Штучне схрещування включає три основних операції: підготовку суцвіття до схрещування, кастрацію і запилення.
Кастрація – це видалення пиляків з квіток материнської рослини, а запилення – нанесення пилку батьківських рослин на приймочку маточки кастрованих квіток. Кастрація необхідна в самозапилюваних рослин, у перехреснозапилюваних відсоток самозапліднення невеликий, тому на практиці їх інколи не каструють. Батьківську форму доцільно брати з домінантним геном-маркером, тоді в F1 буде чітко видно гібридні рослини. Для повної упевненості в одержанні дійсно гібридного насіння краще в них проводити кастрацію квіток.
Каструвати квітки необхідно в той час, коли пиляки ще не дозріли, але вже достатньо розвинулися, і їх легко видалити з квітки, без пошкодження насіневого зачатка. Для проведення схрещування необхідно мати: пінцет з гладенькими тоненьким кінцівками, прямими або зігнутими; ізолятор; спирт (можна денатурований); тоненьку мідну проволоку або нитку; вату; маленькі ножиці; кілки для опори; баночку або бюксик з притертою кришечкою для зберігання пилку.
У пшениці запліднення може відбуватися ще до виходу колоса з піхви листа. Коли з’являються перші вустюки з піхви листа колос обережно розвертають з листової обгортки і приступають до кастрації квіток. Необхідно пам’ятати, що прохолодна, пасмурна і дощова погода затримує дозрівання пиляків і маточок, а суха і жарка – прискорює.
Для одержання більш ефективного результату від схрещування і для зручності проведення кастрації обирають найбільш розвинений колос на рослині і проводять його підготовку. Якщо колос з вустюками, то перш за все їх обрізують ножицями. Верхні, слабо розвинені колоски також обрізують. Нижні колоски обламують пінцетом. На колосі залишають всього 6 – 10 добре розвинених колосків. З них пінцетом видаляють верхні квітки, залишаючи в кожному колоску лише дві нижні, найбільш розвинені квітки, які дають найбільш крупне насіння.
З залишених 12 – 20 квіток (6 – 10 колосків по дві квітки в кожному) видаляють пиляки. Для цього кінчиком стиснутого пінцета проводять від верхівки нижньої квіткової луски, легенько натискаючи на неї, від кінця до основи. При цьому утворюється щілина, в яку дуже обережно вводять пінцет. Щоб не обломити квітку, колосок підтримують пальцем лівої руки, не даючи йому дуже відгинатися. Щілина краще утворюється, якщо під час просування пінцета до основи квіткової луски натискати на верхівку квітки вказівним пальцем лівої руки, в якій утримується весь колос. Для того, щоб легше можна було ввести пінцет у квітку, інколи попередньо підрізують верхівки квіткових лусок і пінцет вводять у квітку зверху через щілину між квітковими лусками.
Коли пінцет обережно ввели в квітку, дещо послаблють його і розводять квіткові луски. Потім пиляки захоплюють пінцетом за верхню частину і виймають їх з квітки. Необхідно мати на увазі, що приймочка маточки надзвичайно ніжна і її можна легко пошкодити або обірвати. Тому краще видаляти пиляки по одному. При ретельній роботі після закінчення кастрації квіткові луски змикаються, займаючи звичне положення.
Починати кастрацію необхідно з нижнього колоска. Закінчивши кастрацію двох квіток нижнього колоска, переходять до колосків, що розміщені вище, з одного боку колоса.
Закінчивши кастрацію всіх квіток з одного боку колоса, переходять до колосків з іншого боку колоса. і каструють у тому ж порядку, тобто знизу вверх. Відповідний порядок кастрації квіток необхідний для того, щоб не пропустити жодної квітки. В противному разі при точних роботах доведеться в майбутньому (при запиленні) вибракувати весь колос, оскільки пилок з залишених пиляків може запилити приймочки маточки решти квіток усього колоса.
Для впевненості в чистоті кастрації необхідно після закінчення кастрації колоса переглянути всі квітки і переконатися у відсутності пиляків або їхнії решток. Щоб уникнути повторного огляду квіток, інколи проводять кастрацію квіток лише з одного боку колоса, а решту колосків з іншого боку видаляють. При використанні такого способу за чистотою роботи проводять огляд квіток зовні, не розкриваючи їх, оскільки пиляки на сонячному світлі в цьому випадку добре видні крізь квіткові луски.
Після кастрації всіх квіток на колос надівають пергаментний ізолятор, розміри якого можуть бути, наприклад, 7 х 18 см. На ізоляторі пишуть простим графітовим олівцем номер материнської рослини, дату кастрації і підпис особи, що проводила кастрацію.
Щоб запобігти здавлюванню стебла або його зламуванню і не допустити потрапляння під ізолятор комах, стебло під колосом обгортають ватою в цьому місці зав’язують ізолятор тоненькою мідною проволокою або суворою ниткою. Потім стебло прив’язують знизу і вгорі до забитого поруч кілка. Це охороняє стебло від поломки при поривах вітру під час зливи. При своєчасно проведеній кастрації і гарній погоді через 2 – 3 дні приймочки маточки дозрівають, стають перистими і їх можна опилювати.
У пшениці запилення легко і ефективно відбувається, якщо покласти всередину кожної квтки зрілі пиляки з батьківської форми. Для цього пиляки попередньо збирають з батьківських рослин у невеличкі пробірки, бюксики або навіть паперові пакетики і потім, знявши ізолятор з кастрованого колоса, вкладають у кожну квітку один або краще два пиляка. При збиранні пиляків частина з них розкривається, і тому разом з зібраними пиляками збирається деяка кількість пилку. Коли пінцетом беруть пиляки з бюксика або пакета доцільно одночасно брати і пилок, що осипався і наносити його на приймочку маточки материнської форми.
Необхідно дотримуватися того, щоб між збиранням пилку і вкладанням пиляків у кастровані квітки проходило якомога менше часу. Більший відсоток насінин одержують у випадку перенесення пиляків безпосередньо з колоса в колос, що досягається спеціальним закладанням розсадника гібридизації за відповідним планом. Можна зрізати колоски з зрілими пиляками батьківської форми, виймати пінцетом пиляки і відразу ж вкладати їх у кастровані квітки.
Після запилення всіх квіток на колос знову надівають ізолятор, на якому попередньо роблять надпис номера батьківської рослини, дату запилення і підпис особи, яка проводила запилення. Потім стебло знову прив’язують до кілка.
Запилювати кастровані квітки можна обмежено-груповим способом. При цьому способі 2 – 4 стебла з зрілими колосами батьківської форми зрізують і зрізаними кінцями поміщають в сосуд з водою (це може бути банка, пляшка, колба). Сосуд прив’язують до кілка, а верхівки колосів підводять під ізолятор, розташовуючи їх над кастрованими колосами. Для більш вірогідного потрапляння пилку з батьківської на приймочку маточки кастрованих квіток материнської рослини корисно протягом 2 – 3 днів ізолятори легенько струшувати 1 – 2 рази на день. Після закінчення цвітіння сосуди з водою прибирають, а колоси батьківської форми можуть залишатися в ізоляторі аж до збирання. Спосіб обмежено-групового запилення більш результативний, ніж попередні.
Ще більш ефективно для запилення кастрованих колосів материнської форми застосовувати твел-метод. При цьому зрізаний з зрілим пилком колос батьківської форми підводять зверху в ізолятор кастрованої материнської форми і періодично легко струшують його протягом 1 – 2 днів для поступового висипання пилку. Після цього батьківський колос виймають з ізолятора.
Для зручності роботи по схрещуванню бажано робити спеціальні посіви батьківських форм. Якщо таких посівів немає і пиляки доводиться брати безпосередньо з селекційних ділянок, то в цьому випадку з кожної квітки можна брати лише два пиляка, залишаючи третій для запилення власної приймочки маточки.
Проведення схрещувань потребує надзвичайної акуратності і уваги. При переході з одного сорту до іншого слід струшувати з себе пилок і стерізувати інструменти спиртом.
Протягом знаходження ізоляторів в полі необхідно щоденно слідкувати за їх станом. Після схрещування стебла рослини продовжують рости, тому необхідно слідкувати і підправляти їх положення, пересуваючи вверх по кілку ізолятори, щоб упередити їх порив під дією вітру і дощу.
В селекційній роботі з пшеницею часто використовують можливість вільного вітрозапилення. Для цього проводять спеціальні посіви, на яких материнські рослини висівають в оточенні однієї або декількох батьківських форм. Колоси материнських рослин своєчасно каструють і залишають неізольованими для вільного вітрозапилення в оточенні одного сорту або суміші сортів.
Селекційні оцінки. При оцінках на стійкість до хвороб часто використовують інфекційні фони. Інфекційний фон різноманітних видів іржі створюють шляхом розпилення спор, змішаних з тальком або мукою. Ділянку обсівають сприйнятливим сортом, який сприяє вторинному зараженню рослин в селекційному розсаднику.
Для зараження твердою сажкою її спори змішують з насінням перед посівом, пиловою сажкою – вводять суспензію спор у квітки з допомогою медичного шприца або пульвелізатора.
Для інфікування збудниками кореневих гнилей вносять у рядки подрібнені рештки стебел з заражених ділянок. Їх присипають шаром грунту і висівють селекційні зразки. Ефективний в цьому випадку безмінний посів пшениці по пшениці.
Стійкість до плильщика також краще оцінювати на форні штучного зараження. Для цього використовують частини стебла уражених личинкою цього шкідника рослин з рештками кореневої системи, в яких вони окуклюються. „Пеньки” закопують у борозди вздовж кінців ділянок з селекційними зразками. Стійкість до пиявиці оцінюють під каркасними будиночками, які обтягнуті марлею, куди запускають жіночих і чоловічих особин шкідника.
Лабораторні оцінки якості зерна. На ранішніх етапах селекційного процесу окомірно визначають крупність, вирівненість, виповненість, скловидність зерна в балах або порівняно з стандартом. У більш пізніх поколіннях ті ж показники характеризують кількісно: визначають масу 1000 зерен, сумарний відсоток двох найбільш масових фракцій зерна після калібрування на комплекті решіт (вирівненість на приборі РКФ-6), натуру зерна, відсоток скловидних зерен. Скловидність непрямо характеризує вміст білку в зерні, його мукомельні і хлібопекарські якості. Більш об’єктивно мукомельні якості відтворює твердозерність. Пряму оцінку мукомельних якостей визначають шляхом помолу зерна на лабораторних млинах. Найбільш важливий показник – відносний вихід муки.
Хлібопекарські якості зерна залежать від кількості і якості клейковини і деяких інших показників, що пов’язані з ними. Клейковина – білковий комплекс і адсорбовані ним крохмаль, клітковина і інші речовини – утворює дрібноноздрювату структуру, що утримує вуглекислий газ, який виділяється в процесі бродіння тіста. При випіканні хліба білок денатурується і структура закріплюється у вигляді пористої хлібної м’якушки. Для оцінки хлібопекарських якостей застосовують багаточисельні непрямі методи. Широкого розповсюдження набув метод седиментації. Показником є величина осаду, що одержаний після збовтування наважки муки в розчині молочної або оцтової кислоти. Чим більший осад, тим вище вміст клейковини і тим сильніше вона набухає. При прямому визначенні визначенні клейковину відмивають водою з тіста. Якість її визначають різними способами: пружність – на приборі ІДК (вимірювач деформації клейковини), розтяжимість – розтягуванням на лінійці до розриву. Клейковина з слабкою пружністю і яка коротко рветься не дає гарного хліба. Однак і надто пружна і сильно розтягнута клейковина також небажана.
Фізичні особливості тіста частіш за все визначають на двох приборах: фарінографі Брабендера і альвеографі Шопена. З допомогою першого одержують уявлення про поведінку тіста в процесі замісу у вигляді фарінограми, яка показує силу при його замішуванні. В зразків сильної пшениці час від початку замісу до початку розрідження тіста повинен бути не менше 7 хвилин, у слабких – воно менше 2,5 хвилин. Фарінограма виявляє і інші показники, що характеризують силу муки. Альвеограф дає змогу встановлювати пружність і розтяжимість тіста, а також роботу, яку необхідно зробити, щоби здути млинець тіста в бульбашку до її розриву. Зусилля на здування млинця фіксується самописцем у вигляді альвеограми. Альвеограма дає можливість розраховувати деякі показники, в тому числі питому роботу деформації тіста, тобто силу муки. У сильної пшениці вона складає 280 одиниць альвеографа і вище, у слабкої – менше 100.
Прямий метод визначння хлібопекарських особливостей зерна різних сортів – випікання хліба. Випікають подовий і формовий хліб. Показниками якості хліба є розпливання (співвідношення висоти до діаметра подового хліба) і об’ємний вихід (об’єм хліба на 100 г муки 14,5% -ної вологості). Чим вище ці показники, тим краще хліб. Органолептично визначають колір і ніздрюватість м’якушки, її еластичність, колір і розколюваність кірки.
Макаронні якості пшениці твердої оцінюють в процесі виробництва макарон і по готовій продукції.
Вміст білку визначають методом К’єльдаля. Для цього використовують сучасні автоматизовані установки Створені новітні прибори, у яких класичний принцип К’єльдаля сполучається з високою результативністю. Ефективні непрямі методи Метод DBC (dye binding capacity - здатність поглинати барвник) ґрунтується на поглинанні ацетилоранжу (барвник) лізином, аспарагіном і гістидином. Радіоактиваційні методи (наприклад, гамма-активаційний) ґрунтуються на опроміненні зерна. Спектр наведеної радіації відтворює атомарний склад субстрату і дає змогу оцінювати вміст азоту. Ці методи цінні тим, що дають змогу проводити аналіз, без розмолу зерна, тобто зберігаючи його для посіву, але апаратура складна, включає свинцевий захист і дистанційне керування Створені прибори, в яких для оцінки вмісту азоту (і інших елементів) використовують віддзеркалений спектр інфрачервоного опромінення. Прибори потребують ретельного калібрування великої кількості зразків, у яких вміст азоту визначений за К’єльдалем.
Питання для самоперевірки
1. Як відрізняються види пшениці за чисельність хромосом?
2. Які види стали пращурами сучасних видів пшениці?
3. Які ареали земної кулі є центрами походження пшениці м’якої і твердої , більшості інших видів?
4. У чому суть використання анеуплодії для генетичного аналізу і селекції пшениці м’якої?
5. Які символи генів стійкості пшениці до різноманітних видів іржі, борошнистої роси, твердої сажки, генів короткостеблості, генів типу життя?
6. Якими показниками характеризують зерно сильної пшениці?
7. Якими ознакми характеризуються зимостійкі сорти озимої пшениці?
8. Які види залучають до схрещувань з пшеницею м’якою і твердою для різних цілей селекції?
9. Що таке вторинні схрещування?
10. Які сорти пшениці озимої м’якої, твердої створно в Україні?