Селекция люцерны направлена на повышение устойчивости к болезням, адаптации к экстремальным условиям и рентабельности за счет генетических улучшений, альтернативного использования, например, выпаса скота, и поиска новых источников дохода, таких как связывание углерода.
Люцерна всегда была важным кормом для скота и хорошо известна своим высоким качеством и урожайностью. Однако с момента появления люцерны в Северной Америке постоянно велись работы по повышению ее эффективности на ферме.
Большая часть первых семян люцерны, высаженных в Северной Америке, была привезена иммигрантами из своих стран, и некоторые из них не были адаптированы к климату, в котором их высаживали. Первым этапом в улучшении производства люцерны стало определение наиболее приспособленных линий люцерны и, что особенно важно, линий, способных переносить зимние условия в более холодном климате.
Когда адаптированные линии были определены, стало очевидно, что производительность люцерны ограничивают другие факторы, такие как болезни и насекомые-вредители. Чтобы преодолеть эти ограничения, университетские селекционеры начали целенаправленную работу по улучшению генетики люцерны путем отбора растений по желательным признакам. Первым из таких улучшений стало повышение устойчивости люцерны к болезням, в частности к бактериальному увяданию (вилт). В 1940 году был выведен первый из этих селекционированных человеком сортов, люцерна Рейнджер, - зимостойкая люцерна, устойчивая к бактериальному увяданию. С тех пор селекционеры постоянно совершенствовали генетику люцерны, чтобы повысить ее производительность на ферме. Большинство ранних разработок было направлено на предотвращение потерь урожая и/или полегания путем повышения генетической устойчивости к болезням и насекомым-вредителям. Со временем список желательных признаков расширился и включал в себя длинный перечень, в том числе повышение урожайности и качества корма, и другие желательные биотические и абиотические признаки.
Текущее состояние программы селекции люцерны
С 1940 по примерно 1970 год почти вся селекция люцерны в США проводилась государственными учреждениями. В это время большинство сортов люцерны, выращиваемых в США, были разработаны и выпущены для коммерческого производства университетами штатов и/или Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (USDA-ARS). После 1970 года селекция люцерны перешла от государственных учреждений к частным компаниям.
С 1970 по 2000 год наблюдался огромный рост программ селекции люцерны по всей территории США. На его пике было примерно семь-восемь крупных селекционных компаний и около 10 государственных учреждений, активно занимающихся селекцией люцерны. По мере роста индустрии люцерны, государственные учреждения сместили акцент в своей селекции с выведения сортов на фундаментальные исследования и/или создание селекционных линий, которые могли бы использоваться промышленностью для выведения сортов.
С 2000 года произошла огромная консолидация запатентованных компаний, а государственных программ, занимающихся люцерной, стало значительно меньше. Сейчас только две-три компании поставляют почти все сорта люцерны для отрасли. Оставшиеся компании значительно сократили свои программы по селекции люцерны, особенно в области выведения полуспящих и неспящих сортов люцерны (FD 6-10).
Какие изменения следует ожидать производителям люцерны в будущем?
Хорошая новость заключается в том, что, несмотря на сокращение частных и государственных селекционных программ по люцерне, генетическое совершенствование по-прежнему ведется в большом объеме. Отчасти это связано с техническим прогрессом в селекции растений.
Кроме генетических улучшений, люцерновая промышленность также пересматривает традиционные способы использования люцерны на ферме, уделяя особое внимание тому, какие методы дают наибольшую окупаемость инвестиций (ROI). На некоторых рынках рассматриваются менее традиционные способы использования люцерны, такие как выпас скота, с учетом окупаемости инвестиций. Отрасль также рассматривает новые источники дохода, которые могут расширить роль люцерны на ферме и, как следствие, повысить ее рентабельность.
Учитывая это, будущий успех люцерны, скорее всего, будет зависеть от трех факторов: генетических улучшений новых и существующих признаков, пересмотра традиционных и менее традиционных способов использования люцерны с учетом окупаемости инвестиций и выявления новых источников дохода.
Далее приводится список будущих изменений, которые ожидают люцерновую отрасль
Генетические улучшения для новых и существующих признаков
Новые признаки
1. Генетические улучшения в связи с изменением климата: Люцерна, выведенная для борьбы с неблагоприятными условиями выращивания, связанными с изменением климата
a. Устойчивость люцерны к засолению: Улучшенная генетика позволит увеличить производство кормов на маргинальных засоленных землях.
b. Устойчивость люцерны к засухе: Целью является сопоставимое производство кормов при недостаточной влажности (на 20 % меньше воды).
2. Генетическая стойкость к произрастанию в стрессовых условиях
a. экстремальные влажные или сухие условия выращивания
b. экстремальные температуры
c. низкая фертильность
d. экстремальные значения pH
3. Разветвленный корень для лучшей продуктивности на:
a. почвах с высоким уровнем грунтовых вод
b. почвах с твердым грунтом
c. поверхностных почвах
d. почвах с морозным вспучиванием
4. Толерантность к алюминию на кислых почвах
5. Устойчивость к новым болезням и вредителям
a. антракноз раса 5
b. афаномицес раса 3
c. новый биотип синей люцерновой тли
d. новые болезни (например, бактериальная гниль стеблей (BSB))
6. выведение люцерны для совместимости в смесях люцерна/трава.
Улучшение существующих признаков
- Более высокий уровень генетической устойчивости к вредителям: Новые технологии помогут вывести сорта с устойчивостью выше, чем у нынешних сортов «HR», которая обычно находится в пределах 50 %. В настоящее время ведутся работы по созданию категории устойчивости к вредителям, называемой очень высокой устойчивостью (VHR), превышающей 65%.
- Генетическая устойчивость к новым биотипам и/или расам существующих вредителей.
Пересмотр традиционных и менее традиционных видов использования люцерны на основе окупаемости инвестиций
Традиционное использование
1. Вновь подчеркнуть важность люцерны как источника:
a. азотных удобрений для последующих культур: Это старая концепция, но очень актуальная, учитывая нынешние цены на азотные удобрения. Люцерна может обеспечить до 200 единиц на акр для последующих культур.
b. источник белка в рационах молочных животных: старая концепция, но очень актуальная в связи с высокими ценами на соевую муку.
Нетрадиционное использование
1. Вновь акцентируем внимание на люцерне для использования в системах выпаса:
a. новые сорта люцерны, стойкие к выпасу, теперь могут выдерживать интенсивный выпас, сохраняя при этом высокую кормовую продуктивность.
b. говядина, выращенная на пастбищах, пользуется большим спросом.
c. смеси люцерны с травой: сорта люцерны и травы выводятся с целью повышения их совместимости в травосмесях.
d. люцерна как источник азота для трав в люцерно-травяных смесях.
Новые статьи доходов
1. Секвестрация углерода: люцерна - кандидат на эту новую статью доходов.
2. Увеличение доходов от маргинальных почв: новые сорта, устойчивые к засолению и засухе, обеспечат дополнительный доход в регионах, которые обычно не приносят урожая.
3. Специализированные рынки: сертифицированное органическое сено или сено без сорняков.
4. Альтернативный источник белка.