Как селекционеры выводят лучшее в новых яблоках | Indite — Медиахостинг

Как селекционеры выводят лучшее в новых яблоках

Just Say

visibility
18 Май 2020
381


В этом году Корнельский университет выпустил три новых сорта яблок: устойчивые к парше Cordera, хрустящий и мягкий розовый блеск и сложно ароматизированная петарда.
Все вместе они являются кульминацией десятилетий работы селекционеров яблонь, которые работают в садах по всему миру, тысячами испытывая яблони, чтобы создать новые сорта, которые вкусны, долго хранятся, более устойчивы к болезням, создают меньшую физическую нагрузку на производителей и меньшую нагрузку на ресурсы Земли, где они растут.

В Женеве, штат Нью-Йорк, Корнельский колледж сельского хозяйства и естественных наук Агритех тестирует около 50 акров яблонь под руководством доктора Сьюзен Браун, профессора Корнельского университета и руководителя легендарной программы разведения яблонь Корнелла, которая началась в 1880 году.
"Вы сажаете яблоки, и они как будто кричат, они просто хотят быть разнообразными", - сказала она.
У яблок есть склонность смешивать свои собственные гены, сказал Браун. Если вы возьмете яблоко Макинтоша и посадите в него семена, получившиеся деревья не будут производить яблоки Макинтоша.

Создание новых яблок контролируемым способом, который включает в себя скрещивание двух видов яблок для получения гибридных семян, - это длительный процесс с низкими шансами на успех. Для небольшой перспективы, SnapDragon apple, который вышел из Корнелла в 2013 году, был самым быстрым выпуском программы.

“Ты будешь смеяться, - сказал Браун. "Львиный зев был 11 лет от создания креста до коммерциализации.”
Из Женевы, если вы проедете на запад по межштатной автомагистрали 90 в течение 2500 миль, вы достигнете Уэнати, штат Вашингтон. Доктор Кейт Эванс, профессор Вашингтонского государственного университета и селекционер Центра исследований и расширения древесных плодов WSU, сказала, что она сажает здесь около 15 000-20 000 уникальных скрещенных семян в год.

Вашингтонская программа началась в 1994 году и получила свой первый широкий релиз, The Cosmic Crisp, в 2017 году. Эванс сказал, что одним из стимулов для этой программы было создание яблока, подходящего для города, известного как яблочная столица мира, и его окружающего засушливого региона.
“Каждое яблоко, которое было выращено здесь, несмотря на то, что мы являемся крупнейшим производителем в США, было выращено и отобрано для других условий, где были другие проблемы”, - сказала она. “Здесь мы находимся в этом довольно уникальном климате для выращивания яблок, и ничто не было отобрано для этого конкретного уникального климата.”

Выращивание яблок требует много времени и энергии, но для селекционеров, садоводов и любителей яблок разработка новых сортов является важной частью непрерывного выращивания наиболее потребляемых фруктов в Соединенных Штатах .


Выращивание новых поколений яблок
Ранним октябрьским днем в садах Конклина в Помоне, штат Нью-Йорк, фермер Скотт Хилл рылся в ящике с Рубифростами и ящике с львиным зевом, выпущенных компанией Cornell в 2013 году. Рубифросты были пухлыми и ярко-красными. Львиный зев был немного выше, с более светлой кожей и большим количеством зеленых и желтых пятен. Под этой кожицей лежит самое вкусное яблоко, которое вы можете с удовольствием откусить. Они самые любимые у Хилла.

382


Примерно в 30 метрах от него растут ряды деревьев Макун. Они заметно выше, чем карликовые деревья, на которых растут самые свежие яблоки и многие старые сорта, такие как Honeycrisp и Gala, которые составляют около двух третей всего сада. Макуны были выпущены из программы разведения Корнелла в 1923 году. Будучи вкусными, они имеют короткий сезон (всего три недели) по сравнению с другими, более новыми сортами.
“Через 20 лет вы не сможете найти Macouns", - сказал Хилл, отметив короткое окно прибыльности. “В конце концов, это простая математика.”
Марк Лагонер, фермер, выращивающий яблоки в Уильямсоне, штат Нью-Йорк, имеет два из трех новейших сортов Корнелла: розовый блеск и фейерверк. По его словам, на фермах Лагонера насчитывается около 150 деревьев каждого яблока. Они сами собирают и прессуют петарды, чтобы сделать твердый сидр, в то время как розовые блестки популярны среди посетителей U-Pick.

- Хрустящая корочка, вкус, оттенок-это яблоко хорошего размера, - сказал он. “У него есть сотовые характеристики. Это всем нравится. В розовом блеске этого много.”
Honeycrisp, третье по производству яблоко в США согласно отчету американской Ассоциации яблок за 2019 год, является еще одним продуктом селекции. Он был выпущен из программы разведения Университета Миннесоты в 1991 году и медленно рос в популярности. Розовый блеск-это нечто среднее между сотовым сотом и гала-концертом.

Чтобы начать разведение нового яблока, такого как розовый блеск, селекционеры начинают с изучения различных признаков яблок, которые они хотят объединить, чтобы создать скрещивание, содержащее лучшие признаки двух родительских яблок, иногда глядя на ДНК-маркеры, чтобы нацелиться на определенные желательные гены. Кейт Эванс объяснила это гипотетически.
“Нам нужна ультра-хрустящая корочка, поэтому давайте используем Honeycrisp и что-то еще”, - сказала она. - Может быть, мы хотим увеличить его твердость, чтобы использовать Cripps Pink.”

Вкус, текстура и цвет являются важными чертами для селекционеров, как и более скрытые характеристики, такие как устойчивость к болезням или способность выдерживать хранение в течение нескольких месяцев.
Чтобы создать помесь между двумя родительскими яблоками, селекционеры берут пример с опылителей как пчелы и бабочки. Опылители используют цветы в качестве источника пищи, и в симбиотическом обмене их тела собирают пыльцу с цветков. Когда они подпрыгивают к другому цветку, они сбрасывают пыльцу с предыдущего цветка. У цветков есть маленькие части в центре их цветков, называемые рыльцами, которые собирают отложенную пыльцу и используют ее для оплодотворения своих репродуктивных яйцеклеток. После оплодотворения эти яйцеклетки становятся семенами. Все цветущие растения размножаются, делясь пыльцой, а яблони-это цветущие растения.

Чтобы более непосредственно контролировать этот процесс, селекционеры, такие как Браун и Эванс, перекрестно опыляют яблони вручную. Если у них есть родитель Honeycrisp и родитель Cripps Pink, они возьмут пыльцу с цветка Honeycrisp tree и поместят ее на рыльце цветка Cripps Pink tree. На этом розовом дереве Криппса вырастет розовое яблоко Криппса, но внутри этого розового яблока Криппса будут скрещенные семена.
“Мы делаем то же, что и пчелы, но более контролируемым способом, - сказал Эванс. Селекционеры не сращивают яблоки в лабораториях. Они там, в полях, делают это так же, как люди делали это сотни лет.
“У каждого из этих семян есть наши родители Honeycrisp и Cripps Pink, но каждый из этих семян отличается, потому что в нем есть рандомизированный набор генов, таких как вы и ваши братья и сестры”, - сказал Эванс.

Эти скрещенные семена высаживают и выращивают в рассаду. Чтобы ускорить процесс выращивания и уменьшить использование земли, части этих крошечных скрещенных побегов сеянцев, называемых привоями, обрезают и прививают на подвой.
Подвои составляют нижние корневые системы и стволы яблонь и разводятся независимо от привоя, пояснил Дженнаро Фацио. Фацио-генетик-исследователь растений в отделе генетических ресурсов растений Министерства сельского хозяйства США в Женеве, штат Нью-Йорк. Он разводит там подвои с 2001 года.
Точно так же, как скрещенные саженцы яблони, подвои сами по себе являются яблонями, но они не выращиваются для получения вкусных фруктов. Они выведены с акцентом на устойчивость к болезням, меньший рост и долговечность.

Как и процесс получения потомства, подвои подвергаются перекрестному опылению, чтобы получить эти желаемые признаки, но Фацио не делает этого вручную.
“Мы делаем это дешевым и простым способом, - сказал Фацио. “Мы просто берем два подвоя, которые хотим сделать родителями, накрываем эти растения большой палаткой, защищающей от пчел, и помещаем внутрь пчелиные ульи, а пчелам позволяем скрещиваться.”
Использование хорошего подвоя может ускорить процесс роста яблок. В некоторых случаях это сокращает время ожидания, пока дерево вырастет и начнет плодоносить, с 10 лет или дольше до двух или трех, хотя сроки яблони могут варьироваться в зависимости от года. Подвои уже значительно продвинулись в развитии, чем отпрыски, и прививка на них отпрыска позволяет отпрыскам сосредоточиться на выращивании (надеюсь) вкусных яблок, а не беспокоиться о росте больших.
Из тысяч подвоев, с которыми работает Фацио, многие погибают на ранней стадии либо потому, что они просто плохо растут, либо потому, что они не выдерживают болезней, которые им прививают. Если подвой не находится на вершине своей игры, он не сделает срез.
То же самое касается и яблок.


Выбор победителей
“То, как мы смотрим на него, похоже на конвейерную ленту из материала, - сказал Эванс. "Каждый год в начале добавляется новый материал (новый рассадный материал), но также каждый год материал падает с пояса, потому что у него есть фатальный недостаток, с ним что-то не так... то, что вы оставляете в конце, может быть, один или два элитных выбора, и у вас были тысячи в начале.”
Существует бесчисленное множество причин, по которым яблоко не будет разрезано. Браун перечислил несколько потенциальных проблем, включая чашечку (нижнюю часть), которая слишком открыта и может позволить болезни, или нарушения в чечевицах (отверстия в пористой кожуре яблока), которые точно так же открывают их для болезней и могут вызвать покраснение кожи (коричневеть и твердеть), что все больше становится проблемой с вызванным изменением климата стрессом.


383


Иногда яблоки отбирают, потому что они слишком похожи на вкус своих родителей. Иногда они просто отвратительны на вкус.
“У меня было целое потомство, которое на вкус было как мыло, - сказал Браун, смеясь.
Браун вместе со своими коллегами, студентами и теми, кто еще хочет поиграть в яблочную рулетку, будут кусать и пробовать тысячи яблок, проходя через сад и делая заметки по пути.

“Вы можете попробовать что-то, что имеет оттенок вишни или аниса/фенхеля, или вы можете получить зеленый перец или дизельное топливо, и вы не можете сказать, глядя на это”, - сказал Браун. “Даже с помощью ДНК-маркеров их не всегда можно выделить.”
Лучшие из них отбираются для следующего теста: хранение. Без длительного, стабильного срока хранения, который в идеале может растянуться от четырех до девяти месяцев, потенциальные яблоки получают топор.

Есть и другие части яблочной головоломки, которые нужно рассмотреть, например, как яблоки и подвои растут последовательно в разных климатических условиях или подвержены влиянию внешних факторов. Насекомые и болезни, такие как яблочная парша или пожароопасность, могут опустошить посевы, что может нанести финансовый ущерб производителям и привести к проблемам продовольственной безопасности. Чтобы бороться с этими проблемами, некоторые садоводы защищают свои посевы, распыляя пестициды. Другие, как Фацио, надеются создать породы яблони, которые позволят садоводам использовать меньше пестицидов и удобрений.

"Яблоки - одни из самых распыленных фруктов в мире, просто потому, что мы любим хорошие чистые яблоки”, - сказал Фацио. “Мы, как конгломерат ученых, работающих в области селекции яблонь и многих других, мы не просто пытаемся создать новые, более вкусные, более продуктивные яблони, мы также пытаемся сделать выращивание яблонь намного более устойчивым."
В садах Конклинс-Хилл говорят, что некоторые из устойчивых к болезням деревьев хорошо растут, когда их отделяют от других сортов, но когда они находятся рядом с другими, более восприимчивыми яблоками, природа находит выход.

“Мой опыт в этой области таков, что грибы, насекомые, они преодолеют все, что вы там делаете, - сказал он.
Это почти постоянная битва селекционеров против природы. И с изменением климата селекционеры должны быть осведомлены о множестве входящих факторов, которые могут повлиять на производство яблок.
"Изменение климата будет огромной проблемой", - сказал Браун. - Это не то, для чего мы можем размножаться немедленно, но мы должны осознавать это: изменения, новые инвазивные виды, которые мы видим, засухи, характер осадков, влияние этих сред на качественные характеристики.”
Здесь нет универсального решения для всех. Поскольку мир меняется и вкусы меняются, селекционеры будут продолжать размножаться, чтобы получить лучшие яблоки, которые они могут.

Идея разведения некоего идеального супердерева яблок-несбыточная мечта, сказал Хилл.
“Я не думаю, что это работает в природе, - сказал он. -Даже если что-то идеально, оно не остается таким надолго.”