получение сортов с заданными свойствами. Учитывая разнообразие направлений использования зернобобовых в народном хозяйстве, изучение коллекции также должно быть разносторонним и ориентировано как на современные, так и на перспективные возможности применения культур.

Библиографические источники

1. Барбацкий С. ,1959. Люпин. М. Иностранная литература. 261 с.
2. Бурляева М.О., 2003. Соя (Glycine max (L.) Merr.): изменчивость признаков и ее значение для селекции сортов кормового использования // Автореф. .... канд. биол. наук. СПб. 20 с.
3. Бурляева М.О., Малышев Л.Л., 2001. Структура изменчивости морфологических и хозяйственных признаков у сои разного кормового использования //Генетические ресурсы культурных растений. Тез. докл. междунар. конф., СПб. С.226-228.
4. Вишнякова М.А., 2004. Коллекция сои ВИР как источник исходного материала для современных направлений селекции // Сб.статей коорд. Совещ. «Итоги исследований по сое за годы реформи-рования и направ-ления НИР на 2005-2010 гг.). Краснодар. С.
5. Вишнякова М.А., 2005,а.. Генетические ресурсы сои и люпина - не исчерпаемый источник высокомасличных форм для селекции // Материалы 5-й междунар. конф. «Масложировая индустрия-2005». СПб. С.60-62.
6. Вишнякова М.А., 2005, б. Коллекция зерновых бобовых культур ВИР как источник исходного материала для актуальных и перспективных направлений селекции// Селекцiя i насiнництво. Мiжвiдомчий тематичний науковий збiрник. Харкiв. С.75-83.
7. Вишнякова М.А., 2005, в. О перспективах введения в культуру и интродукции различных видов люпина // Сельскохозяйственная биология. № 2. С. ///
8. Вишнякова М.А., Сеферова И.В., 2005. Соя. // В кн. «Идентифицированный генофонд растений и селекция. СПб. С.841-850.
9. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в 2000 году
10. Каталог мировой коллекции ВИР. Люпин белый (биохимическая характеристика образцов). 1989. Вып.496. Сост . Чмелева З.В., Бенкен И.И. и др. Л., 50 с.
11. Каталог мировой коллекции ВИР. Люпин желтый (характеристика образцов по аминокислотному составу суммарного белка семян). 1990. Сост. Бернацкая М.Л. и др. Вып.511. Л. 24 с.
12. Каталог мировой коллекции ВИР. Виды люпина (биохимическая характеристика образцов). 1990. Сост. Чмелева З.В. и др. Вып.568. Л. 43 с.
13. Каталог мировой коллекции ВИР. Люпин узколистный - Lupinus angustifolius L. (биохимическая характеристика образцов). 1993. Вып.637.СПб. 45 с.
14. Каталог мировой коллекции ВИР. Однолетние дикорастущие виды вики. 1995. Сост. Репьев С.И. и др. СПб,. Вып. 672. 40 с.
15. Каталог мировой коллекции ВИР. Фасоль.Оцека образцов на устойчивость к бурому бактериозу. 2000. Сост. Буравцева Т.В и др. СПб. Вып. 712. 28 с.
16. Каталог мировой коллекции ВИР. Горох. (Характеристика образцов по содержанию белка, антипитательным веществам и другим ценным признакам). 2000. Сост. Сердюк В.П. и др. Вып.727. СПб. 39 с.
17. Каталог мировой коллекции ВИР. Фасоль. Характеристика образцов по активности ингибиторов трипсина, содержанию белка в семенах и другим хозяйственно ценным признакам. 2004. Сост. Буравцева Т.В., Никишкина М.А. СПб. Вып. 745. 29 с.
18. Каталог мировой коллекции ВИР Чечевица (Устойчивость образцов к ботритиозу и другие хозяйственно ценные признаки). 2005. Сост. Яньков И.И. и др. Вып. 728. 29 с.
19. Коровина О.Н. Природный генофонд дикорастущих родичей культивируемых растений флоры СССР и его охрана (Аннотированный перечень). Л., ВИР.1986. 126 с.
20. Сеферова И. В., Вишнякова М.А., Никишкина М.А., 2002. Селекционная ценность экспериментальных популяций сои, адаптированных к условиям Северо-Запада РФ // Деп. ВНИИ ИТЭИ АПК. 06.24под № 61 ВС- 2002. СПб. 12 с.
21. Сеферова И. В., Никишкина М.А., 2004. Потенциал сои зернового и кормового направлений использования на Северо-Западе России // Итоги исследований по сое за годы реформирования и направления НИР на 2005-2010.Краснодар. С.59-66.
22. Сеферова И.В. и др. 2005. Образцы сои с высоким содержанием белка в семенах в мировой коллекции ВИР// Селекцiя i насiнництво. Мiжвiдомчий тематичний науковий збiрник. Харкiв. С. 216-224.
23. Фадеева А.Н., 2001. Создание исходного материала гороха для селекции в условиях северной части Среднего Поволжья // Реферат дисс. …канд.биол.наук,. СПб. 20 с.
24. FAOSTAT, 2004 .
25. Vishnyakova M.A., 2001. Evaluation of grain legumes germplasm of Vavilov Institute for diseases resistance // Standartization diseases resistance screening in grain legumes germplasm banks. Valladolid, Spain, C.1-14.

Актуальные и перспективные направления изучения коллекции зерновых бобовых культур ВИР...