Агробиология

Превращение незимующих яровых сортов в зимостойкие озимые (1952)

Наша советская биологическая наука уже довольно давно вскрыла наследственные отличия озимых форм растений от яровых. Эти отличия сказываются в разных требованиях, предъявляемых озимыми и яровыми формами к условиям внешней среды для прохождения одного из жизненно важных процессов своего индивидуального развития — процесса яровизации.

При осеннем посеве озимые растения к началу устойчивых зимних морозов обычно заканчивают прохождение стадии яровизации. Вместе с этим в течение того же периода времени озимые растения приобретают закалку, то есть развивают устойчивость к зимним невзгодам.

Прохождение стадии яровизации и развитие устойчивости озимых растений хлебных злаков к зимним невзгодам (закалка) являются разными процессами. Но оба эти процесса в полевой обстановке взаимосвязаны и проходят в условиях внешней среды осеннего периода.

Опыты советских исследователей показали, что посевы озимых хлебов, растения которых уже прошли стадию яровизации до посева в слегка наклюнувшихся семенах, не могут в осенний период так хорошо приобретать устойчивость к зимним морозом, как растения тех же сортов, высеянные обычными, не яровизированными до посева семенами. Известно также, что зимой после длительных оттепелей озимые растения слегка трогаются в рост и теряют закалку. Такие растения, будучи к этому времени, как правило, полностью яровизированы, после оттепели уже не могут вновь приобрести закалку против сильных морозов. Все это говорит о том, что у озимых хлебных злаков процесс закалки тесно связан с прохождением стадии яровизации.

Неразрывность наследственных свойств озимости и стойкости против зимних климатических невзгод обусловлена в полевой обстановке общностью условий, в которых формируются эти свойства растений хлебных злаков. Наследственные свойства степени озимости и степени стойкости против зимних невзгод являются свойствами одной и той же протоплазмы и одного и того же ее стадийного состояния.

Мичуринская генетика показала, что те условия внешней среды, которые требуются растительной форме для ее нормального индивидуального развития, являлись в свое время первоисточником возникновения у растительной формы самой потребности в этих условиях. Иными словами, уже доказано, что растительные формы требуют тех условии внешней среды, из которых или под воздействием которых они создавались и создаются.

Теперь уже установлено, что если процесс, именуемый яровизацией, формировался у растений при весенних условиях, то получаются наследственно яровые формы. Если же процесс яровизации формировался при осенних условиях, то получаются наследственно озимые формы. Причем сравнительно большой полученный в последнее время экспериментальный материал показывает, что в данном случае для создания яровых или озимых форм главную роль играют различия светового фактора в весенних и осенних условиях. Мы полагаем, что свет выступает здесь как вещество, ассимилируемое путем фотосинтеза зелеными листьями молодых растений хлебных злаков. При этом весенний или осенний свет в результате ассимиляции его растениями превращается в неотъемлемую часть живого тела. При ассимиляции весеннего света получается живое тело хлебных злаков со свойствами яровости, а следовательно, и неспособное закаливаться против зимних невзгод. В случае ассимиляции осеннего света получается живое тело хлебных злаков со свойствами озимости, способное осенью закаливаться против зимних невзгод, причем не всякого района, а, как правило, того, из осенних условий которого оно создавалось.

Именно ассимиляция осенних, а не воздействие зимних условий является основным фактором построения свойства озимости растений и свойства осенней закалки против зимних климатических невзгод. Об этом говорит следующий фактический материал.

Многолетние опыты научного сотрудника Сибирского ордена Трудового Красного Знамени института зернового хозяйства Н. А. Белозеровой с подзимними посевами яровой пшеницы, в которых семена до наступления зимних холодов успевают образовать только проростки, показали, что позднеосенние посевы не создают озимых растений. Только 5 — 10 процентов семян, и чаще всего в урожае вторичного позднеосеннего посева, получались озимые. Семена же из урожаев третьего и четвертого поколений позднеосенних посевов обычно не давали озимых растений.

В то же время мы знали, что в опытах с осенними посевами яровых у Н. А. Белозеровой в Омске, в опытах А. Т. Трухиновой сначала на Челябинской госселекстанции, а затем в Институте генетики Академии наук СССР в Москве, в опытах В. Ф.Хитринского во Всесоюзном селекционно-генетическом институте в Одессе, а также у ряда других научных работников были получены из яровых сортов пшениц наследственно устойчивые озимые сорта. Эти факты с безупречностью говорили, что яровые сорта можно превращать в озимые путем повторных осенних посевов.

Но выше указывалось, что превращение яровых в озимые при повторных позднеосенних посевах происходит не всегда и что не редки случаи, когда полученные из семян урожая второго поколения озимые формы в третьем поколении, то есть при прохождении еще одного позднеосеннего посева, теряются, исчезают. В урожае от такого посева получаются одни яровые формы.

Почему же в одних случаях при повторных осенних посевах яровых сортов пшеницы получаются наследственно устойчивые озимые формы, а в других случаях, именно при позднеосенних повторных посевах, озимые формы, и то в небольшом проценте, получаются в урожае только вторичного посева, а в последующих за вторым подзимних посевах численность озимых форм в урожае не только не увеличивается, но уменьшается, озимые формы теряются, исчезают?

Анализ фактического материала с позиций мичуринской генетики позволил нам сделать вывод, что весь успех превращения яровых в озимые зависит от срока вторичного осеннего посева яровых. Осенний же посев ярового сорта в первый раз необходим для ликвидации старой яровой наследственности.

Опытный материал показывает, что осенний посев ярового сорта в первый раз лучше всего производить как можно позже, с тем чтобы к наступлению зимы семена успели только хорошо прорасти. В урожае от такого посева семена ни в какой мере не будут еще озимыми, но по своей стадии яровизации они не останутся уже и теми яровыми, какими были. Из таких семян можно легко создавать при весеннем посеве яровые с новой яровой стадией яровизации, а при осеннем посеве — озимые с озимой стадией яровизации. Поэтому вторичный осенний посев ярового сорта, изменяемого в озимый, ни в коем случае нельзя производить поздно. Этот посев следует произвести в такой срок, чтобы растения путем фотосинтеза зелеными листьями могли ассимилировать, превратить осенние условия, в которых главным фактором в данном случае является осенний свет, в живое тело озимого типа.

Не будет большой неточностью сказать, что у яровых растений от указанного повторного осеннего посева можно непосредственно наблюдать возникновение и нарастание озимого тела.

Всходы яровых сортов почти всех мягких пшениц наших районов имеют опушенные листья, а озимых сортов, как правило, неопушенные. Поэтому по наличию или отсутствию опушенности листьев всходов пшеницы можно судить, озимые это или яровые растения. При вторичном осеннем посеве яровой пшеницы все без исключения всходы имеют такую опушенность листьев, которая свойственна данному яровому сорту. Это верное доказательство того, что всходы еще не являются озимыми. Когда же такие молодые растения начинают ассимилировать осенние условия, то растущая нижняя часть листьев (у пшеницы листья растут от основания) нередко оказывается неопушенной или же, чаще, опушенные участочки листьев перемежаются с неопушенными. Это и указывает на то, что у данных растений из ассимилированной осенней пищи возникают неопушенные участочки тела со свойствами озимости.

О том, что именно свет как вещество играет основную роль в построении озимого растения при осеннем посеве, говорит то, что при повторных позднеосенних посевах не получается превращения яровых в озимые. При поздноосенних посевах всходы или не успевают осенью появиться, и, следовательно, осенний фотосинтез отсутствует, или хотя зеленые листики всходов и появляются, но фотосинтез почти не идет вследствие низких температур. И в первом и во втором случае при позднеосенних посевах фотосинтез может начаться только в весенних световых условиях, и, следовательно, у этих растений построится живое тело со свойствами яровости.

Этим и объясняется, что при повторных позднеосенних посевах не только не происходит превращения яровых в озимые, но и исчезает, теряется в потомстве и та небольшая часть озимых форм, которая в ряде случаев возникала в результате вторичного осеннего посева.

Мичуринской биологией давно установлено, что для изменения природы (наследственности) растительных организмов необходимо изменить у них обмен веществ. Но растительные и животные формы консервативны, физиологически слажены. Из внешней среды они избирают только те условия, которые соответствуют их наследственности, их природе, и активно не включают, но ассимилируют не свойственных им условий. Это объясняется тем, что всякое живое тело для своей жизни и роста требует именно тех условий и веществ, которыми оно (живое) было, пока не стало живым. В то же время оно активно противодействует включению иных условий, ассимиляция которых привела бы к изменению его природы, наследственности.

Следовательно, перед наукой стояла и стоит задача находить все лучшие и лучшие способы нарушения консерватизма наследственности растительных и животных форм. Растительные организмы с нарушенным консерватизмом наследственности уже могут ассимилировать те условия внешней среды, в превращении которых в живое мы заинтересованы. Тем самым и создаются организмы с наследственностью нужного нам типа.

Способ ликвидации яровой и создания озимой наследственности сейчас уже настолько хорошо уточнен и конкретизирован, что на этой основе выработан агротехнический прием, позволяющий в любом районе любой сорт яровой пшеницы, ячменя и других растений тех видов, у которых возможны и яровые и озимые формы, превращать в озимые.

Способ превращения яровых сортов в озимые заключается в следующем. Семена ярового сорта пшеницы необходимо высеять осенью, дней через 20–25 после оптимального срока посева озимых в данном районе. Эти семена необходимо высеять в такой срок, чтобы они при относительно повышенной, температуре успели только прорасти ко времени наступления холодов. При таком посеве у этих растений начнется процесс яровизации при относительно повышенных температурных условиях, при которых он нормально проходит у яровых пшениц. С наступлением же зимних условий, а следовательно, и с понижением температуры, нужных повышенных температурных условий для процесса яровизации у яровых сортов не будет. Но так как процесс яровизации уже начался и только немного не закончился, то он за длительный промежуток времени до весны закончится и при пониженных температурах. В этом случае процесс яровизации закончится необычно для ярового сорта.

Этот прием, с помощью которого растения ярового сорта принуждаются заканчивать процесс яровизации в не свойственных им пониженных температурных условиях, в данном случае и есть прием ликвидации, вернее — ломки, старой, то есть консервативной, наследственности стадии яровизации.

Многочисленные опыты с очевидностью показали, что от осеннего (подзимнего) посева яровых сортов получается урожай семян с ликвидированной консервативностью старой наследственности процесса яровизации. Растения из таких семян довольно легко воспринимают для построения нового процесса яровизации, новой наследственности и весенние и осенние условия. При выращивании растений из таких семян при весеннем посеве получаются формы с новой яровой наследственностью. При выращивании в осенних условиях получаются растения с озимой наследственностью. Причем под второй год зимовки необходимо посев обязательно произвести в поле осенью в нужный в данном районе срок.

Этот срок определяется эмпирически. Для этого необходимо указанные семена высеять осенью в несколько сроков с интервалом примерно в 5–7 дней. Первый посев необходимо произвести дней через десять после оптимального срока посева озимых в данном районе, второй — через 5–7 дней после первого и третий — через 5–7 дней после второго. В какой-либо из этих сроков посева растения попадут в те осенние условия, при ассимиляции которых путем фотосинтеза зелеными листьями будет строиться тело со свойствами озимости. Эти растения пойдут в зиму разнокачественными во всех участках своего тела. Их тело будет состоять и из озимых и из яровых участочков. Зимуют такие растения значительно лучше, чем чисто яровые, но хуже, нежели озимые. Из семян же таких растений в большом проценте будут получены озимые растения, способные хорошо зимовать в том районе, условиями осени которого превращались яровые в озимые.

Напомню, что зимостойкость сортов, полученных таким путем, будет в основном соответствовать условиям зимних климатических невзгод того района, осенними условиями которого создавались данные сорта, точнее — создавалось их свойство озимости и свойство зимостойкости.

Указанным способом каждый агроном и колхозник теперь может в точение двух лет превратить любой яровой сорт в озимый, хорошо зимующий в данном районе.

Опытам по превращению яровых в озимые мы придаем большое значение, во-первых, потому, что они представляют существенный интерес для теории, так как наглядно показывают, что изменения растительных форм адекватны воздействию условий внешней среды; в данном случае яровые формы изменяются в озимые под воздействием осенних световых условий.

Во-вторых, эти опыты важны потому, что наши колхозы и совхозы, а также селекционные учреждения получают способ создания озимых форм пшеницы, ячменя и ряда других сельскохозяйственных растений, хорошо зимующих в районе, осенними условиями которого создаются эти формы.

В своих прежних статьях, где шла речь о превращении под воздействием соответствующих условий внешней среды яровых хлебов в озимые, я, исходя из односторонней дарвиновской эволюционной теории, неоднократно высказывал неправильное предположение о постепенном накоплении или уменьшении у растений хлебных злаков свойства озимости или яровости. Предполагалось, что при воздействии осенне-зимних условий яровые растения пшеницы из поколения в поколение постепенно становятся озимыми; из поколения в поколение степень озимости таких растений должна увеличиваться. Сначала якобы должны были получаться слегка озимые растения, в следующем поколении более озимые, дальше еще более озимые, пока наследственность этих растений не станет устойчивой, консервативной.

Накопленный большой фактический материал по изменению наследственности яровых растений в озимые показал неправильность такого теоретического предположения. Оказалось, что при изменении яровых растений в озимые требуется воздействие только осенних, а не осенне-зимних полевых условий, и озимые формы получаются не путем нарастания из поколения в поколение степени озимости. В опытах не обнаруживаются растения с малой степенью озимости, которая в дальнейших поколениях увеличивалась бы, растения становились бы более озимыми. Во всех известных нам опытах получались на данной делянке растения или только яровые, не изменившиеся в озимые, или только озимые, или же те и другие, но степень озимости озимых растений в дальнейших поколениях уже не увеличивалась.

Озимость растений получается сразу, без дальнейшего увеличения или уменьшения образовавшейся степени озимости. Причем степень озимости соответствует воздействию тех осенних условий, которые вызвали данное превращение яровых растений в озимые. Но если степень озимости измененных растений устанавливается, вернее проявляется, сразу, то это не значит, что и сам процесс превращения яровых растений в озимые происходит мгновенно.

Уже указывалось, что семена яровой пшеницы из урожая однократного подзимнего посева дают яровые, а не озимые растения. Такие яровые растения по морфологическим признакам мы пока не можем отличить от обычных яровых. Но стоит, например, в условиях Московской области высеять в первых числах сентября семена ярового сорта из урожая подзимнего посева и семена того же сорта, но от обычных весенних посевов, и собрать с них урожай, как дальше между ними легко можно найти большое различие. Семена от двукратного осеннего посева дадут значительную часть озимых растений, а семена от однократного осеннего посева дадут только яровые растения. Значит, хотя потомство от однократного подзимнего посева по внешности ничем не отличается от ярового, но в зародышах семян уже произошли такие изменения, без которых при вторичном осеннем посеве не может возникнуть свойство озимости.

При изменении яровых, прошедших однократный подзимний посев, в озимые в теле этих растений под воздействием осенних условий зарождаются, возникают крупинки живого тела, уже не ярового, а нового, озимого. Об этом ясно говорит разнокачественность тела таких изменяемых растений. Этим и объясняется, что семена с таких растений, как правило, бывают разными: часть их яровые, а часть — озимые.

В прежних своих работах мы обращали внимание на различие стадии яровизации у разных озимых сортов только по продолжительности периода времени ее прохождения при температуре 0–2 градуса. Такая характеристика различия стадии яровизации у разных сортов теперь уже недостаточна. Она слишком односторонняя.

У каждого сорта пшеницы стадия яровизации обладает своей спецификой, своим качественным состоянием протоплазмы, свойственным данному озимому сорту. Поэтому-то опыты и показали, что невозможно усиливать или ослаблять степень озимости данных растений путем простого увеличения или уменьшения стадии яровизации. убавлять или, наоборот, наращивать степень озимости оказалось возможным только путем ликвидации старой и создания новой стадии яровизации. В этом и заключается закономерность изменения наследственности того или иного свойства или признака организма, а именно: сначала ликвидация старой, а потом построение новой наследственности.

Мичуринской биологии известно, что изменение признаков и свойств растений происходит только под воздействием и соответственно воздействиям условий внешней среды. Исходя из этого правильного положения, многие научные работники считают, что если, например, тот или иной сорт озимой пшеницы в данном, жестком по условиям зимовки, районе не зимует или плохо зимует, то стоит помочь растениям этого сорта путем зимнего искусственного утепления в нескольких поколениях перенести зимовку, как этот сорт увеличит степень озимости и этим самым приспособится к данным условиям и будет хорошо переносить зимовку. На самом же деле издавна известно, что, сколько бы поколений недостаточно зимостойкий сорт ни произрастал в данном районе, его зимостойкость, как правило, не увеличивается.

На первый взгляд эти факты как бы противоречат основному положению мичуринской биологии. В действительности это не так. Если в том же районе, где недостаточно зимостойкий озимый сорт не зимует и не повышает своей зимостойкости в ряде поколений, выращивавшихся здесь, то совершенно незимостойкий яровой сорт за два года можно, как уже выше говорилось, превратить в озимый, хорошо зимующий в данном районе. И это понятно: для того чтобы принудить растения изменить их наследственность, в данном случае наследственность стадии яровизации, необходимо дать им возможность начать прохождение процессов яровизации при свойственных природе этих растений условиях внешней среды, а потом исключить эти условия и подставить те, потребность (приспособленность) в которых хотят создать у растений.

Озимые сорта, если они малозимостойки для данного района, при повторных посевах в этих условиях не повышают своей зимостойкости потому, что осенние условия внешней среды благоприятны для нормального прохождения и завершения их стадии яровизации. Поэтому сколько бы поколений их в данных условиях ни высевали, они не изменяются по стадии яровизации и не повышают своей озимости.

Для того чтобы увеличить степень озимости данного озимого сорта, необходимо сначала ликвидировать существующую его озимость (наследственность) путем ранневесеннего посева яровизированными семенами и потом для построения новой, соответствующей условиям района озимости семена из урожая таких растений следует высеять осенью.

Практически же создание хорошо зимостойких озимых сортов проще осуществлять путем превращения яровых в озимые.

Важно также отметить, что в опытах академика А. А. Авакяна и научных работников А. Т. Трухиновой, Б. Д. Файнброн и других посев потомств отдельных колосьев изменяемой в озимую яровой пшеницы показал, что многие потомства ведут себя, как обычные половые гибриды яровых пшениц с озимыми. В потомстве ряда колосьев получалось разнообразие растений по озимости и яровости. Часть растений оказывалась типичными озимыми, остальные — чисто яровыми. В общем этот материал мы не могли и пока не можем ничем отличать от обычных первых поколений половых гибридов яровых с озимыми. Следовательно, при изменении природы растений путем воздействия условий внешней среды, в данном случае путем воздействия осенних условий на стадии яровизации яровых пшениц, создается такая же разнокачественность тола растений, как и при половой гибридизации. В обоих случаях указанной разнокачественностью и объясняется разнообразие, то есть расщепление, потомства таких растений.

Развитие мичуринского учения заключается в раскрытии новых и новых закономерностей, на основе которых можно создавать способы изменения наследственных свойств растительных организмов путем исключения из процесса ассимиляции привычных условий и включения условий, ассимиляция которых создает нужные нам признаки и свойства.

Практически задача сводится к нахождению способов вынуждать растительные организмы ассимилировать те условия, те вещества и в таком их состоянии, в результате ассимиляции которых получаются нужные нам свойства и признаки растений. В этом заключается повышение научного мастерства в деле направленного изменения природы растительных организмов.

Обобщенный разнообразный экспериментальный материал по превращению яровых пшениц в озимые с очевидностью свидетельствует, что построение наследственности стадии яровизации, ее специфика, ее качественное состояние, присущее данному сорту, есть результат соответствующего фотосинтеза. Если после ликвидации старой наследственности процесса яровизации новый процесс формируется из весенних условий, получается наследственно яровая стадия яровизации, а если из осенних условий, — получается наследственно озимая стадия яровизации. Так как осенние условия в различных районах разные, то и возникает наследственно разный, каждый со своей спецификой, со своими свойствами процесс яровизации у разных озимых сортов, стадия яровиции которых создавалась разными осенними условиями.

Напомним, что наследственные свойства процесса яровизации и процесса закалки растений к зимним невзгодам — это свойства одной и той же протоплазмы, одного и того же ее состояния, именуемого стадией яровизации. Следовательно, овладев приемом ликвидации старой наследственности процесса яровизации и создания новой наследственности этого процесса, тем самым овладеем приемом превращения незимостойких сортов в зимостойкие.

Зимние климатические невзгоды для озимых хлебов в разных районах разные. Этим и объясняется, что сорта, стойкие против одних невзгод в одних районах, могут оказаться и, как правило, оказываются нестойкими против других зимних невзгод в других районах. Поэтому Иван Владимирович Мичурин многократно советовал создавать для каждого района свои сорта воздействием условий этих районов.

В разбираемом нами случае для создания зимостойких хлебных злаков для данного района необходимо наследственность процесса яровизации, стадии яровизации у этих сортов создавать осенними условиями этого же района.

Есть полное основание предполагать, что указанным в настоящей статье способом превращения яровых сортов в озимые можно в два года создать, например, для наших северных и северо-западных районов с глубокими снегами, где озимый клин до сих пор почти целиком занимается рожью, хорошо зимующие сорта пшеницы, которых в этих районах пока что, к сожалению, нет. О такой возможности говорит и то, что в этих районах многие озимые формы местной злаковой растительности, здесь создававшиеся, хорошо зимуют, не боятся ни глубоких снегов, ни вымочек.

Указанным способом могут быть созданы для ряда районов нашей страны хорошо зимующие сорта озимого ячменя, зимостойкого клевера, озимой вики, а также других видов растений.

Впервые опубликовано в июне 1952 г.