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 орошепии. 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.
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 Гейне 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, Гейне 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 Но-рин 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 — Соно-ра 63 и 64, ЧИАНО 67 и другие.
Всего же под руководством лауреата Нобелевской премии Н. Э. Борлоуга 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 Н. Э. Борлоуг в Мексике, селекционеры других стран. Короче, для непосредственного использования годны немногие «иностранцы», остальные же нуждаются в коренной переделке.
Поэтому в России 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 иЗ 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 короткостебелыюсти 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. Санкт-Петербуржцы 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 плантации 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, 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