Факультет

Студентам

Посетителям

Карлики-великаны

Растения именно с низким, а не с высоким стеблем лучше воспринимают азот и влагу из почвы, больше накапливают хлорофилла, в листьях интенсивнее идет фотосинтез. Отсюда и повышенная их продуктивность.

Высокая, стройная, слитно стоящая пшеница или рожь издревле считалась эталоном красоты и богатства хлебной нивы. Вспомним хотя бы песенное «Стеной стоит пшеница золотая…» или строчку из знаменитых некрасовских «Коробейников»: «Выйду, выйду в рожь высокую…» Действительно, роста ржи не занимать: Приекульская, например, поднимает колос за полтора метра, а Вятка 2 вымахивает до 180 сантиметров. И не только у хлеборобов возник своеобразный культ «великанов». Отдали ему дань и садоводы: рослые мощные деревья, снизу доверху усыпанные наливными плодами, — что может быть лучше в осеннюю пору?

Казалось бы, и здравый смысл, и вековой крестьянский опыт неопровержимо свидетельствуют в пользу подобного убеждения. Но вот в сравнительно недавнее время ученые пришли к выводу, что рослость растений — серьезная помеха урожаю. Генетики и селекционеры стали выводить принципиально новые — низкостебельные и короткоствольные — формы сельскохозяйственных культур и прочить им блестящее будущее.

«Карлики» бросили вызов «великанам» и вознамерились вытеснить их с исконных территорий — возможно ли такое?! Да есть ли у них хоть какие-то основания претендовать на первенство в мире культурных растений?

Когда благо оборачивается злом

В сельском хозяйстве всегда царил один кумир — урожай. Ради него были придуманы удобрения, сложнейшие машины, хитроумные смеси ядохимикатов, продуктивные сорта растений, новые технологии. И труд человека, конечно же, не пропал даром. В нашей стране, например, пшеничный гектар сегодня вдвое щедрее, чем полвека назад. Да и всех других культур земледелец ныне собирает неизмеримо больше дедов-прадедов.

Особенно ощутим рывок отечественного сельского хозяйства на поливных площадях. Оно и понятно: ведь почти каждый второй обрабатываемый гектар у нас подвержен засухе. И не просто подвержен! Подсчитано, что за последние 70 лет бедствие это свирепствовало свыше 20 раз, часто унося до трети ожидаемого урожая. Засуха не знает государственных границ и в той или иной степени «жалует» большинство стран мира.

От века земледелие и опосредствованно животноводство стоят на четырех равноправных «китах»: плодородие почвы, достаток тепла, света, нормальный водный баланс. Где вода — там жизнь, гласит древняя народная мудрость. В Каракалпакии, вблизи развалин крепости Джанбас-кала, найдены остатки каналов и арыков — им почти 40 столетий. Намного раньше, как показали археологические изыскания в Туркменистане, орошение процветало в Геоксюрском оазисе.

Вода — не только избавитель растений от жажды. В жару она на 4—6 градусов охлаждает воздух около земли и сам верхний слой почвы, спасая ростки от теплового удара. Она же улучшает качество плодов. Вдоволь напившиеся корни сахарной свеклы на 3 процента слаще, семена подсолнечника на 5 процентов масляничнее, а яблоки на 20—30 процентов богаче витамином С, чем при недостатке влаги. Вода делает более доступными для растений азот, калий, другие важные элементы почвенного питания. Она помогает листьям в 1,5—3 раза активнее вести фотосинтез. Наконец, вода активизирует «аппетит» жителей полей, огородов, садов к удобрениям, улучшает условия жизни почвенных микроорганизмов, вершит иные, не менее полезные для растений дела.

Потому-то 100-центнерный урожай пшеницы взяли именно с поливного гектара. Да разве только зерновые отзываются на влагу и уход? Например, орошаемые сады регулярно дают на 30—40 процентов больше яблок. Рукотворный дождь — верный союзник земледельца, и нет сейчас части света, где люди не стремились бы освободить растения из-под власти засухи. В СССР ей неподвластны уже свыше 30 миллионов гектаров. Правда, это лишь 10 процентов посевной площади страны. Но зато какие 10 процентов! В Поволжье поливной гектар работает за три, на Украине — за четыре, в Средней Азии — за восемь неорошаемых! Теперь с каждого из них в среднем получают продукции в 5,5 раза больше, чем с богары.

Казалось, недалеко то время, когда рекорды передовиков, получающих 50 центнеров пшеницы или 900 центнеров капусты, 450 центнеров помидоров или 50 центнеров хлопковых коробочек с гектара, станут обычной нормой, рядовым результатом для земледельцев, работающих на орошаемых землях.

Увы, добиться этого не удалось. На всех континентах в разных климатических зонах одно и то же обстоятельство сдерживало рост урожаев. На благодатном юге, где орошение дало растениям все мыслимое для нормального развития, пшеница или ячмень в какой-то момент вдруг словно бы слабели, теряли накопленные силы. Они переставали тянуть колосья навстречу солнечным лучам, клонились к пашне, а ветер довершал дело: перемешавшись стеблями, зеленое «воинство» вповалку лежало на земле. Схожее несчастье постигло и земледельцев северных зон, где в орошении нужды нет. Чем тщательнее выхаживали здесь рожь, чем обильнее кормили посевы, тем неотвратимее, будто под гнетом людских забот, поникали растения. В Швеции или ГДР, в Белоруссии или на Вологодчине под частыми дождями она льнула к земле точь-в-точь, как пшеница на поливе. Вывод?

Почему-то обилие воды и пищи стало злом для злаков. Вместе с тем ясно, что без того и другого большого сбора не получить. Где выход из неожиданного тупика? Неужели 100-центнерный урожай пшеницы — удел опытных участков, недостижимый для массового производства?

Так перед современным земледелием со всей остротой встала новая сложная задача.

Задача решена — ответа нет

Увы, как ни считай, а от деления 7 миллионов на 550 миллионов много не получишь. А ведь речь идет о хлебе и людях: о валовом сборе пшеницы в Индии и о населении страны в начале шестидесятых годов нашего века. Это — страшная арифметика голода. Не спасало даже то, что к 1964 году пшенице отвели огромную по здешним масштабам орошаемую территорию — 4 миллиона гектаров: гриб ржавчины и полегание растений стали проклятием для индийских земледельцев.

Но наступил 1965 год. И кривая урожайности, до того десятилетиями топтавшаяся на средней отметке 6 центнеров зерна с гектара, устремилась вверх. В правительственных отчетах по зерновому хозяйству страны появились цифры урожайности 8,8; 9,1; 11 центнеров. В самом начале семидесятых пшеницы здесь убирали уже по 12,6 центнера зерна на круг.

Еще более разительно продуктивность зернового поля выросла в шестидесятых годах на другом конце света — в Мексике: в 3,5 раза по стране, а в штате Сонора даже всемеро. За короткий срок южная соседка США, издавна живущая привозным зерном, стала обеспечивать себя своим хлебом.

Что же произошло в Индии и Мексике? Благодаря чему совершен пшеничный «скачок»? Хоть и далеки эти страны друг от друга, а причина одна: на полях появились невиданные растения, которые ни при каких условиях не полегали. В полную меру впитывали они тепло, свет, минеральные удобрения, воду, формируя колос, удвоенный-утроенный по весу против обычного.

Под стать ему был стебель — надежная, прочная опора, спокойно выдерживающая золотой груз.

Итак, успех обеспечили новые пшеницы. Точнее, «исправленные» сорта хорошо известных пшениц. На свет вполне заслуженно родился термин «зеленая революция». Он обозначает не просто шаг вперед — переворот в сельском хозяйстве. Переворот в его продуктивности, ибо теперь открыт путь к удвоению, утроению сборов зерна на громадных площадях. А фрукты? Новые сорта плодовых деревьев не только значительно урожайнее, но и вдвое быстрее предшественников входят в пору плодоношения.

К огромной, всечеловеческой победе привел поиск конструкторов растений — селекционеров.

Все, естественно, началось с зерновых — для людей нет растений дороже. Без малого два века назад исследователей заинтересовала проблема полегания злаков. Прежде всего, предстояло выяснить, что ведет к беде. Пришлось обследовать миллиарды пшеничных особей (любая из них — индивидуальность, имеет свой характер). Возведите эту многоликость в степень несхожести почв. Проделайте ту же операцию, имея в виду разнообразие погодных условий. К тому же найденная закономерность должна быть общей для всех злаков. Да еще действовать на всей территории, где их возделывают… Опыты растянулись на многие десятилетия.

Последние точки были расставлены сравнительно недавно. Определилось: где бы и какие бы зерновые ни ложились на полях, виновников два — либо корни, либо стебель.

Когда подводят корни? Американец М. Д. Пинтас доказал: в том случае, если они растут тонкими и распространяются от вертикали под углом не более 29 градусов, причем это является признаком, передаваемым многими сортами из поколения в поколение. А земледельцы, не догадываясь о том, селили их в зоне избыточной влажности. Результат? Полив или затяжные дожди размягчали почву, корни в ней «разъезжались» — растение валилось на бок.

Теперь присмотримся повнимательнее к стеблю злаков. Через определенные промежутки его охватывают жесткие обручи — узлы, из которых в стороны отходят листья. Узлы помогают зерновым устоять на полях под ударами ветра. Но при одном условии: если не нарушено отработанное природой соотношение параметров системы — высоты и диаметра (на уровне второго снизу междоузлия). Однако в густоте полевых посевов, борясь за место под солнцем, растения активно тянутся к свету, за счет диаметра наращивая длину. Кроме того, в тесноте стенки опорной колонны злаков утончаются, что также ухудшает физико-механические свойства стебля. Вместе с тем, заботясь о продуктивности, селекционеры упорно создавали сорта с крупным тяжелым колосом. В чем и преуспели. Стеблю же приходилось испытывать все большее давление. Результат?

Высотный строительный кран обязательно снабжен табличкой-паспортом, где указана грузоподъемность всего устройства. Это — сигнал: не хочешь аварии — сверх меры не нагружай, конструкция сломается. Природа своих цифр-ограничителей не объявляет. Хотя они есть. До какого-то предела растения терпели возрастающее давление. А тут еще ветер постоянно выводил из равновесия и без того смещенный центр тяжести. Надежность механической системы «злак» была подорвана, узлы из последних сил держали пшеницу, рожь вертикально. Стоило зерновым попасть в условия орошения или под длительные дожди, стоило растительным клеткам впитать побольше влаги, разбухнуть, потерять эластичность — и неизбежно наступало полегание.

Наконец, выяснилась еще одна причина несостоятельности обычного стебля: азотные удобрения. Вместе с ними земледельцы получили мощный рычаг подъема растениеводства: удобрения ускоряли рост зерновых, наращивали урожай. Бельгийские агрономы, например, наблюдая в течение 11 лет за одним и тем же участком, выяснили: повышение дозы азота с нуля до 100 килограммов на гектар увеличивает число плодоносных колосьев озимой пшеницы на 42 процента, а количество зерен в колосе на 36 процентов. В результате урожай почти удваивается. Однако тщательные и всесторонние исследования в других странах обнаружили: вносить большие дозы азота, скажем, под пшеницу на поливе — все равно, что рубить сук, на котором сидишь. При достаточном запасе влаги в почве и избытке азотного питания клетки стебля получаются втрое длиннее, а их оболочка — вдвое тоньше положенного. Более того. Усиленная азотная подкормка ведет к ослаблению нижних узлов стебля, прочность его снижается — пшеница, рожь, ячмень, рис ложатся на землю. 150 килограммов азота на гектар да 3—4 полива валят и такой сорт, как Безостая 1, а он зарекомендовал себя одним из стойких среди обыкновенных пшениц.

Итог? Стремясь к своей выгоде, люди долго, старательно меняли конструкцию злаков, нарушали равновесие, заложенное в них естественным отбором. Вода — пришедшая к растениям по каналу или пролившаяся из тучи — была последней «каплей», которая подорвала цепкость корней, устойчивость стеблей злаков. Полегание зерновых стало фактом.

Уяснив причины этого явления, исследователи перешли к главной части поиска. Как исправить положение? Как песенные «стеной стоит пшеница золотая», «распрямись ты, рожь высокая» из поэтических образов превратить в реальность? Как совместить обильный полив и полные дозы азотных удобрений с устойчивостью злаков к полеганию?

И вновь потянулись годы экспериментов. Кто-то предлагал укреплять «фундамент» пшеницы — выводить сорта с сильно кустящимися корнями. Кто-то спасал рожь, искусственно растягивая таяние снега и тем самым сокращая срок роста растений. Обратились и к помощи химии. И вот в нашей стране появился препарат ТУР — мастер на все руки, о чем свидетельствует его «послужной список».

ТУР способствует образованию мощной, глубоко и густо пронизывающей почву корневой системы. А значит, помогает растениям усваивать влагу с растворенными в ней питательными солями, повышает накопление листьями хлорофилла. В результате же зерновые, обработанные ТУРом, легче переносят засуху, лучше противостоят ржавчине и корневой гнили. Это раз. Вместе с тем препарат содействует утолщению стенок стебля, развивает его механические ткани: таким вредным насекомым, как пилильщик и гессенская муха, становится труднее лакомиться злаками. Это два. Но главная заслуга препарата в том, что он сдерживает рост соломины. Она получается короче и, как только что было сказано, толще, а значит, ей по силам держать больший «груз».

Да, вроде бы всем взял ТУР. Однако стоит опрыснуть им поле чуть раньше положенного срока, и нива поредеет — урожай упадет. Кроме того, этот химикат эффективен, если равномерно распределен по всей вегетативной массе растений, чего добиться крайне трудно. Наконец, препарат не переносит длительного хранения, а ведь пускать его в дело приходится ежегодно…

Схожие регуляторы роста синтезированы в ГДР и Венгрии. Несмотря на разные названия (первый зовется кампозаном, второй — ролл-фруктом), по химическому составу они близки. Впрочем, иначе и быть не могло, поскольку предназначены они для одной цели: сдерживать рост озимой ржи. Удается им это весьма неплохо: обработанные растения недобирают против обыкновения 10—12 сантиметров. В результате стебли ржи поднимают колосья, на 14—16 процентов полновеснее.

Были и другие предложения, направленные на упрочение злаков. Но любое из них давало ключ к одной, в лучшем случае, двум-трем составляющим проблемы. Да и то на время. Это, конечно, не устраивало практиков. Тем более, оглядываясь окрест, они видели: в естественных условиях даже при обильном урожае злаковые травы головы не клонят. А ведь они не такая уж дальняя родня культурам, живущим на наших полях. Что же делает дикие злаки этакими «ваньками-встаньками»?

Формула неполегаемости

Ответ таков: предельная целесообразность организации растений в природе.

Действительно, и мощный дуб, и хрупкая былинка живут по единому закону достижения максимального эффекта развития при минимальных энергетических затратах. Во исполнение этого любой стебелек или веточка дважды конусовидны. Во-первых, они — конусы по своему внешнему виду, в связи с чем растение расходует меньше энергии на сопротивление ударам ветра и каплям дождя. Во-вторых, в них «заложены» конусы роста, благодаря которым растение развивается, затрачивая энергию. Сведя в единой точке столь противоречивые процессы, зеленые «бойцы» укрепили свою устойчивость к полеганию. Но тем не ограничились.

Параллельно они «отрабатывали» устройство стебля. В нем появилась система перераспределения и ослабления нагрузок, рождающихся извне (тот же ветер, капли дождя, мокрый снег). Прежде всего это — узлы, то есть своеобразные шарниры, которые воспринимают изгибающие силы. Важную роль играют и вертикальные волокна. Они снизу доверху пронизывают стенки стебля, обеспечивая ему определенную сопротивляемость растягивающим усилиям, возникающим при колебаниях всей «конструкции». В результате стебель может тянуться вверх и одновременно выдерживать тяжести, в сотни раз превышающие его собственную массу. Классический пример «стройности» — тростник: мудрая природа, дав ему завидные рост и гибкость, все же ограничила отношение площади основания стебля к высоте как 1 : 200.

Так обстояло дело, пока не вмешался человек и не принялся переделывать некоторые растения на свой лад. Особенно активно он взялся за зерновые — альфу и омегу своего пропитания. И постепенно нарушил природную гармонию. У ржи вышеупомянутое соотношение довел до 1 : 500, да еще и поражался: почему рожь чуть что — и ложится, а тростник — никогда? Конечно же, это относится не ко всем культурным растениям; есть и среди сортов пшеницы, ржи, риса, ячменя, овса более и менее устойчивые к полеганию. Однако сорт, выведенный, скажем, в Саратове и на основе многолетних опытов зачисленный там в слабополегающий, в другом месте ведет себя по-иному: изменившиеся природно-климатические условия превращают его в неустойчивый. Поэтому земледельцам каждой зоны нашей страны приходится чуть ли не ощупью выбирать нужное из предлагаемого сортимента зерновых культур. А ведь он содержит сотни наименований! И не мудрено, что поиску часто сопутствуют ошибки, несбывшиеся надежды, недоразумения.

Вот если бы был какой-то простой прием, с помощью которого агроном, не выходя на поле, заранее определял: ляжет или выстоит такой-то сорт на подведомственных ему полях… В середине шестидесятых годов один из возможных методов расчета предложил доцент Алтайского политехнического института А. С. Ваншток. На каждый отдельный злак он взглянул как на техническую конструкцию. И понял, что с позиций сопромата башня Останкинского телецентра и растение пшеницы — явления одного порядка.

Почему? Да просто знаменитая передающая «игла» и стебель зерновых представляют собой упругую консоль. Нижний ее конец (будь то фундамент или корни) покоится в земле, а верхний свободен. У телебашни на него надето кольцо ресторана, у пшеницы он увенчан колосом. Растягивающая сила от собственных колебаний башни передается на проходящие внутри предварительно напряженные канаты. В стебле ту же функцию исполняют вертикальные волокна. Словом, как ни различны живое растение и бетонная громада, опираясь на механику, можно найти между ними немало общего.

Поэтому ученый и решил подойти к злакам как к строительным конструкциям. (Кстати, именно изучение механических свойств стеблей растений натолкнуло Галилея на создание формулы статического расчета балок, которой пользовались вплоть до начала XIX века.)

Инженерам хорошо известны принципы оценки прочности консольных сооружений. Главное тут — учет внутренних возможностей объекта исследований и испытываемых им внешних воздействий. Будут первые больше вторых — конструкция устойчива. Нет — сломается.

Ну, а как перенести это правило на растения? Лабораторные опыты и массовые обследования на полях, проведенные совместно с работниками Алтайского научно-исследовательского института сельского хозяйства, позволили выявить закономерности, характеризующие внутренние возможности стеблей того или иного сорта пшеницы.

Затем наступила очередь определять вторую половину зависимости, раскрывающей суть поведения зерновых на полях. Предстояло распознать все внешние силы, из-за которых ложится почти созревшая пшеница.

«Черный» список возглавил… колос. Оказалось, что ко времени налива он становится тяжеловатым для вознесшего его стебля. К тому же капли дождя, росы, оседая на чешуйках, усиках, зернах, впитываясь в них и в стебель, повышают весовую категорию растения. В реестр врагов дождь попал еще и потому, что его струи беспрестанно бичуют посевы, создавая значительные ударные нагрузки. Еще один противник — ветер. Весь период созревания пшеницы он дует (вспомним о розе ветров) преимущественно в одном направлении. И если ему удается склонять на сторону могучие деревья, то что же говорить о стеблях. Да и сам стебель действует словно во вред себе: ведь его вес тоже возрастает. И что показательно: все эти факторы обостряются именно ко времени уборки. Колос становится тяжелее, увеличивается поверхность его сопротивления ветру (парусность), дождевые капли точнее бьют в зерна. Незавидное положение стебля существенно усугубляется тем, что эти силы действуют с эксцентриситетом (смещенно) по отношению к вертикали, а потому естественная подпорка с немалым напряжением работает на изгиб.

Таким образом, внешнее воздействие на отдельно взятое растение пшеницы — итог пяти основных слагаемых. В «сговоре» участвуют: вес колоса, вес стебля, вес капель воды, усилие ветра, удары дождей. Они гнут стебель, и тем сильнее, чем ближе уборочная.

Все тяготы, обрушивающиеся на желтовато-зеленые былинки, А. С. Ваншток выразил языком формул, призвав на помощь строительную механику, точнее, применяемые в ней расчеты на изгиб конструкции под влиянием внешних сил. А чтобы за бортом не осталась специфика живого организма, ученый ввел необходимые поправки. Для условий Алтая были выявлены три коэффициента: аэродинамический; увеличения веса пшеничного растения от длительного намокания; роста напора ветра. Высчитанные на основе длительных наблюдений, они помогают точнее воспроизвести в расчетах истинную картину внешних сил, действующих на стебель.

Теперь были все необходимые данные для заблаговременного поиска неполегающего в данной зоне сорта зерновых культур. Ибо искомая величина есть частное от деления найденных внутренних возможностей стебля, его сопротивляемости изгибу на сумму приложенных к нему внешних изгибающих воздействий. Будет этот показатель больше единицы — значит, сорт устойчив к полеганию, окажется меньше — жди беды. Именно таким путем на Алтае уже выверены несколько десятков высеваемых тут сортов пшеницы. Причем на контрольных делянках в числе неполегающих оказались как раз те из них, которые выдержали проверку математикой. Ближайшее будущее покажет, пригодится ли такая методика хлеборобам других зон страны.

Однако по-настоящему подружить зерновые с водой и азотом могла лишь коренная переделка растений, которая привела бы на поля планеты пшеницу, рожь, ячмень, овес, рис со стеблем, по прочности и гибкости подобным рапире. Но рапире, увенчанной огромной (кумир все тот же — урожай!) короной-колосом.

Иными словами, предстояло вернуть злакам утерянную устойчивость конструкции. А вместе с тем повысить их несущую способность. Законы строительной механики подсказывали: для этого надо сокращать длину «опорной колонны» зерновых. К тому же призывал и здравый смысл: разумно ли тратить почвенное питание, влагу на солому?

Действительно, как ни хороша, скажем, Безостая 1, но у нее относительно невелика доля зерна в массе общего биологического урожая. Покорительница наших нив имеет колос длиной 10—12 сантиметров — лишь 11 процентов общей высоты пшеницы. К тому же ее янтарные семена, парами гнездящиеся среди 16—17 колосковых чешуек, «вытягивают» всего один грамм. Один грамм! Вот и получается, что срезаемая и подбираемая машинами хлебная масса полезна человеку на 40 процентов. Остальное приходится на солому.

Где выход?

Очевидно, прежде всего удлинять колос, насыщать его большим количеством зерен. Тогда и сам он станет тяжелее, и столь неблагоприятное соотношение зерно — соломина изменится в лучшую сторону.

Затем превращать пшеницу в неполегающую. А для этого необходимо укорачивать ее стебель. Но так, чтобы число скрепляющих узлов осталось неизменным, то есть за счет уменьшения расстояния между ними.

Так растениеводы пришли к мысли, что, пожалуй, пора отвергнуть опыт предшественников, за зерном не видевших стебель. Не Гулливерам, а лилипутам по силе в масштабах широкой практики заветный урожай в 100 центнеров зерна с гектара.

Генная арифметика

Но уже начальные шаги к короткостебельности заставили поклонников этого направления усомниться ь правильности выбора.

Во-первых, как показали обследования, карликовые формы пшениц никак не могут похвалиться отменным колосом. Еще в 1916 году Н. И. Вавилов в посевах Кабульского оазиса выискал экземпляры зеленых малюток. Но их колосья оказались бедноваты. К тому же они весьма неохотно расставались с зерном, что затрудняло обмолот.

Во-вторых, согласно выводам канадца Т. Килдафа и американца И. Аткинса, независимо друг от друга проделавших ряд опытов, карликовость у пшениц — признак, плохо наследуемый. Если не «дети», то «внуки» коротышек-родителей вновь поднимают стебель на обычную высоту, а вместе с тем теряют прочность соломины. Правда, были известны два вида пшениц, из поколения в поколение рождающих особи низкого роста. Но вот незадача: ответственные в них за этот полезный признак гены попутно контролируют еще и чрезмерную компактность колоса, что, конечно, не устраивает хлеборобов. Потому-то не нашел широкого применения созданный примерно полвека назад итальянский короткостебельный сорт Ардито.

Да, было от чего прийти в отчаяние! Есть ли прок в растениях, не способных дать много зерна и постоянно теряющих то достоинство, ради которого их заводили?

Тем не менее «карлики-великаны» — не миф. А обвинения против них свидетельствовали лишь о том, что биологи недостаточно порылись в зеленой кладовой мира. Это и подтвердили дальнейшие события.

…В двадцатые годы нашего столетия на центральной опытной станции Коносу японские селекционеры стремились создать скороспелую, устойчивую к ржавчине пшеницу. Среди прочих они привлекли к скрещиванию обычный американский сорт Турки Ред, возникший из русской пшеницы Крымка, которую в США завезли в конце прошлого века украинские переселенцы. Его соединили с другим, несколько менее рослым сортом смешанного американо-японского происхождения. Однако вместо ожидаемого на делянках появились растения, чей стебель поднимался над землей всего на 50—60 сантиметров, то есть был более чем вдвое ниже обычного. На поливе, при обильном питании, в тепле они давали удивительный по тому времени сбор — до 90 центнеров зерна с гектара. И весь этот урожай прочно держался на коротких стеблях. Новая пшеница не ложилась на землю. Она хоть и клонила голову под ветром и дождем, но тут же вновь упруго поднимала тяжелый колос.

Какая сила сдерживала в росте находку японских ученых? Наследуется ли благоприобретенное свойство или оно мелькнуло лучиком в пасмурную погоду?

Завесу тайны приподняли американцы. В 1946 году они вывезли из Японии семена сорта Норин 10 — такое имя получили «коротышки». Их изучение дало ответ сразу на оба вопроса. Ибо исследователи убедились: тормозом роста служат три гена карликовости. Даже один из них заставил бы пшеницу несколько потерять в высоте. А совместными усилиями они превратили стебель в подобие той упругой конструкции, о которой мечтали земледельцы, работающие на орошении. Превратили, поскольку соотношение длин колоса и соломины сократилось с 1 : 7 (у обычных форм) до 1:3, то есть приблизилось к самому рациональному по законам строительной механики. Кроме того, «трехгенные малыши» настолько упрочили стенки своего стебля, что легко поднимают колос, в 1,5—2 раза более тяжелый, чем до них удавалось обычным сортам. А это очень важно, поскольку «лилипуты» по урожаю намного обгоняют «Гулливеров». И не только из-за того, что они не полегают ни при орошении, ни при внесении высоких доз азотных удобрений. Есть еще два обстоятельства, способствующих продуктивности пшеницы-невелички. Прежде всего число узлов на их стебле остается таким же, как и у рослых особей. Вот почему листовые пластинки у первых чаще располагаются под более острым углом, чем у вторых. И, как следствие, им достается больше света, воздуха, что, в свою очередь, приводит к повышению их фотосинтетической активности. Вместе с тем и «дорога» от корней к колосу в них короче и, значит, питательные вещества меньше растрачиваются на пути к зерну. В итоге 90-центнерные сборы зерна с гектара того же Норин 10.

Итак, ключ к устойчивости хлебов был найден — генетика. Теперь селекционерам в принципе стало ясно, за какую «нитку» тянуть, чтобы распутать клубок.

Действительно, в 1949 году американский ученый О. А. Фогель соединил Норин 10 с обычной пшеницей Бревор (кстати, и в ней текла «кровь» русской пшеницы Крымка), а также с сортом Барт. Длительная работа дала хорошие результаты: под влиянием трех генов карликовости соломина новорожденного озимого сорта Гейнс вытянулась лишь до 70 сантиметров. Зато его колосья на орошении с первой же попытки преодолели отметку 83,3 центнера зерна с гектара. С тех пор, как подобает чемпионам, Гейнс и производные от него пшеницы улучшали это достижение.

Однако подлинный триумф на долю невеличек выпал в Мексике. Хотя здесь преобладают поливные земли, а тепла и света злакам хватает, тем не менее средние сборы зерна не превышали 7,5 центнера с гектара. Сказывались крайнее истощение почвы да низкий потенциал высеваемых сортов. В 40-е годы делу помогли ученые во главе с будущей знаменитостью в мире селекции Норманом Эрнестом Борлоугом. Кое-где продуктивность пшеничного гектара вплотную подошла к 50 центнерам. Подошла — и ни шагу вперед: опять полегание растений! Безрезультатно был опробован, казалось бы, весь тогдашний арсенал биологической науки.

В 1953 году Н. Э. Борлоуг привлек в союзники Норин 10, чье богатство — три гена карликовости — селекционер ввел в наследственный аппарат лучших пшениц-мексиканок. При этом был потерян один ген, но стебель растений укоротился до 80—90 сантиметров, благодаря чему они выдерживают и обильный полив, и повышенные дозы азота. В результате, например, сорт Питик 62 на конкурсе в Канаде по урожайности на 24 процента обошел чуть ли не мировой пшеничный эталон — сорт Манитоба. А в Мексиканском национальном институте сельского хозяйства продолжали выводить карликовые и полукарликовые пшеницы — Сонора 63 и 64, ЧИАНО 67 и другие.

Всего же под руководством лауреата Нобелевской премии Н. Э. Борлоута в Мексике было создано около, 40 сортов, в том числе получена первая в мире карликовая твердая пшеница Овиачик 65. В 1971 году валовые сборы этой культуры в стране по сравнению с 1944 годом выросли в 3,5 раза. И как им не вырасти: последние сорта нобелевского лауреата способны поглощать 130 килограммов азота на гектаре, в то время как «некарлики» с трудом «переваривают» 45.

Очень важно и то, что новые мексиканские сорта послужили главным катализатором «зеленой революции».

Да, она шагала по планете. Из Мексики — в Индию: Н. Э. Борлоуг послал туда семена Соноры 63 и 64, Мейо 62, Лермо Роджо 64А. Местные крестьяне с успехом использовали их, а потом индийские ученые на этой основе вывели собственные короткостебельные сорта. И так было во многих странах. Например, в Перу выведены пшеницы-лилипуты, на опытных делянках приносящие в пересчете на гектар до 180 центнеров зерна.

Сегодня дань «пшеничному перевороту» отдают Италия, Япония, Швеция, ФРГ, США, Канада: селекционеры этих и ряда других государств конструируют растения нового вида. В целом же за последнюю четверть века в мире наметилась четкая тенденция: пшеница потеряла в росте 50—60 сантиметров, но зато примерно вдвое выиграла в урожайности.

В нашей стране тоже шла работа в этом направлении. Для подтверждения достаточно вспомнить Безостую 1: она была ниже своих предшественников примерно на полметра (черта «характера», перенятая ею у одного из родителей — аргентинского сорта Клейн 33) и превосходила их продуктивностью. Однако сам ее автор — академик П. П. Лукьяненко — предупреждал, что за отметкой 50 центнеров зерна с гектара его детище может покориться недугу полегания. А потому поиск продолжался.

Но не проще ли нам поселить у себя зарубежных гостей, уже зарекомендовавших себя на деле?

Сказано — сделано. И вот отечественные ученые в институтах и на опытных станциях — от Одессы до Дальнего Востока — принялись проверять «инородцев». И выяснили: достоинств у испытуемых и впрямь много — колос весит больше соломины, стебли не полегают, растения отзывчивы на удобрения, причем добросовестно переваривают весь дополнительно доставляемый им азот, наращивая качество зерна (в Крыму, например, у новоселов содержание белка было 19, клейковины — 38 процентов). Наконец, и по урожайности они обгоняли районированные отечественные сорта. В 1972 году на Пржевальском орошаемом участке в Киргизии «недомерки» Ирнерио из Италии и Кальян Сона из Индии дали 110,1 и 105,4 центнера с гектара, в то время как их соседи — Безостая 1 и Мироновская 808 — одолели 80,8 и 88,3 центнера. Тогда же на неорошаемом Москаленском госсортоучастке, что под Омском, Кальян Сона превзошел по урожайности отечественные сорта на 28 центнеров.

Да, много добрых слов можно сказать в адрес заморских пшениц. И тем не менее просто взять и расселить их по нашим полям чаще всего нельзя. Нельзя, так как в непривычных для них условиях они то вымерзают, то перед грибами пасуют. Что поделаешь: не тот климат, не та почва, меньше воды. Да и отправная точка продуктивности у нас куда выше той, с которой начинали И. Э. Борлоуг в Мексике, селекционеры других стран. Короче, для непосредственного использования годны немногие «иностранцы», остальные же нуждаются в коренной переделке.

Поэтому в СССР пшеницами-невеличками занимаются сегодня многие научные учреждения. И небезуспешно. В Краснодаре созданы Краснодарская 49 и Полукарлик 49 — они в 1,5 раза ниже сорта Кавказ и вызревают стоя даже при урожае в 107,7 центнера зерна с гектара. В Харькове вывели Полукарлик 2 и 3 со стеблем всего 80—90 сантиметров, но поднимающим на гектаре дополнительно по 9 центнеров в сравнении с обычными сортами. В Институте молекулярной биологии и генетики АН Украины — сорт Киянка. Свои короткостебельные пшеницы появились у селекционеров Казахстана, Поволжья, Бурятии, Нечерноземья — всех не перечислишь.

Стремление к короткостебельности распространилось и на рис, для которого устойчивость даже важнее, чем для пшеницы: ведь полегает-то он в воду, заполняющую чек. При этом, естественно, активность фотосинтеза в его листьях резко падает, сами растения подгнивают. Не потому ли в наследственной памяти риса закрепилось, что 80 с небольшим центнеров «жемчужного зерна» на гектаре поднимать можно (такая тяжесть его не пригнет), а 100 — ни в какую.

Что же, земледельцам мириться с норовом ценнейшей культуры? За дело взялись селекционеры. И сразу же на пути исследователей встали две преграды. В глубоких водоемах рис вымахивает с двухэтажный дом. В обычных набирает не меньше 85 сантиметров. А надо — не выше полуметра. Ученые снова обратились к природе. Ленинградцы из ВИРа обшарили едва не весь свет, собрали под 3 тысячи образцов, среди которых похожих на искомое можно было сосчитать по пальцам. И другая беда: у известных сортов чем ниже опорная колонна, тем менее они плодовиты. Как разорвать эту порочную связь? О сложности задачи говорит работа Международного института риса (Филиппины). На пятый год очередной серии опытов тут одновременно изучали около 50 тысяч ростков, на шестой — после отбраковки негодного — тысячу, на седьмой остались четыреста. А ведь прежде чем отбраковать или оставить на делянке росток, его тщательно обследовали.

Правда, относительно невысокие формы риса ученые с помощью мутагенеза получали давно. Но результат искусственного воздействия на организм риса не удавалось закрепить в потомстве.

И все-таки настойчивость победила. Поворотным пунктом в истории селекции этой культуры стала находка филиппинских исследователей. Полтора десятка лет назад на одной из плантаций они натолкнулись на единственный экземпляр риса-лилипута: его стебель был длиной 60 сантиметров. Он-то и стал родоначальником сегодняшних короткостебельных форм. Им нипочем внесение 135 килограммов азотных удобрений на гектар, хотя ранее существовавшие сорта льнули к земле при втрое меньшей дозе. Кроме того, если каждые 500 граммов чистой азотной подкормки увеличивали продуктивность старых сортов на 5 килограммов зерна, то новинка при тех же условиях прибавляет в 2 раза больше. Наконец, рис-коротышка созревает скорее длинносоломистых предшественников. Теперь низкостебельные сорта риса есть и в нашей стране: Кубанец 575, ВНИИР 1160, Краснодарец, Спальчик (вышел на поля в 1980 году).

В Индии и Италии «укоротили» и ячмень: став пониже на 30 сантиметров, он дал урожай до 56 центнеров с гектара. В Чехословакии создали необычный сорт гороха: Смарагд благодаря сверхпрочному компактному стеблю и по урожайности обогнал все известные сорта на 15—26 процентов и не полегает. Сорта-коротышки появились и среди подсолнечников (в ГДР, СССР), овса, сои (в США).

И всюду растения-«лилипуты» неизменно побеждают «Гулливеров». Земледельцам дождливого Нечерноземья и поливного юга теперь куда проще собирать обильный урожай: для комбайнов нет удобнее короткостебельных культур. При работе на таких полях производительность машин поднимается примерно на 40 процентов. Все это позволило американскому селекционеру О. А. Фогелю заявить: «Вложения в генетику окупаются десятикратно».

И все же…

От добра добро ищут

Казалось бы, все стало на свои места. Добро торжествует, вода и удобрения вновь подружились с растениями. Но ученые убеждены: полного благополучия на сегодняшней зерновой ниве нет. Например, селекционеры Индии столкнулись с таким недостатком трехгенных пшениц-карликов: у них листья на стебле растут очень густо и затеняют друг друга, лишая те, что пониже, живительных солнечных лучей. В результате ослабляется активность фотосинтеза, хуже идет накопление зерновой массы.

Еще незадача: все «малыши» — начиная с Норин 10 — имеют так называемые рецессивные гены.

Основоположник генетики Г. Мендель обратил внимание на то, что первое поколение от двух Горохов — «отца» с красными и «матери» с белыми цветами — цветет исключительно красным, а от Горохов с желтыми и зелеными бобами — всегда имеет желтые зерна. Зато в дальнейшем картина меняется. Некоторые «внуки» цветут белым, «бабушкиным» цветом, в их стручках зреют зеленые, «бабушкины» зерна. Другие по всем статьям выходят в «дедушку». Десять тысяч опытов по скрещиванию гороха дали Г. Менделю статистический материал, позволивший математически сформулировать биологический закон наследования: «Распределение доминантных и рецессивных признаков внутри поколения может быть выражено простыми числовыми соотношениями 1:2:1 или 3 : 1». Доминантные признаки у растений — это те, которые господствуют, подавляя все и вся, а рецессивные — те, что не проявляются под «давлением» доминантных, находящихся с ними в одной аллельной паре.

Так вот, гены карликовости у сорта Норин 10 и, конечно, у его производных оказались рецессивными, А к чему это приводит, пожалуй, наиболее ярко показала история селекции другого злака — ржи.

Это очень ценная зерновая культура. Ржаной хлеб по содержанию лизина на 1,3 процента превосходит белые булки, сайки, калачи. И вообще, если белок молока принять за 100 единиц, то биологическая ценность белков ржи составит 83 единицы, пшеницы же — вдвое меньше. Ржаную буханку впору считать и лекарством: достаточно доброго ломтя, чтобы на сутки обеспечить организм человека так необходимым для здоровья йодом. И квас без ржи не получить. А недавно оказалось, что рожь — лучший продукт для потерпевших кораблекрушение. Ведь в шлюпки не поместишь горы провианта. Терпящим бедствие нужна особая пища — калорийная, компактная и чтоб не портилась долгое время. В результате продолжительных исследований английским ученым все же удалось приготовить такую. Речь идет о двухсантиметровых по толщине плитках. Их заблаговременно прессуют из порошкообразного молока, высушенных бананов и ржаной муки. Концентрат на вес легкий, готов к употреблению после пятнадцатиминутной пропитки (даже и морской водой) и очень питателен.

Главное же преимущество ржи перед пшеницей в том, что она родит на чрезвычайно бедных почвах, в том числе на легких и песчаных, где пшеница почти ничего не дает. И вообще нет лучше культуры для земледельцев севера Центрально-Черноземной зоны и особенно Нечерноземья — районов, раскинувшихся от западных границ СССР до Урала и от Архангельска до Белгорода. Недаром в этих местах издавна бытовала поговорка: «Рожь кормит сплошь, а пшеничка — по выбору».

Оба злака, как выяснил академик Н. И. Вавилов, имеют общую родину — юг Кавказа, север Ирана, Ирак, Сирия, Турция, Иордания. Но пшеница, видимо, появилась на свет в теплых долинах, ее «сестра» — повыше, на склонах гор, где условия обитания посуровее. Потому первой подавай почвы получше, чем второй. Кроме того, рожь трогается в рост при плюс 1— 2 градусах, а пшенице это не под силу. К тому же ее корни интенсивнее поглощают из почвы питательные элементы. Наконец, озимая рожь поставляет ранний высококачественный зеленый корм животноводству; с ее гектара можно получить 3240 кормовых единиц с содержанием до 122 граммов переваримого протеина. И не случайно само слово «рожь» сродни русским «родить», «уродить», а по-украински этот злак называют «жито» — близко к «житница», «жизнь».

Однако, хотя достоинств у озимой ржи много (яровую в силу ряда объективных причин возделывают неизмеримо реже), площади под нею у нас в стране до недавнего времени не только не увеличивались, а мало-помалу сокращались. Схожая история наблюдалась в ФРГ, Польше, Швеции, ГДР. И происходило это вовсе не из-за того, что земледельцы разочаровались в этой культуре: их не устраивали сорта, которыми приходилось засевать поля. В самом деле, принадлежащие к северорусской группе — зимостойки, переносят холодное лето, зато не терпят даже намека на засуху. Сорта же западноевропейской группы, наоборот, не выдерживают сильные морозы и к тому же легко поддаются таким болезням, как мучнистая роса, ржавчина.

Но главная беда, общая для любых прежних сортов ржи, — низкая продуктивность. У лучших представителей немецкой, шведской, бельгийской селекции масса 1000 зерен не превышала 40 граммов и лишь у одного венгерского этот показатель достигал 45,5. В нашей стране, где климат много суровее, лучшую урожайность долгое время показывали два сорта — Вятка и Вятка 2, хотя масса 1000 их зерен около 30 граммов, и то если растения попали в отменные условия. И стоило на нивах Белгородчины, Курской области, Нечерноземья появиться Мироновской 808— пшенице, приносящей и под Москвой около 30 центнеров с гектара, — как хозяйства стали отказываться от ржи: невыгодно! Остановить этот процесс могло лишь появление новых сортов с достаточно полновесными колосьями.

В России начало селекции ржи отбором заложил в 30-х годах прошлого столетия Н. Н. Муравьев. С тех пор вплоть до середины XX века ученые по сути дела не применяли другого метода «конструирования». Но к этому времени они убедились: только отбором резко увеличить урожайность ржи не удастся. Использовать гибридизацию? Ее затрудняло то, что рожь — культура перекрестноопыляющаяся. Очень сложно изолировать селекционный участок, чтобы туда не попадала «чужая» пыльца. Поэтому исходный материал, выбранный селекционером для дальнейшей гибридизации, чаще всего в последующие годы не повторял себя в потомстве — растения теряли качества и свойства, ради которых на них и останавливались. Была перед учеными и еще одна преграда: сорта ржи обладают, увы, высокой степенью несовместимости.

Постепенно исследователи пришли к выводу: одним из наиболее действенных путей создания урожайных сортов ржи является полиплоидия, предполагающая удвоение числа хромосом.

У пшеницы существует естественный ряд полиплоидов. Так называемые однозернянки — это исходные диплоидные формы. В ядрах их клеток насчитывается 14 хромосом. Твердые пшеницы — тетраплоиды, то есть их клетка имеет 28 хромосом. И, наконец, мягкие пшеницы, родившиеся позже остальных, — сплошь гексаплоиды (42 хромосомы). Точно такой же ряд полиплоидов существует и у овсов. А вот рожь от рождения только диплоидна, то есть в ядрах ее клеток содержится 14 хромосом. Искусственно воздействуя на проросток специальным веществом — колхицином, можно удвоить число хромосом и тем получить растения тетраплоидпые, представляющие богатый материал для выведения сортов.

Именно по этому пути у нас в стране пошли ученые-первопроходцы: сначала Н. В. Цицин и Л. В. Бреславец, несколько позже Н. Д. Мухин и его коллеги по Белорусскому НИИ земледелия. Они посеяли рядом два высокоурожайных тетраплоида — из ФРГ и Польши. Произошло перекрестное опыление, и из тысяч полученных форм были отобраны колосья, выделяющиеся крупнозерностью, полновесностью. Затем вновь и вновь скрещивали растения, вновь и вновь тщательно выбраковывали неподходящие. А в результате к концу 60-х годов на поля Белоруссии вышел сорт Белта (Белорусская тетраплоидная), который вскоре покорил обширные массивы.

И не мудрено: с каждого гектара при всех прочих равных условиях новинка дает на 5—10 центнеров зерна больше, чем любой ее предшественник. Одно это позволило белорусским хлеборобам значительно увеличить валовой сбор ржи, хотя площадь, занятая ею, существенно сократилась. Высокие урожаи — 40—50 центнеров зерна с гектара — приносят и другие недавно появившиеся отечественные сорта — Харьковская 60, Безенчукская, Украинская тетра.

Победа? Вроде бы бесспорная. Но недаром говорят: недостатки — своеобразное продолжение достоинств. Нечто подобное случилось и на этот раз. Прибавив в весе, продуктивности, рожь заболела все той же болезнью полегания. Ее стебель уже не справлялся с новой ношей, гнулся до земли. Правда, у Белты расстояние между первым и вторым междоузлиями оказалось несколько короче, а диаметр стебля на 0,5—1 миллиметр больше, чем у диплоидных сортов. Но и она под частыми для северного августа дождями, под ударами ветра нередко льнула к земле. Спасти положение могли только новые сорта с надежной устойчивой соломиной.

Две сотни лет бились над этой задачей опытники и селекционеры. Первые успехи пришли к ученым недавно. Так, в НИИ сельского хозяйства Юго-Востока с помощью гибридизации и многолетнего отбора создали озимую рожь Саратовская 4: ее стебли на 10—14 сантиметров ниже, а продуктивность на 6,3 процента больше, чем у исходного сорта Саратовская крупнозерная. К тому же она зимостойка и засухоустойчива, слабо повреждается бурой ржавчиной и мучнистой росой, не боится снежной плесени. Наконец, в «визитной карточке» Саратовской 4 записано, что она обладает отменными хлебопекарными качествами, а по содержанию белка на 0,38 процента превосходит стандарт.

Сорт Комбайниняй (сразу понятно, что он пригоден для механизированной уборки) родился на опытных делянках Литовского НИИ земледелия. Здесь скрестили знаменитую Вятку с выходцем из ФРГ — сортом Петкус. Из многих тысяч полученных форм одна — номер 278 — была удачной: ее стебель на 11—29 сантиметров ниже обычного, да и колос значительно полновеснее. Появилась рожь с несколько укороченной соломиной и в ФРГ, Швеции, Польше, ГДР. Но все эти сорта относятся к западноевропейской экологической группе, а потому не слишком зимостойки и, значит, не подходят для большинства районов Нечерноземья.

Продолжая настойчиво работать, советские селекционеры получили сорта, более приспособленные к нашим условиям. Под Москвой был создан неполегающий Восход 1, под Ленинградом — Ярославна. Им по плечу 60-центнерный урожай. И все же устойчивость ржи оставляла желать лучшего. Трудность поиска заключалась в том, что низкорослостью у этой культуры во всех найденных образцах «заведовали» гены рецессивные, а они, как мы уже говорили, вовсе не обязательно проявляются в потомстве.

Первым успеха добился доктор биологических наук В. Д. Кобылянский из ВИРа. На опытном поле в Пушкине он посеял весь сортимент короткостебельной ржи, созданный селекционерами разных стран за многие годы. Взошедшие растения радовали невысокой и прочной соломиной, мощной корневой системой. Но вот ученый скрестил их с обычными — рослыми и чуть пониже — сортами: ведь только соединение двух сортов может дать третий, более урожайный. Причем В. Д. Кобылянский не отступал от метода Г. Менделя (вспомним его опыты с горохом): в «отцы» брал карликов, поскольку «дети» в первом поколении точно повторяют свойства родителя. И что же?

Надежды, казалось бы, вполне обоснованные, не оправдались: по росту представители первого поколения гибридов карликов с обычной рожью в лучшем случае оказались где-то посередине между родителями. В лучшем случае! Чаще они на 12—13 сантиметров перерастали «мать», у которой очень длинная соломина. Дальнейшая проверка открыла, что «внуки» также тяготели к гигантизму.

Что же мешало короткостебельным формам передавать свой главный признак по наследству и хотя бы в первом поколении следовать примеру менделевского гороха? В. Д. Кобылянский выяснил: виноват рецессивный ген. Именно он обеспечивал и берег в потомстве карликовость, пока при скрещивании не столкнулся с геном доминантным — хранителем рослости у обычной ржи — ив противоборстве не отступил перед носителем господствующего признака.

Как выбраться из очередной ловушки, уготованной природой? Но, может, она же и выручит, как бывало не раз, если хорошенько покопаться в зеленой кладовой, поискать там? Вдруг найдется рожь, у которой ген карликовости доминантен?

В результате тщательных поисков ученый обнаружил между высоким и средневысоким сортами одно единственное растение, которое оказалось на редкость коротким — всего 70 сантиметров. Исследователь собрал его семена и на следующий год высадил на делянке. Они хорошо взошли и закустились, но выглядели нигмеями в царстве великанов. Тем не менее колос у них был длинным и наполненным. Это-то как раз и не соответствовало общепринятым в то время нормам: большинство генетиков и селекционеров считали, что если рожь короткая, то и колос у нее должен «сжаться», иначе семена в нем будут щуплыми…

Прошла еще одна зима. В. Д. Кобылянский высеял семена короткостебельной новинки, затем часть поднявшихся растений скрестил с отечественной Вяткой, часть — со шведским сортом. И увидел: в потомстве преобладают «малыши»! Раз это свойство проявилось в первом поколении гибридов, значит, признак короткостебельности доминантен. Впоследствии удалось выяснить: за него отвечает один ген, который способен укоротить соломину на 40 процентов!

Но вавиловский закон гомологических рядов подсказывал: не может быть, чтобы за все века существования ржи это явление проявилось единожды. Вот почему В. Д. Кобылянский стал снова «ворошить» коллекцию ВИРа. И нашел-таки аналогичный ген у местной болгарской ржи. К слову, ее селекционная судьба долго была незавидной. Многие ученые привлекали ее к опытам, но, убедившись в слабой зимостойкости образца, отвергли как непригодную. Доминантный ген карликовости в ней проглядели…

Так от ленинградского естественного мутанта ЕМ-1 и Болгарской низкостебельной повели родословную современные неполегающие сорта ржи: Малыш 72 (выведен В. Д. Кобылянским в ВИРе на основе ЕМ-1), Чулпан (создан в Башкирском НИИ сельского хозяйства с привлечением «болгарки»), Короткостебельная69 (рождена в Сибирском НИИ растениеводства и селекции в результате скрещивания той же «болгарки» с местной Омкой и последующего шестилетнего отбора).

Они в 2,5 раза ниже привычных сортов, а по урожайности по крайней мере не уступают им. Чулпан, например, дает с гектара 65—75 центнеров зерна. Многолетняя практика подтверждает: новинкам не страшны ни сильные ветры, ни затяжные дожди. Комбайнеры могут убирать их, не опасаясь потерь зерна, а селекционеры вести на их основе дальнейшую работу, не боясь того, что в каком-то потомстве вдруг объявятся «акселераты»…

Ищут доминантные гены и «пшеничники». Начало этой работе положил кандидат сельскохозяйственных наук М. Г. Товстик (Киргизский научно-исследовательский институт земледелия). За основу будущего сорта ученый взял Безостую 1. Но дальше исследователь шел нетореным путем. Он обратил внимание на очень далекого родственника пшеницы — пырей удлиненный (солонцовый) — неприхотливое, устойчивое к жаре и холоду растение. Однако его главное достоинство — длинный колос. Если этот признак передать культурной пшенице, то полдела будет позади.

М. Г. Товстик повел отдаленную гибридизацию: раз за разом предпринимал скрещивания Безостой 1 с пыреем. И на каждое уходил год — раньше потомство не показывало истинного своего «лица». Кроме того, полученный материал требовал строгого отсева. Кропотливый труд принес плоды через 8 лет: на опытных делянках ветер закачал пшеницу с небывалым колосом — длиной 20—21 сантиметр и со 100—142 зернами. Вес его доходил до 7 граммов, словно воедино слились четыре колоса Безостой 1. И все признаки устойчиво передавались из поколения в поколение.

Однако у замечательного колоса не было надежной опоры. Стебель полученного гибрида ложился на землю. Теперь главной заботой ученого стало укрепление соломины. Он испробовал насыщающее скрещивание. Вновь и вновь М. Г. Товстик соединял выявленную форму с Безостой 1, надеясь на каком-то этапе вывести свое детище в неполегаемое.

Увы, опыты развеяли надежду. Стало ясным: придется найти третьего «компаньона», несущего заряд короткостебельности, для чего снова нужно перелистывать «справочную книгу» растительного мира Земли. Исследователь обратился в ВИР. И ответ из Ленинграда не заставил себя ждать.

Еще в 1930 году французская экспедиция вывезла из Тибета семена «ультракоротышки» — сорта Том Пус. Правда, об этой пшенице быстро забыли: тогда мало кто связывал рост урожая зерна с длиной поддерживающих колосья соломин. «Переоткрыл» давнишнюю находку сотрудник ВИРа доктор сельскохозяйственных наук М. М. Якубцинер. В 1958 году он во всеуслышание заявил: Том Пус — явление для пшениц уникальное. Ибо за его карликовостью «следят» не рецессивные, а два доминантных гена плюс цитоплазма клетки. Постоянные сильные ветры, дующие на Тибете, отступали перед несгибаемой крепостью 60-сантиметрового стебля Тома Пуса. Причем растение сохраняло свою отличительную черту везде, где бы его ни возделывали. Это и определило выбор М. Г. Товстика.

И снова потянулись годы скрещиваний, годы многократного отбора. В результате к концу 60-х годов на делянках Киргизского научно-исследовательского института земледелия появились полукарликовые (высота 70—90 сантиметров) и карликовые (45—75) пшеницы. Но дело не только в их стебле. Они значительно отличаются от всех ранее созданных пшениц величиной колоса (13—22 сантиметра), его насыщенностью зерном (от 100 до 150 штук в каждом).

Новые формы хлебного злака установили ряд замечательных рекордов. Судите сами. Их колос составляет до 33 процентов высоты растения — в 3 раза больше, чем у Безостой 1. Стебель несет 6—7-граммовый груз зерна, опять-таки оставляя далеко позади прославленную родоначальницу. И, наконец, общая биомасса, получаемая при уборке, полезна человеку не на 40, как прежде, а на 60—75 процентов. Три четверти биологического урожая можно закладывать в закрома!

Таким образом, с помощью рецессивных (у пшениц) и доминантных (у ржи) генов ученые восстановили дружбу злаков с водой и удобрениями. Но успокаиваться рано. Вспомним предупреждение Н. И. Вавилова о том, что истинная пшеница должна иметь в активе 46 полезных признаков. Не менее! А, например, те же формы, созданные М. Г. Товстиком, пока не выдерживают подобной оценки: они боятся сильной жары, восприимчивы (сказывается наследие Тома Пуса) к страшной болезни — ржавчине. Но ученые полны решимости добиться своего. Работа продолжается.

Реабилитация через четыреста лет

Не хлебом единым жив человек, и не одними зерновыми нивами славна земля. Нужны людям и фрукты, нужна ни с чем не сравнимая красота весенних цветущих и отягощенных плодами по осени садов. А потому заботы о повышении урожайности, о выведении новых, более продуктивных и надежных сортов одолевали не только хлеборобов. Хорошо известны они и садоводам, тем более что в подведомственных им хозяйствах далеко не все обстояло благополучно.

В самом деле, если говорить о прямой пользе, то первые пять или даже семь лег жизни фруктового дерева как бы пропадают впустую: оно не дает урожая, лишь готовится к плодоношению. Да и места яблоня, груша занимают много: уже тремстам с небольшим корням на гектаре тесновато, сосед затеняет соседа, норовит отобрать у него пищу, воду. К тому ж деревья поднимают свои кроны на уровень 3—4-этажного дома. И плоды зреют от нижних ветвей до верхних. В итоге производительность на уборке фруктов обычно низкая: один рабочий за смену едва снимает 200—250 килограммов. Мучаются садоводы и с уходом за своими питомцами. К каждому при обрезке подай автовышку или подставь огромную лестницу — немудрено, что и умелец в день обслуживает не больше 5 деревьев. А ведь в колхозном, совхозном саду их тысячи! Без систематической же подрезки не обойтись — деревья преждевременно вырождаются. Немало и других трудностей у садоводов.

Разумеется, они, не мирясь с недостатками своих подопечных, широко использовали удобрения, переводили сады на орошение, улучшали сорта, ввели регулярную стрижку. Однако на поверку оказалось, что все эти приемы — полумера. Положение не спасли и химические средства. Например, большие надежды возлагали на созданный лет десять назад препарат алар. Верно, стоило опрыскать им яблоню, скажем, сортов Гравинштейн или Делишес, как те втрое сокращали длину побегов, вчетверо увеличивали количество цветков, резко поднимали урожайность. Тем не менее не все сорта так реагируют на подобную обработку. Да и вообще применение химических веществ требует исключительной осмотрительности, чтобы они не накапливались в плодах, не наносили вред человеку.

Разбираясь в том, как упростить обслуживание садов и в то же время увеличить производство фруктов, английский ученый Р. Г. Хеттон с Ист-Моллингской опытной станции еще в 1912 году пришел к выводу, что ставка на растения-гулливеры ошибочна. Следует уменьшать высоту и ширину кроны деревьев, ибо тогда на гектаре спокойно поселятся куда больше «жильцов». Да и уход за ними, сбор урожая упростятся. С этим мнением согласились немецкие, голландские ученые.

Правда, прийти к такому заключению им было легче, чем специалистам по зерновым, обратившимся к короткостебельным культурам. Те выдвинули идею низкой соломины, не ведая, есть ли подобное явление в природа или оно противоестественно для злаков. Исследователи же плодовых в реальности короткоствольных форм не сомневались.

Во-первых, любители издавна закладывали сады с мини-деревьями. В 1880 году такое насаждение появилось в Петровской (теперешней Тимирязевской) сельскохозяйственной академии. А через два десятилетия опыт повторил энтузиаст садоводства Д. В. Косолапов — сначала в Москве, на Воробьевых (ныне Ленинских) горах, затем в Липецкой области. Во-вторых, было известно, что в старину горцы Закавказья, Средней Азии в основном разводили плодовые деревья с невысокими стволами. Некоторые подобные сорта яблонь дошли до наших дней — и не только в Грузии, Узбекистане. Под именем парадизка (совсем лилипут) и дусен (чуть выше) их можно встретить во фруктовых насаждениях европейских стран, где, кстати, некогда они были очень распространены.

Вот почему Р. Г. Хеттону и его последователям не пришлось обшаривать зеленую кладовую мира в поисках исходного материала для уменьшения размеров яблонь. Зато их одолевали сомнения. Настораживал сам факт исчезновения мини-деревьев из садов. Почему когда-то ярко сиявшая звезда парадизок и дусенов закатилась?

За ответом долго ходить не пришлось. Карликовые яблони размножали исключительно вегетативно — отводками, порослью. В результате любой «ребенок» рождался… в возрасте матери, что приводило к быстрому старению садов и мешало совершенствовать сорта, так как новые поколения копировали прежние. В средние века естествоиспытатели изобрели новый способ размножения плодовых — прививку. Это был огромный шаг вперед: человек впервые стал соединять между собой разные сорта деревьев, в итоге получая материал, во многом не похожий на исходный. И чем выше выходила яблоня ли, груша, вишня, тем больше было у нее веток, тем шире распространялась ее крона и, соответственно, тем внушительнее был урожай. «Карлики» со сцены промышленного садоводства сошли.

Правда, они остались служить декоративным целям: фантазией садовника их гибкие ветви сплетались то в поэтические лиры, то в причудливые арки, то в изящные вазы. Хозяин таких чудо-деревьев непременно показывал гостям диковинки, а за десертом потчевал фруктами… с обычных больших деревьев.

Но для Р. Г. Хеттона все эти тонкости значения не имели. Ему стало ясно: плодовые «лилипуты» на том этапе уступили место «Гулливерам» в честной конкурентной борьбе. И, значит, теперь, когда положительные качества гигантов оказались исчерпаны, когда высокий рост стал очевидной помехой делу, пришла пора вновь призвать на «службу» короткоствольные формы. Они дадут плодовым вторую жизнь в условиях интенсивного садоводства.

Однако все ли парадизки и дусены из поколения в поколение — малыши? Не поглотят ли обычные яблони своих низких родичей, дав начало рослому потомству? Или — еще хуже — не приведет ли соединение «великанов» и «карликов» к нежелательной вспышке роста деревьев? Ученым предстояло ответить на эти вопросы.

Оказалось, что садоводы прошлого не утруждали себя точностью. С их легкой руки парадизками и дусенами названы 16 групп яблонь. Причем шесть из них явно тяготеют к сильному росту, три — вовсе гиганты. Но зато оставшееся меньшинство — не просто карлики (две группы) и полукарлики (пять групп): они владеют доминантным геном короткоствольности. А потому готовы передавать свой «фамильный» признак по наследству всегда и везде. Тем же достоинством отмечены парадизка краснолистная и ряд других низкорослых яблонь, недавно выведенных профессоров В. И. Будаговским, и дусен крымской селекции А. Ф. Марголина.

И, наконец, еще один вопрос, с которым предстояло справиться поклонникам деревьев-невеличек: как лучше использовать их, чтобы и размер яблонь уменьшить, и ни грамма достигнутой садоводами урожайности не потерять? Около полувека ушло на это. Сегодня садам выписаны два спасительных рецепта. Первый — на стволик укорененного карлика (подвой) привить ветку обычной яблони. Второй — из стволика карлика вырезать как бы вставку и зажать ее между двумя частями (укорененным стволом и веткой) обычной яблони. Результат?

Выращенные таким способом яблони быстрее начинают приносить плоды. Однако в садоводстве важен не столько этот показатель, сколько принятый культурой темп наращивания урожайности и время вступления в промышленное плодоношение. Тут уж преимущество «карликов» неоспоримо: ведь обычные сорта в лучшем случае обильно украшаются яблоками к 8—10 году существования, а распространенные в Крыму синапы — лишь в 18 лет. Деревьям малыши» дают отменный урожай уже на 4—5 год!

Урожайность «низких» садов по сравнению с традиционными увеличилась вдвое. Но дело не только в большей продуктивности отдельно взятого деревца. Рывок в урожайности — результат и того, что 2—3 тысячам «карликов» на гектаре не тесно, тогда как для сильнорослых «населенность» в 200 корней иногда — предел.

У малышей-яблонь есть и другие преимущества. В обычном саду, как правило, 30—40 процентов плодов получают первым сортом, в необычном — 90, а то и 95! Казалось бы, на мелких деревьях должны быть и мелкие яблоки. Это не так: например, на ВДНХ СССР экспонировались снятые с низкорослых форм яблоки Ренета канадского массой до 600 и Кальвиля белого зимнего до 700 граммов. Наконец, новые яблони и глаз радуют: они куда наряднее раскрашивают свои плоды. Так, В. И. Будаговский подсчитал, что у сорта Мантуанер плодов, окрашенных на три четверти, было снято с сильнорослых деревьев 1,4 процента от общей массы, а с привитых на парадизке почти вчетверо больше.

Чем же все эти чудеса объясняются? Деревья с малыми кронами лучше используют свет для фотосинтеза. Кроме того, у них значительно сокращается путь питательных веществ от корней к листьям, а значит, больше элементов питания идет на образование плодов. Вот почему они и тяжелее, и красивее, и слаще, чем выпестованные на обычных подвоях.

К тому же «одноэтажные» сады удобнее в обслуживании. Ухаживать за ними, убирать урожай — проще, широкие возможности открываются и для применения техники. Но даже на ручном сборе производительность труда возрастает впятеро по сравнению со съемом с больших деревьев.

Однако и деревья-«лилипуты», воспитанные на дусенах и парадизках, не без недостатка: очень боятся морозов. Конечно, можно было бы разводить их только на юге, но не окажется ли тогда слишком дорогой транспортировка продукции? Не зря говорят: за морем телушка — полушка, да рубль перевоз.

Не удивительно, что садоводы продолжали поиски. И тут их внимание привлекли спуры.

В 1920 году в США ученые натолкнулись на естественный почковый мутант — низкоствольную яблоню сорта Делишес. Ее-то и назвали спуром. Она не нуждается в карликовом подвое (сама по себе ростом мала), имеет побеги с очень короткими междоузлиями, основные ветви сплошь обрастают короткими плодовыми веточками (кольчатками). Ко времени созревания урожая такое дерево настолько усыпано плодами, что напоминает перевернутую гроздь винограда.

Естественно, спуры (это не плодовая порода и не сорт растения; спуром может быть яблоня, груша, персик, вишня любого сорта) заинтересовали ученых: ведь их рост еще меньше, чем у деревьев, выращенных на основе дусенов и парадизок. Суперкарлик по крайней мере вдвое ниже обычных деревьев. На гектаре их иомен дается до 10 тысяч, отсюда и отменная урожайность. Если же к тому прибавить способность рано вступать в плодоношение, относительную нетребовательность к уходу, умеренность в образовании побегов (на 60—70 процентов снижаются затраты на обрезку кроны дерева), то понятным станет стремление биологов от каждого хорошего сорта яблонь, груш, вишен, персиков, черешен получить свой спур. Каким образом?

Чаще всего воздействием на почки обычного дерева радиацией или сильными химическими препаратами. Этим путем на Орловской плодово-ягодной станции из широко распространенных сортов Орловская ранняя, Тургеневская, Жуковская, Владимирская уже получили суперкарликовые мутанты вишни; их сейчас проверяют на опытных делянках. Схожую работу ведут с черешней во Всесоюзном научно-исследовательском институте садоводства имени И. В. Мичурина. В ВИРе и его опытной сети изучают спуры яблонь. И повсеместно отмечают: спуровое садоводство имеет огромную перспективу, так как не только открывает возможности резкого роста сборов фруктов с минимальными затратами труда, но и раздвигает границы промышленного садоводства, поскольку спуры в отличие от дусенов и парадизок достаточно терпеливы к холодам.

* * *

Итак, «лилипуты» растительного мира по всем статьям обошли своих родственников — «Гулливеров». Казалось бы, теперь дело за широким внедрением созданных сортов в производство. А между тем над учеными и земледельцами по-прежнему витали тучи.

Причем самые грозные из них пришли вовсе не с той стороны, откуда можно было ждать. Ибо сами «коротышки» вели себя исправно. Недоработали биологи: они вывели новый — низкорослый — тип культур, однако жить по-новому свои детища не научили. Иначе говоря, у растений изменились отношения с окружающей средой — с почвой, с воздухом. И они — злаки ли, подсолнечник ли, деревья ли — оказались не готовыми к переменам.

К примеру, та же рожь. Раньше она высоко располагала основную часть листовой массы, и лучи солнца проникали до самой земли. Да и ветерку такая нива не преграда: он вентилировал межстеблевое пространство, «омывал» поверхность почвы. Ну, а в посевах мини-ржи? Там иначе: листовая масса близка к земле, изолирует ее от солнца. И растения расположены тесно — ветру не пробраться. В итоге же под зеленым пологом создается прямо-таки тропический микроклимат — тепло, влажно, душно… Лучших условий для вредоносных грибов, бактерий, вирусов нарочно не придумаешь! И те не заставили себя просить — стали усиленно размножаться, нападать на рожь. Она же, не готовая отразить атаки бурой ржавчины, мучнистой росы, других напастей, дрогнула: 30, иногда 50 процентов потенциального урожая гибло на корню, в поле.

Дело пришло к тому, что производительность колоса у «коротких» сортов (не только ржи) стала падать — и заметно! На повестку дня генетиков, селекционеров, всех биологов с особой остротой встала задача: воспитание иммунитета, то есть устойчивости культурных растений к вредным организмам.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: