Происхождение сорго и развитие его селекции

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Сорго - важнейшая кормовая, техническая и продовольственная культура. Ее возделывают во многих странах мира на всех континентах. Различные народы мира культуру сорго называют по-разному: в Средней Азии - джугара, в Индии - джовар, в Китае - гаолян, хундзу, шошу, в Корее - су-су, в Грузии - гоми, в странах Малой Азии - дора, в африканских страна - дурра, зоррат, в Испании, Франции - sorgo и т.д. Свое название эта культура получила за высокорослость от латинского «sorgos» - «возвышаться, выситься».

В мировом земледелии сорго занимает пятое место среди наиболее распространенных зерновых культур и возделывается в 85 странах мира на площади около 50 млн. га. Основными производителями зерна сорго являются Индия (6,2-18,2 млн. га), Нигерия (2,1-6,9 млн. га), Судан (1,5-7,1 млн. га), США (1,9-6,5 млн. га), Нигер (1,0-3,1 млн. га). В остальных странах сорго выращивают на площади 14-18 млн. га (32,6-41,9%) (рис. 1).

Рисунок 1 - Посевные площади сорго в мире, 1961-2013 гг.

Такие большие посевные площади сорго связаны с его неприхотливостью, высокой экологической пластичностью и жароустойчивостью. Высокая продуктивность, кормовые достоинства и универсальность ставят сорго в ряд перспективных культур. Сорго, в основном, возделывается для кормовых целей. Однако в развивающихся странах это основная пищевая культура, которую используют в пищу в виде крупы, муки и хлеба. В развитых странах сорго - это сырье для производства биоэтанола.

Родина сорго - экваториальная Африка. Археологические находки говорят о том, что практика одомашнивания культуры перенесена из Египта в Эфиопию около 3000 лет до н.э. На древних памятниках в Египте, построенных задолго за 2200 лет до н.э., обнаружены рисунки уборки и найдено зерно сорго, что свидетельствует о возделывании этой культуры с незапамятных времен. Древность его подтверждается памятниками старины и в странах Восточной и Южной Азии.

В Индию сорго попало по суше и морскими путями. О его выращивании в Индии упоминается в легендах, восходящих в I веке н.э, под названием «тростниковый ячмень». В этой стране зерновое сорго считается третьей по значимости пищевой культурой после пшеницы и риса. Считается, что Индия и Китай являются вторичными очагами происхождения и формообразования. Известно, что при переносе генотипов сорго в новые географические зоны происходит модификационная изменчивость. В новых условиях культура может быть более продуктивной и скороспелой, чем на родине, в результате чего занимает большие площади во вторичном генцентре. Так, раса Sorghum nevrosum в Африке не имеет распространения, а в Китае и Индии является важной национальной культурой. Н. Dogget предположил, что когда человек стал производить отбор, наблюдался заметный обмен генов между другими разновидностями. Природный и искусственный отбор привел к возникновению новых форм, приведших к тем разновидностям сорго, которые мы теперь выращиваем.

Из Индии и Китая сорго было завезено в Среднюю Азию 2-3 тысячелетия назад. На европейском континенте о культуре сорго узнали в XI-XVI в. н.э. В Северной и Южной Америке род Sorghum был интродуцирован в XVII в., одновременно с развитием торговли рабами, которые брали зерно сорго с собой в качестве продукта питания. В США сахарное сорго было впервые завезено из Китая через Францию в 1851 г. под названием Китайский янтарь. Белые и коричневые формы сорго, называемые египетской кукурузой, были завезены из Египта в 1874 г. Успешное возделывание этих образцов привело к распространению культуры сорго в США. В настоящее время основные площади под сорго сосредоточены в «сорговом поясе»: штаты Небраска, Миссури, Канзас, Оклахома, Техас.

Таким ученым как R.E. Karper, A.B. Connor, H.N. Vinall, J.C. Stephens, J.R. Quinby принадлежат важные открытия в селекции и генетике сорго. Опыты по гибридизации сорго в 1914 г. провели A.B. Connor и H.N. Vinall. Они описали кастрацию растений - важный этап гибридизации, который используется и в настоящее время. Данные по генетике сорго накапливались с 1916 г., когда R.J.D. Graham изучил вопрос наследования окраски семян, C.N.R. Ayyangrar, A.F. Swanson, J.H. Parker изучали взаимосвязь сочности и содержания сахаров в соке стеблей, R.E. Karper и J.R. Quinby - вегетационный период и явление гетерозиса, C.N. Law, F.R. Miller, K.F. Schertz - устойчивость к болезням.

В США достигнуты наиболее крупные успехи в селекции, семеноводстве и агротехнике зернового сорго. Здесь сосредоточено всего 14% мировой площади посева, а валовой сбор составляет около 40%. В настоящее время основными фирмами в США, занимающимися производством семян сорго, являются Монсанто, Пионер, Пфистер, Гарет и Томас, Сингента, Фронтьер.

В Европе (Италии, Румынии, Венгрии, Албании, Болгарии) посевы сорго занимают около 20% площадей (5 млн. га).

На территории России сорго начали возделывать более 2,5-3,0 тыс. лет назад в Хабаровском и Приморском краях, особенно в районах, граничащих с Китаем. В Европейскую часть России сорго было завезено солдатами в 18 в. из Маньчжурии (Китай) сначала на Северный Кавказ, затем на Украину. В XVIII веке наблюдалось резкое увеличение площадей под сахарным сорго, что связано с его использованием для получения соргового меда. К началу 1883 г. уже 64 южнорусских хозяина выписали из Америки 72,5 пудов семян сахарного сорго. Распространение сахарного сорго способствовало строительству небольших сахарных заводов. Однако уже к концу XIX века производство соргового сахара было заброшено.

В условиях Северного Кавказа первые опыты по изучению сорго начались с 1904 г. По данным И.С. Амелина, в Ставропольском крае, где в засушливой зоне находится более 60% пашни, исследования по сорго начались с 1901 г. и показали высокую эффективность этой культуры. Доказана перспективность данной культура для Ростовской области, Чечни, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Северной Осетии и других районов Северного Кавказа. Так, в 1976 г. в Ростовской области чистые и совместные с кукурузой посевы были размещены на площади 523 тыс. га, в Краснодарском крае они занимали 79, в Ставропольском - 56 тыс.га. В этой зоне посевная площадь семенных и товарных посевов зернового сорго и в настоящее время остается наиболее значительной.

Селекционная работа с сорго на Дону начата Е.С. Якушевским в 1938 г. Затем после долгого перерыва возобновлена в 1963 г. на Зерноградской селекционной станции под руководством Я.И. Исакова.

Интерес к сорго возрастал после продолжительных засух, когда другие зерновые культуры резко снижали урожай. Можно выделить несколько периодов повышенного интереса к сорго: 1920--1925 и 1930-- 1935, 1974--1977 гг. В эти периоды площади посева сорго значительно возрастали, но через некоторое время они вновь сокращались. Это объясняется двумя причинами: с одной стороны, сорго всегда отличалось повышенной зерновой продуктивностью и засухоустойчивостью, а с другой -- оно оставалось второстепенной, малоизученной культурой, что определяло мнение о ее ненадежности.

После распада СССР начался резкий спад сельскохозяйственного производства, в том числе и животноводства, а так как сорго - кормовая культура, то кризис животноводства привел к невостребованности культуры. В 1992-1998 гг. производство зерна сорго было отброшено на уровень послевоенных лет (до 50 тыс. га). Зерновое сорго к 1998 году было выведено из структуры посевных площадей. Начиная с 2002 года по 2005 год, посевы сорго на зерно сокращались на 5-10 тыс. га ежегодно. Это было обусловлено прежде всего разрушением системы семеноводства; острым дефицитом семян; расширением посевных площадей подсолнечника в зоне семеноводства сорго; кризисом отрасли животноводства; слабой материально-технической базой хозяйств; стимулированием государством только продовольственной группы зерновых культур и многими другими причинами.

В настоящее время площади под сорго в РФ стали увеличиваться, так в 2012 г. - она составила 56 тыс. га, а в 2015 г. - 220,3 тыс. га. Увеличение площадей связано с усилением аридности климата и более частое использование культуры как страховой. Кроме того, с появлением новых белозерных сортов открылись возможности использования сорго на крахмал, спирт.

В мире насчитывается около 50 видов сорго. Классификация сорго была начата американскими селекционерами, которые в начале 20 века разделили виды сорго на четыре группы: зерновое, сахарное, веничное и травянистое, выделили среди них эколого-географические подгруппы (гаолян, дурра, кафра, майло и др.) и сортовые типы. Однако, Иванюкович Л.К., считает, что существующие классификации сорго являются несовершенными, и учитывая историю, происхождение, мировое разнообразие коллекции видов сорго, и пришла к заключению о необходимости дополнений системы рода Sorghum Moench. В последние годы для изучения внутривидового генетического разнообразия сорго стали применить различные ДНК-маркеры (PDRF, RAPD, AFLP и SSR).

Работа по созданию коллекции мирового разнообразия сорго начата сразу после организации Всероссийского НИИ растениеводства. В результате поездок Н.И.Вавилова в страны Северной Африки и Эфиопию, П.М.Жуковского -- в Турцию, Н.Н.Кулешова -- в республики Средней Азии коллекция сорго пополнилась до 10 тыс. образцов. Работа с культурой сорго в ВИРе с самого своего начала включала селекцию и разработку методов отбора. Так, Е.С. Якушевский был автором более 15 сортов сорго. Метод и схема селекции гетерозисных гибридов на основе ЦМС были разработаны Б.Н. Малиновским.

В настоящее время селекционная работа по сорго ведется в 20 НИУ, а также частным лицами и фирмами. Ведущими научно-исследовательскими учреждениями, занимающимися селекцией, семеноводством и изучением технологии возделывания сорго является ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко, РосНИПТИ сорго и кукурузы, Ставропольский НИИСХ, НИИСХ Юго-Востока, Нижне-Волжский НИИСХ, Крымский Федеральный Университет. В Госреестре на 2016 г. зарегистрирован 221 сорт и гибрид, в том числе 94 сорта и гибрида сорго зернового, 45 - сахарного, 29 - ССГ, 39 - сортов суданской травы, 13 - веничного, 2 - сорго многолетнего (рис. 2).

Рис. 2. Соотношение сортов и гибридов сорго по оригинаторам (по данным Государственного реестра селекционных достижений, 2016)

В структуре посевных площадей Ростовской области значительную часть (51-73%) занимают сорта и гибриды сорго зернового, созданные в ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. Калиненко (Зерноград, Ростовская область).

К современным сортам предъявляется ряд требований: соответствие почвенно-климатическим условиям, высокая потенциальная урожайность, устойчивость к неблагоприятным условиям, высокое качество продукции, приспособленность к механическому возделыванию. Все эти задачи можно достичь различными методами селекции (отбор, гибридизация, полиплоидия, мутагенез и т.д.).

В последние годы внимание селекционеров привлекает перспектива создания гибридных популяций. Имеются данные, что методом циклической селекции занимались ученые США и Франции Doggett, Etasse. Создание и всестороннее изучение гибридных популяций сорго на основе ЦМС представляет не только большое практическое, но и важное теоретическое значение для познания движущих сил гетерозиса. Начиная с 1977 г. создаются новые гибридные популяции сорго на фенотипически выравненном, но генотипически резко различном гибридном материале. Таким способом в штате Айова создана сложная популяция сорго под названием Japir (M) С4, обладающая гетерогенностью по многим признакам.

В селекции сорго значительным событием является создание рисовидной формы сорго (сориза), обладающего ценными питательными свойствами. Зерну сориза свойственна хорошая стекловидность, высокая твердость эндосперма и в связи с этим высокая экструзивная способность, хорошие вкусовые качества, устойчивость к болезням.

Основными направлениями селекционной работы по сорго зерновому является: раннеспелость (до 100 дней), пригодность к механизированной уборке (высота растений до 120 см, выдвинутость ножки метелки), урожайность и качество зерна (содержание крахмала, белка, танина, лизина). Во ВНИИЗК созданы сорта сорго зернового нового типа - белозерные, раннеспелые, не требующие досушки зерна после уборки, низкорослые, с легко вымолачиваемой зерновкой, с содержанием крахмала в зерне - до 78%. Это сорта Великан, Зерноградское 88, Атаман с урожайностью зерна до 8 т/га. С появлением таких сортов открываются перспективы использования зерна для получения крахмала (выход из этих сортов составляет до 78 кг из 100 кг зерна), спирта (выход 630-650 л/т), в получении безглютеновых хлебобулочных изделий.

Основным направлением сорго сахарного являются раннеспелость (до 100 дней), высокая интенсивность начального роста, низкорослость, устойчивость к полеганию, поврежденность болезнями, высокое содержание протеина и сахаров в зеленой массе, высокая урожайность зеленой массы. Созданы сорта для использования как на кормовые цели (Лиственит), так и для получения спирта, патоки (Дебют, Зерноградский янтарь). Разработаны технологии получения кормового концентрата с содержанием сахаров 50-55% для сбалансированного сахаропротеинового соотношения при кормлении животных, производства пищевого сиропа для кондитерской промышленности, получения биоспирта и др.

Таким образом, распространение сорго в мире свидетельствует о больших потенциальных возможностях данной культуры. Благодаря происхождению и видовому разнообразию сорго даже в самых засушливых и жарких регионах мира, в отличие от других сельскохозяйственных культур, позволяет получать стабильные, высокие урожаи зерна и зеленой массы. Это ставит его в число ведущих зернофуражных и продовольственных культур.