According to FAOSTAT (2019), the gross harvest of pear fruits in the world is 23.9 million tons/year, including in Russia – 66 thousand tons / year, the leaders in production are China, the USA and Argentina. For the successful growth and development of most of the released pear varieties, it takes from 135 to 185 days of a frost-free period and 2200...3000 °C of the sum of effective temperatures, depending on the ripening period. The formation of a modern industrial assortment of pears in the Russian Federation is one of the ways to achieve the goals of the "Doctrine on Food Security of the Russian Federation" and it is difficult without an analysis of the existing achievements in science and production. The purpose of the work is to analyze information resources and determine the structure of the pear assortment in the Russian Federation, its ranking by ripening time, cultivation regions; available directions in crop selection and trends in its development. When performing the work, statistical data, information from open domestic and foreign sources were studied and used. As a result, it was found that 153 pear varieties are approved for use on the territory of the Russian Federation. 32 varieties are included in the register of protected achievements, of which 2 are foreign. Varieties are represented by summer, autumn and winter periods of consumption. The largest sorting share (46.4 %) is the group of the autumn ripening period. The share of varieties obtained by research organizations is 88 %. The breeding programs of the National Research University are aimed at creating highly adaptive varieties with high consumer qualities of fruits suitable for intensive horticulture. The intensification of the breeding process of this crop is currently impossible without modern biotechnological, genetic and biochemical methods.
pear, variety, sorting, selection, directions, methods
Введение. Груша обыкновенная (Pyrus communis L.) – одна из самых популярных в мире плодовых культур, которая играет важную роль в обеспечении населения свежими плодами и ценится за стабильную урожайность, высокие вкусовые и диетические качества плодов [1, 2]. По данным FAOSTAT (2019), валовой сбор плодов груши в мире составляет 23,9 млн тонн в год, из них на долю азиатских стран приходится 76 %. Первое место в мире занимает Китай – около 16 млн т в год (71 %). В России из всех плодовых и ягодных культур груша является второй после яблони, при этом сбор плодов составляет 66 тыс. тонн в год [3]. Груша более требовательна к климатическим условиям, чем яблоня, она менее холодостойка и более теплолюбива, поэтому наиболее результативно возделывается в южных и средних широтах. Для успешного роста и развития большинства районированных сортов требуется от 135 до 185 дней безморозного периода и 2200–3000 °С сумм эффективных температур в зависимости от срока созревания [4].
В соответствии с «Доктриной о продовольственной безопасности Российской Федерации» стратегической целью России является обеспечение населения безопасной, качественной и доступной сельскохозяйственной продукцией, сырьем и продовольствием в объемах, обеспечивающих рациональные нормы потребления пищевой продукции [5]. Одним из путей достижения поставленной цели является формирование современного промышленного сортимента сельскохозяйственных культур, создание которого невозможно без анализа имеющихся достижений и направлений развития.
Цель исследования – провести анализ информационных ресурсов и выявить структуру сортимента груши, допущенного к использованию в РФ, его ранжирование по срокам созревания, регионам возделывания; имеющиеся направления в селекции культуры и тенденции ее развития.
Материалы и методы. Для аналитического обзора были изучены и использованы открытые источники и статистические данные, содержащие информацию о культуре груши, по валовому производству плодов: FAOSTAT [3], Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию [6], а также электронные научные библиотеки (eLibrary, Scopus, Web of Science).
Результаты и их обсуждение. В Государственном реестре селекционных достижений (2020) по различным регионам допущено к использованию 153 сорта груши (23 поддерживаемые патентами), из них российской селекции 94,8 %, зарубежной – 5,2 %, в том числе такие известные и коммерчески успешные, как Конференция, Вильямс, Бере Боск, Любимица Клаппа, Дево и др. [6].
Сортимент груши по срокам потребления подразделяется на летние, осенние и зимние сорта (рис. 1). Каждая группа включает по три подгруппы (ранние, типичные и поздние).
Рис. 1. Соотношение сортов груши по срокам созревания и потребления согласно
Государственному реестру селекционных достижений, допущенных к использованию, %
Наибольшую долю сортимента представляет группа осеннего срока созревания. Из 71 сорта раннеосенних – 13,1 %; осенних – 26,8; позднеосенних – 6,5 %. Увеличение срока потребления в селекции груши одна из актуальных задач, позволяющая пролонгировать потребление ценных свежих плодов. На сегодняшний день группа зимних сортов самая малочисленная, она включает 27 наименований, из них раннезимних – 2,6 %; зимних – 12,4; позднезимних –2,6 %.
Большинство современных сортов груши имеет сложное гибридное происхождение, сочетающее в геноме несколько видов. Формирование первых межвидовых гибридов происходило естественным путем. На границах ареалов дикорастущих видов P. caucasica (Fed.), P. pyraster (L.) Burgsd., P. turcomanica (Maleev), Pyrus pyrifolia (Burm.f.) Nakai образовалось значительное количество местных сортов [7, 8]. Продвижение культуры в северные зоны садоводства стало возможным при создании зимостойких сортов, с включением в их геном P. ussuriensis (Maxim.) [9–11].
Анализ распределения сортимента по регионам возделывания показал, что в настоящее время нет сортов, допущенных к использованию лишь в Северном регионе (рис. 2).
Рис. 2. Распределение сортов груши в регионах РФ по срокам созревания согласно
Государственному реестру селекционных достижений, допущенных к использованию
Наибольшее количество сортов (более 50 % сортимента) районировано в Центральном, Центрально-Черноземном и Северо-Кавказском регионах, там же заложены промышленные насаждения груши различного срока созревания. Большая часть сортимента (43 %) представлена сортами осеннего срока созревания (по 13 в Центральном и ЦЧО и 20 в Северо-Кавказском регионе), которые составляют основу промышленного возделывания. Наименьшее количество сортов в Госреестре с продолжительным сроком хранения (зимнего срока потребления) от 2 (Центральный регион) до 15 (Северо-Кавказский регион). В эту группу входят как старинные иностранные сорта (Конференция, Киффер и др.), так и современные, оригинаторами которых являются как иностранные организации НИУ ближнего зарубежья (РУП Институт Плодоводства, Республика Беларусь, сорт Белорусская Поздняя, районирован в Центральном и Северо-Западном регионе РФ), так и российские (ФГБНУ СКЦФНЦСВВ, сорт Киффер районирован в Северо-Кавказском регионе).
Основная доля сортов (88 %), включенных в Государственный реестр, создана в научных учреждениях. Программы по селекции груши ведутся в 15 научных организациях в различных регионах России. Лидерами по созданию новых сортов груши являются: ФГБНУ ФНЦ им. И.В. Мичурина, Мичуринск – 22 (14 % от общего сортимента) сорта, ФГБНУ УРФАНИЦ УРО РАН – 17 (11 %), ФГБУН НБС-ННЦ – 14 (9 %), ФГБНУ СКФНЦСВВ – 13 (8,5 %), ФГБНУ ФНЦ Садоводства – 11 (7 %).
Основные направления селекции культуры в НИУ России:
1. Устойчивость растений к абиотическим факторам (зимостойкость – 67 % НИУ; засухоустойчивость – 33 % НИУ; устойчивость к гербицидам – 20 % НИУ; солеустойчивость – 20 % НИУ).
2. Устойчивость к биотическим факторам (вредители – обыкновенная и большая грушевая медяница Psilla pyri L., P. pyrisyga Frst., грушевая тля Aphis pomi Deg., грушевый цветоед Anthonomus piri Kollar., плодожорка грушевая Laspeyresia pyrivora (Danilevsky), щитовки Quadraspidiotus pyri Licht., грушевый галловый клещ Eriophyes pyri Pgst) – 40 % НИУ; болезни (парша Venturia inaequalis (Cooke) Wint., мучнистая роса Podosphaera leucotricha (Ellis & Everhart) Salmon, ржавчина груши Gymnosporangium sabinae (Dicks.) G. Winter, плодовая гниль Monilinia fructigena (Pers.) Schr., септориоз Septoria piricola Desm.) – 87 % НИУ; вирусы и фитоплазменные инфекции: бороздчатости древесины (ASGV), ямчатости древесины (ASPV), хлоротической пятнистости листьев (ACLSV) и мозаики – 87 % НИУ);
3. Продуктивность и качество плодов – 100 % НИУ.
4. Технологичность, пригодность для интенсивного садоводства (53% НИУ).
В связи с продолжительным ювенильным периодом у растений на создание нового сортов требуется более 25 лет. Благодаря включению в работу селекционера биотехнологических (культура зародышей, каллусов), генетических (МАС, CRISPR-Cas, полиплоидия) [12, 13], биохимических (протеомика, метаболомика) методов можно значительно ускорить селекционный процесс [14–17].
В настоящее время селекция груши активно ведется классическими и современными методами в направлении создания новых источников и комплексных доноров ценных признаков, с последующим получением высокоадаптивных сортов с высоким качеством плодов, устойчивых к наиболее вредоносным болезням и вредителям со сдержанным ростом [18–20].
Современные методы ДНК и РНК-анализа позволяют работать напрямую с геномом, а не с его фенотипическими проявлениями. Применение таких методов позволяет выявить устойчивые признаки организма, толерантные к внешним условиям среды обитания и пригодные для идентификации сортов, их регистрации, а также маркирования хозяйственно ценных признаков [21–24].
Установлено, что гены, отвечающие за зимостойкость, качество плодов, устойчивость к большому числу болезней (парша, мучнистая роса, ржавчина, плодовая гниль, септориоз), располагаются в разных аллелях и сцеплены с другими генами [25]. При создании сортов для промышленного использования связь между генами разных хозяйственно ценных признаков неодинакова и составляет по зимостойкости около 10 %, фенотипической близости к культурным сортам – 3,4–6,4; крупноплодности – 0,9; лежкоспособности – 0,3 % [25, 26]. Полигенный характер наследования зимостойкости с малой вероятностью эпистаза или доминирования отмечен рядом авторов [26–28]. В селекции семечковых культур полиплоидия может представлять значительный интерес при создании сортов с плодами высоких товарных и потребительских качеств; в селекции на устойчивость к вредителям и болезням, на зимостойкость, когда источник наибольшей устойчивости обнаружен у дикого вида или среди мелкоплодных полукультурных форм с плодами низкого качества [1, 27]. Все виды Pyrus диплоидны [29]. Полиплоидные формы, большинство из которых являются промышленными сортами, в основном представлены триплоидами. Значительно меньше тетраплоидов. К ним относятся клоны таких сортов, как Бере Анжу, Вильямс, Макс Ред Бартлетт, Нелис Зимняя, Прекос де Треву, но они из-за повышенных требований к условиям выращивания и низкого качества плодов не получили широкого применения в промышленном плодоводстве [30]. Основным методом искусственного получения триплоидов являются интервалентные скрещивания диплоидов с тетраплоидами [31]. Одним из последних достижений в получении полиплоидных сортов, сочетающих очень раннее созревание плодов (II декада июля) с высокой массой плодов (220 г), является триплоидный сорт Орловская Летняя, полученный в ФГБНУ ВНИИСПК (Орловская область) от гибридизации двух диплоидных сортов – Бергамота осеннего и Любимицы Клаппа [2, 28].
Заключение
- В настоящее время допущено к использованию в Российской Федерации 153 сорта груши, из них российской селекции 94,8 %, зарубежной – 5,2 %.
- Основную долю в сортименте груши составляют сорта осеннего срока созревания (46,4 %). Самой малочисленной является зимняя группа сортов (17,6 %).
- Над совершенствованием сортимента груши работают не только научные (135 сортов), но и иные организации, а также частные лица (18 сортов).
- Селекционные программы научно-исследовательских институтов направлены на создание высокоадаптивных сортов с высокими потребительскими качествами плодов, пригодных для интенсивного садоводства с использованием современных биотехнологических, генетических и биохимических методов.
1. Dolmatov E.A., Sedov E.N., Sidorov A.V. Rezul'taty selekcii grushi vo VNIISPK // Sovremennoe sadovodstvo. 2013. № 1 (5). S. 30–40.
2. Sedov E.N. Rol' mezhdisciplinarnogo kollektiva v selekcii konkurentosposobnyh sortov yabloni i grushi vo VNIISPK // Vestnik agrarnoy nauki. 2021. № 1(88). S. 9–18. DOI:https://doi.org/10.17238/issn2587-666X.2021.1.9.
3. URL: http://www.fao.org/faostat/ru/#data/QC/ visualize. (data obrascheniya:14.07.2021).
4. Gegechkori B.S. Plodovodstvo. Ch. 4. Chastnoe plodovodstvo. Krasnodar: Kub. gos. agrar. un-t, 2010. S. 24–27.
5. Doktrina prodovol'stvennoy bezopasnosti Rossiyskoy Federacii. URL: http://docs. cntd.ru/document/564161398 (data obrascheniya: 12.07.2021).
6. URL: https://reestr.gossortrf.ru (data obrascheniya: 14.07.2021).
7. Pomologiya. T. 2. Grusha. Ayva / pod red. E.N. Sedova. Orel: Izd-vo VNIISPK, 2007. 436 s.
8. Oksenyuk T.Yu., Shagiahmetov A.M. Introdukciya grushi peschanoy v Primorskom krae // Vestnik KrasGAU. 2019. № 9 (150). S 41–45.
9. Pechenkin P.M., Gasymov F.M. Itogi selekcii grushi na Yuzhnom Urale // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2011. № 5. S. 41–43.
10. Mihaylichenko O.A. Selekciya grushi na Dal'nem Vostoke // Evraziyskiy Soyuz Uchenyh. 2015. № 5-2 (14). S. 140–143.
11. Girichev V.S. Produktivnost' i zimostoykost' elitnyh form grushi v Nechernozem'e: dis. … kand. s.-h. nauk. M., 2007. 145 s.
12. Ali Z., Abulfaraj A., Idris A., Ali S., Tashkan-di M., Mahfouz M.M. CRISPR/Cas9-mediated viral interference in plants // Genome Biology. 2015. Vol. 16. P. 238. DOIhttps://doi.org/10.1186/s13059-015-0799-6. PMID 26556628.
13. Zaidi S.S., Tashkandi M., Mansoor S., Mahfouz M.M. Engineering Plant Immunity: Using CRISPR/Cas9 to Generate Virus Resistance. (angl.) // Frontiers in plant science. 2016. Vol. 7. P. 1673. DOIhttps://doi.org/10.3389/fpls.2016.01673. PMID 27877187.
14. Pereira-Lorenzo S., Ramos-Cabrer A.M., Fischer M., Castro I. Advances in Plant Breeding Strategies: Fruits // Springer International Publishing. 2018. № 3. R. 29. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-319-91944-7_1.
15. Zhen Q. Fang T. et al. Developing gene-tagged molecular markers for evaluation of genetic association of apple SWEET genes with fruit sugar accumulation // Horticulture research. 2018. № 5 (1). R. 1–12. DOI: 10.1038/ s41438-018-0024-3.
16. Shanshan H., Gaopeng Yu., Shuxun B. et al. Major Latex Protein MdMLP423 Negatively Regulates Defense against Fungal Infections in Apple // International journal of molecular sciences. 2020. № 21 (5). R. 1879. DOI:https://doi.org/10.3390/ijms21051879.
17. Verma S., Peace C.P., Evans K. et al. Two large-effect QTLs, Ma and Ma3, determine genetic potential for acidity in apple fruit: breeding insights from a multi-family study // Tree Genetics & Genomes. 2019. № 15 (2). R. 18. DOI:https://doi.org/10.1007/s11295-019-1324-y.
18. Falkenberg E.A. Ussuriyskaya grusha – donor ustoychivosti k bioticheskim i abioticheskim faktoram vneshney sredy // Vestnik RASHN. 2006. № 2. S. 43–37.
19. Perspektivy selekcii karlikovyh sortov grushi / E.A. Dolmatov [i dr.] // Sovremennoe sadovodstvo. 2014. № 1 (9). S. 10–18. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-selektsii-karlikovyh-sortov-grushi.
20. Girichev V.S. Ispol'zovanie otechestvennogo i zarubezhnogo genofonda v selekcii grushi // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2009. T. 21. S. 78–81.
21. Chesnokov Yu.V., Kosolapov V.M. Geneticheskie resursy rasteniy i uskorenie selekcionnogo processa. M.: Ugreshskaya tipografiya, 2016. 172 s.
22. Shamshin I.N., Savel'ev N.I., Kudryavcev A.M. Primenenie molekulyarnyh markerov dlya identifikacii genotipov yabloni s genom ustoychivosti k parshe // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2011. T. 26. S. 126–129.
23. Shamshin I.N., Kudryavcev A.M., Savel'ev N.I. Analiz geneticheskogo polimorfizma genoma yabloni s ispol'zovaniem mikrosatellitnyh posledovatel'nostey DNK: sb. nauch. tr. GNUSKZNIISiVT. Krasnodar, 2013. S. 39–42.
24. Yankovskaya A.A., Knyazeva I.V., Upadyshev M.T. Molekulyarnoe markirovanie i geneticheskaya pasportizaciya: ispol'zovanie v selekcii, biotehnologii i identifikacii sadovyh kul'tur // Sadovodstvo i vinogradarstvo. 2019. № 5. S. 5–11. DOI:https://doi.org/10.31676/0235-2591-2019-5-11.
25. Geneticheskie posledstviya mezhvidovoy gibridizacii, ee rol' v vidoobrazovanii i fenotipicheskom raznoobrazii rasteniy / A.V. Rodionov [i dr.] // Genetika. 2019. T. 55. № 3. S. 255–272. DOI:https://doi.org/10.1134/S001667 5819030159.
26. Bahman V.Yu. Osobennosti nasledovaniya i proyavleniya priznaka zimostoykosti gibridami grushi v usloviyah Nechernozem'ya // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014. № 2. S. 609.
27. Lyzhin A.S., Savel'eva N.N. Polimorfizm sortov yabloni po lokusam monogennoy ustoychivosti k parshe // Trudy po prikladnoy botanike, genetike i selekcii. 2020. № 181 (1). S. 64–72.
28. Grusha / N.I. Savel'ev [i dr.]; VNII genetiki i selekcii plodovyh rasteniy. Michurinsk: VNIIGiSPR; Voronezh: Kvarta, 2006. S. 22.
29. URL: http://ccdb.tau.ac.il/Angiosperms/Rosa-ceae/Pyrus.
30. Dolmatov E.A. Osobennosti i metody selekcii grushi v Central'nom regione Rossii: dis. … d-ra s.-h. nauk. M., 1999. 79 s.
31. Obschaya i chastnaya selekciya i sortovedenie plodovyh i yagodnyh kul'tur / G.V. Eremin [i dr.]; pod red. G.V. Eremina. M.: Mir, 2004. 422 s.
