Тетраплоидная рожь

Тетраплоидная рожь — это искусственно выведенная разновидность ржи посевной (Secale cereale), характеризующаяся наличием в клетках четырёх наборов хромосом (4n=28) вместо двух (2n=14) у исходной диплоидной формы. Относится к полиплоидным растениям, созданным в результате целенаправленной селекции для улучшения хозяйственно ценных признаков.

История создания

Первые работы по получению тетраплоидной ржи были начаты в 1930-х годах в СССР под руководством академика Н. В. Цицина. Исследования велись в рамках программы по созданию высокоурожайных и устойчивых кормовых и зерновых культур. Основным методом стало воздействие на семена или проростки колхицином — алкалоидом, блокирующим образование веретена деления при митозе, что приводит к удвоению хромосомного набора.

В 1940-х годах были получены первые стабильные тетраплоидные формы, однако их внедрение в сельское хозяйство затянулось из-за низкой всхожести и пониженной фертильности. Массовая селекция тетраплоидной ржи в СССР активизировалась в 1960–1970-х годах. Ведущими центрами стали Всесоюзный институт растениеводства (ВИР) и НИИ сельского хозяйства Центральных районов Нечернозёмной зоны. К концу 1980-х годов в Государственный реестр селекционных достижений СССР было включено несколько сортов тетраплоидной ржи, в том числе «Чулпан», «Тетра», «Саратовская 6».

Биологические особенности

Кариотип и генетика

Тетраплоидная рожь имеет 28 хромосом (4n), что вдвое больше, чем у обычной диплоидной ржи. Удвоение генома приводит к увеличению размера клеток и ядер, а также к изменению экспрессии генов. В отличие от многих полиплоидов, тетраплоидная рожь сохраняет способность к нормальному мейозу, хотя у части растений наблюдается частичная стерильность пыльцы (до 15–30 %).

Морфология

• Стебель: выше и толще, чем у диплоидных форм — в среднем 120–150 см (против 90–120 см). Устойчивость к полеганию выше благодаря более мощной механической ткани.
• Лист: шире и длиннее, с более тёмной зелёной окраской. Площадь листовой поверхности увеличена на 20–40 %.
• Колос: крупнее, длиной 10–15 см, с большим числом колосков (до 40–50). Ости длиннее, часто зазубренные.
• Зерно: более крупное — масса 1000 зёрен составляет 40–55 г (у диплоидной — 25–35 г). Форма зерна округлая, бороздка глубокая.

Физиология

Тетраплоидная рожь отличается замедленным начальным ростом, но более интенсивным кущением. Устойчивость к неблагоприятным факторам (засуха, заморозки, кислотность почв) в целом сохраняется на уровне диплоидных сортов, однако по зимостойкости тетраплоиды несколько уступают лучшим диплоидным сортам. Вегетационный период удлинён на 5–10 дней.

Хозяйственное значение и применение

Зерновое производство

Тетраплоидная рожь используется в основном для производства хлеба, муки и комбикормов. Её зерно содержит:

• Белок — 12–15 % (на 1–3 % больше, чем у диплоидной);
• Крахмал — 55–60 %;
• Клетчатка — 2–3 %;
• Аминокислоты (лизин, треонин) — в повышенных количествах.

Хлебопекарные качества тетраплоидной ржи оцениваются как хорошие: мука даёт эластичное тесто, выпечка имеет плотный мякиш и характерный кисловатый вкус. Однако из-за крупного зерна и более толстой оболочки выход муки при помоле несколько ниже (на 2–4 %), чем у диплоидной.

Кормовое использование

Зелёная масса тетраплоидной ржи используется на корм скоту, особенно в ранневесенний период. Урожайность зелёной массы достигает 300–400 ц/га, что на 20–30 % выше, чем у диплоидных сортов. Содержание сахаров в стеблях выше, что улучшает силосуемость. Тетраплоидная рожь также применяется в качестве пастбищной культуры для овец и крупного рогатого скота.

Урожайность

Средняя урожайность зерна тетраплоидной ржи в производственных условиях составляет 30–40 ц/га, при интенсивной технологии — до 50–60 ц/га. Потенциальная урожайность (по данным сортоиспытаний) достигает 70–80 ц/га. Однако из-за пониженной полевой всхожести (на 5–10 % ниже, чем у диплоидной) и чувствительности к условиям посева реальные показатели часто ниже.

Сорта

В России и странах бывшего СССР районированы следующие сорта тетраплоидной ржи:

• Чулпан (Татарстан) — один из самых распространённых сортов, выведен в 1980-х годах. Характеризуется высокой зимостойкостью и урожайностью до 50 ц/га.
• Тетра (Ленинградская область) — сорт для Северо-Западного региона, устойчив к полеганию, зерно крупное.
• Саратовская 6 (Саратовская область) — засухоустойчивый сорт, пригоден для засушливых районов Поволжья.
• Вятка 2 (Кировская область) — сорт для Нечерноземья, отличается высокой кустистостью.
• Памяти Кунакбаева (Башкортостан) — современный сорт с повышенным содержанием белка (до 16 %).

Агротехника

Посев

Тетраплоидная рожь высевается в те же сроки, что и диплоидная — в конце августа — начале сентября (для озимых форм). Норма высева — 4–5 млн всхожих зёрен на гектар (на 15–20 % меньше, чем для диплоидной, из-за более крупного зерна). Глубина заделки — 3–5 см. Требовательна к качеству посевного материала: семена должны иметь высокую энергию прорастания (не менее 80 %).

Удобрения

Для получения высоких урожаев тетраплоидная рожь нуждается в повышенных дозах азотных удобрений (90–120 кг/га д.в.), особенно в фазе кущения и выхода в трубку. Фосфорные и калийные удобрения вносятся под основную обработку почвы. На кислых почвах обязательна известкование.

Защита от вредителей и болезней

Тетраплоидная рожь поражается теми же болезнями, что и диплоидная: снежная плесень, корневые гнили, мучнистая роса, ржавчина. Из вредителей наиболее опасны шведская муха, злаковые тли, трипсы. В связи с более крупным колосом и длинным стеблем тетраплоидная рожь чаще страдает от полегания при переувлажнении, что требует применения ретардантов.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Крупное зерно с повышенным содержанием белка и аминокислот;
• Высокая потенциальная урожайность (на 20–30 % выше, чем у диплоидной);
• Улучшенные хлебопекарные качества;
• Большая масса зелёной кормовой продукции;
• Повышенная устойчивость к полеганию (по сравнению с диплоидной).

Недостатки

• Пониженная полевая всхожесть и энергия прорастания;
• Частичная стерильность пыльцы, приводящая к снижению озернённости колоса;
• Удлинённый вегетационный период;
• Чувствительность к условиям посева и качеству семян;
• Более высокая требовательность к плодородию почв и удобрениям.

Распространение

Тетраплоидная рожь возделывается в основном в России (Республика Татарстан, Башкортостан, Кировская, Саратовская, Ленинградская области), а также в Беларуси, Украине, Казахстане и странах Балтии. В Западной Европе и Северной Америке тетраплоидные сорта ржи встречаются реже, уступая по популярности диплоидным и гибридным формам. По данным на 2020 год, доля тетраплоидной ржи в общем объёме посевов ржи в России составляет около 10–15 %.

Интересные факты

• Тетраплоидная рожь является одним из немногих сельскохозяйственных полиплоидов, успешно внедрённых в производство без использования методов генной инженерии.
• В 1970-х годах в СССР были предприняты попытки создания тетраплоидной ржи с повышенным содержанием лизина, но они не привели к созданию промышленных сортов.
• Из-за крупного зерна тетраплоидная рожь иногда используется в качестве сырья для производства солода и спирта.

Источники

• Цицин Н. В. Отдалённая гибридизация растений. — М.: Наука, 1954.
• Жуковский П. М. Культурные растения и их сородичи. — Л.: Колос, 1971.
• Дорофеев В. Ф., Удачин Р. А. Рожь. — М.: Колос, 1979.
• Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. — М.: Минсельхоз РФ, 2023.
• Кобылянский В. Д. Полиплоидия у ржи // Селекция и семеноводство. — 1985. — № 3. — С. 18–22.