Існуючі сорти картоплі не повністю задовольняють вимоги, що до них висуваються. Особливу турботу викликають нестабільність урожайності і її зниження під впливом несприятливих зовнішніх умов, а також у результаті враження хворобамиі шкідниками. Тому перед селекцією висувається низка завдань, які можна розділити на загальні, регіональні і специфічні.
Загальне завдання – створення екологічно пластичних, високоврожайних, стійких до хвороб, шкідників і несприятливих умов сортів, з різними строками дозрівання, з високою харчовою цінністю, з гарними смаковими якостями і придатних для механізованого вирощування.
Одне з регіональних завдань – створення фітофторостійких сортів для тих районів України, де ця конкретна хвороба проявляється щорічно і спричиняє великі збитки пари вирощуванні картоплі. Друге – створення для південної і східної зони України сортів картоплі, придатних для богарного і поливного землеробства в умовах підвищеної температури грунту і повітря, а також двохврожайних сортів з коротким періодом спокою клубенів.
До специфічних завдань селекції треба віднести створення сортів, придатних для промислової переробки на харчові напівфабрикати (картопляна крупка, пюре, сушена картопля і ін.) і готову продукцію (чіпси, помфри, крекери і ін.), а також сортів, що придатні для вирощування з насіння.
У зв’язку з поставленими завданнями розробляються і напрямки селекційної роботи. Створюються високоврожайні сорти, стійкі до фітофторозу, вірусних хвороб, з підвищеним вмістом крохмалю, білку та комплексом інших важливих ознак. Розвиток нових напрямків ускладнило вирішення селекційних програм і поставило вимогу організації проміжнього етапу в роботі, зокрема: одержання спеціальних батьківських форм – носіїв окремих цінних ознак або їх сполучень, які відсутні в культурного виду S. tuberоsum (імунітет до вірусів, фітофторозу, нематоді, колорадському жуку і т.ін.).
Робота по створенню ефективних батьківських форм, так званих напівфабрикатів (донорів) для селекції, проводиться в США, Англії, ФРН, Польщі, Чехії, в Міжнародному центрі по картоплі (Перу), Російській Федерації. В Україні селекція проводиться за всіма важливими напрямками в Інституті картоплярства УААН (смт. Немішаєво, Бородянський р-н., Київська обл.).
Селекція на високу врожайність і харчову цінність. Рівень урожайності і її стабільність – головні показники цінності будь-якого сорту. Ця ознака полігенна, контролюється багатьома домінантними і рецесивними генами. Їх прояв залежить від сполучення різних генів, а також від зовнішніх умов.
Урожай картоплі з куща визначається числом клубенів і середньою масою одного клубеня. При підборі батьківських пар для схрещування необхідно це враховувати, оскільки відомо, що врожайних гібридів більше серед нащадків від урожайних батьківських форм. Оскільки число позитивних за ознакою врожайності трансгресій незначне (1,5 – 1,6%), добори необхідно проводити на великих по об’єму гібридних популяціях.
Поряд з високою врожайністю сорти повинні характеризуватися підвищеною якістю і покращеним хімічним складом клубенів (протеїну 1,8 – 3,2%, крохмалю 14 – 30%, вітаміну С 20 – 30 мг/100 г).
Селекція на підвищений вміст крохмалю і білка в клубенях. Це одне з найбільш важливих завдань. Обидві ознаки полігенні. Оскільки відмічено позитивний зв’язок між крохмальністю батьківських форм і їх нащадків, можна використовувати за донори висококрохмальні сорти, ретельно підбирати батьківськиі пари для схрещування і проводити добори позитвних за вмістом крохмалю трансгреесій. Можна залучати висококрохмальні види картоплі в схрещування з S. tuberosum з наступним проведенням насичуючих реципрокних схрещувань гібридних нащадків.
П.І. Альсмік (Біросуський НДІ картоплярства і плоовочівництва) рекомендує спрямованими міжсортовими схрещуваннями і добором підвищувати крохмальність гібридів S. tuderosum до 20 – 23%, а на більш пізніх етапах генетичного покращення картоплі схрещувати їх з S. demissum або його нащадками, що підвищує вміст крохмалю до 24 – 28%.
Оскільки між вмістом білку і крохмалю немає негативного зв’язку, можна шляхом підбору батьківських пар для схрещування і добору комбінацій створювати високобілкові (2,5%) і крохмальні (24 – 26%) сорти.
Селекція на скоростиглість і стіворення двохурожайних сортів. Ранні і середньоранні сорти встигають відповідно за 50 – 60 і 60 – 80 днів з моменту посадки утворювати товарні клубені, тобто вони більш інтенсивні порівняно з середньостиглими, середньопізніми і пізніми сортами. В сприятливих умовах по врожайності вони мложуть перевищувати більш пізні сорти. Ранні сорти задовольняють потреби споживача в літні місяці. Їх можна вирощувати в зайнятих парах.
Найбільший вихід ранньостиглих гібридів встановлено в схрещуваннях ранніх сортів між собою, але вони низьковрожайні. Для створення скоростиглих і врожайних сортів рекомендується схрещувати ранні сорти з середньоранніми і середньостиглими і підбирати батьківські пари виходячи з тривалості періоду роста і інтенсивності накопичення врожаю. Найбільша кількість ранньостиглих сортів (25 – 35%) виходить при схрещуванні батьківських форм з швидким утворенням сходів (15 – 17 днів), коротким (10 – 12 днів) періодом від сходів до утворення клубенів з інтенсивним накопиченням урожаю.
Для одержання скоростиглих сортів застосовують також міжвидову гібридизацію, шляхом схрещування S. tuberosum з культурними видами S. andigenum, S. rubinii Juz. et Buk., S. phureja. Два останніх вида, як такі що не мають періода спокою в клубенів, використовуються при створенні двохурожайних сортів для деяких південних районів України. Ці сорти повинні бути скоростиглими, високоврожайнимиі мати короткий період спокою клубенів.
Селекція на придатність до промислової переробки. Для одержання різноманітних напівфабрикатів і готової продукції необхідні сорти з відповідними якостями клубенів. При промисловій переробці на чіпси важливий їх біохімічний склад, а саме: більша кількість сухої речовини (більше 20%) і низький вміст редукуючих цукрів (0,1 – 0,3%).
Найбільш раціональний метод перевірки придатності сортів – визначення вмісту редукуючих цукрів на початку і в кінці зберігання і після рекондиционування, а також виготовлення чипсів і інших напівфабрикатів у лабораторних умовах.
Найбільший вихід придатних для вказаних цілей форм спостерігається в нащадків від схрещування батьківських пар, що відповідають цим вимогам. Для створення сортів, придатних для промислової переробки на чіпси, необхідно підбирати батьківські форми за фенотипом (забарвленню чипсів і вмісту редукуючих цукрів), оцінювати нащадків і схрещувати з високоврожайними і висококрохмальними сортами.
Селекція на фітофторостійкість. Хвороба викликається грибом Phytophtora infestans. Збудник має багато рас, чисельність яких може збільшувтися в процесі селекційної роботи. Хвороба особливо сильно пошкоджує сорти в зонах з вологим і помірно теплим кліматом.
Створення сортів картоплі з расоспецифічною стійкістю не мало успіху. Всі сорти в умовах виробництва вражалися, оскільки відбувалося поступове накопичення більш вірулентних рас. Дуже важливо слідкувати за тим, щоб на великих площах не накопичувалися сорти з однаковими генами стійкості до фітофторозу. Крім того, необхідно створювати сорти які сполучають надчутлитвість з польовою стійкчістю, тому що перший тип стійкості зменшує первинну інфекцію, а другий - затримує швидкість розповсюдження хвороби в полі.
Селекція на стійкість до вірусів. Це одне з найбільш важких завдань селекції – створення сортів з комплексною стійкістю до вірусних хвороб. Складність полягає в великій різноманітності вірусів і їх штамів, характер прояву яких змінюється в залежності від зовнішніх умов і сортової специфічності. Вирішальне значення тут має вибір вихідного матеріалу, який обгрунтований на знаннях генетичної природи різноманітних типів стійкості і закономірностей їх спадкування.
Селекція на стійкість до раку. Рак картоплі викликається грибом Synchyrium endobioticum і відноситься до небезпечних карантинних хвороб. На території України виявлені чотири біотипа раку (звичайний і більш агресивні – межгірський, рахівський, буковинський). Усі сорти, що поступають до Державної комісії по сортовипробуванню, повинні бути стійкими до звичайної раси гриба. До неї несприятливі багато селекційних сортів, дикі і культурні види картоплі. Ще недостатньо сортів, стійких до міжгірского і рахівського біотипів раку.
Селекція на стійкість до парші. Хвороба викликається грибом Streptomices scabies і негативно впливає на якості клубенів, їх товарний вигляд. Вражену паршою картоплю не купують тому, що через язви потрапляє вторинна інфекція (гриби, бактерії), які викликають гниття клубенів. При сильному враженні паршою пошкоджуються вічка, що призводить до зменшення схожості, втрат урожаю (до 15 – 20%) і зниження крохмалю в клубенях. Значна частина сортів сприйнятлива до існуючих в природі рас парші.
Найбільш надійний спосіб захисту від хвороби – створення стійких сортів. Старий німецький сорт Гінденбург гомозиготний за стійкістю і при схрещуванні з сприйнятливими сортами дає в нащадків значну кількість стійких форм.
Селекція на стійкість до бактеріальних хвороб. Найбільш шкодочинні з них чорна ніжка і кільцева гниль. Збудники чорної ніжки – Pectobacterium phytophorum, Pectobacterium carotovorum і інші види бактерій. Джерело інфекції – хворі клубені і заражений грунт. Ураження проявляється в загниванні і почорнінні основи стебла, що призводить до загибелі рослини. Заражена бульба загниває і темніє. Кільцева гниль викликається бактеріями Corynebacterium sepedonicum. Хвороба викликає зів’янення рослин і гниття бульб, передається при контакті з хворими клубенями або при їх різанні без дезинфекції ножа. Бактерії з хворих клубенів проникають в сосудисту систему стебел, а потім молодих бульб і зруйновують її. Втрати можуть становити 20 – 45% і більше. Для створення сортів, які б не хворіли обома хворобами, використовують стійкі сорти, культурні і дикі види картоплі.
Селекція на стійкість до картопляної нематоди. Картоплю пошкоджують два вида гельмінта – Globodera rostochiensis (жовта) і Globodera pallida (біла). Жовта нематода представлена патотипами Ro1 – Ro5, біла – Pa1 – Pa3. Нематода розповсюджена в усіх країнах з розвинутим картоплярством. Найбільшої шкоди нематода наносить в умовах помірного клімату. В Україні виявлена лише жовта нематода (патотип Ro1).
Нематода паразитує на коренях і бульбах картоплі. Самки перетворюються в наповнені яйцями цисти, що представляє джерело зараження. Цисти зберігаються в грунті протягом 10 – 17 років, стійкі до нестприятливих умов. Враховуючи можливість появи нових рас нематоди, необхідно створювати сорти, які проявляють надчутливість до розповсюдженого патотипу Ro1 і польовою стійкістю до інших патотипів.
Однак використання стійких сортів призводить до високої мінливості в популяції нематоди і появі нових більш вірулентних патотипів. При постійному вирощуванні стійких сортів їх щільність збільшується, тому на заражених грунтах необхідно застосовувати систему захисних міроприємств: 1) не вирощувти насіневу картоплю; 2) дотримуватися сівозміни, щоб картопля поверталася на заражене поле через декілька років, коли популяція нематоди зменшиться; 3) частіше вирощувати ранні сорти картоплі, а там, де його збирають до середини липня, - щорічно, оскільки самки нематоди не встигають до цього часу закінчити цикл розвитку і утворити цисти; 4) проводити ретельний збір клубенів, щоб у грунті не залишалося картоплі-самосіву, яка підтримує розвиток популяції нематоди; 5) на сильно заражених нематодою полях застосовувати гербіциди; 6) чергувати вирощування стійких і сприйнятливих сортів з урахуванням інфекційного навантаження, щоб запобігти виникненню нових вірулентних рас патотипа при вирощуванні лише стійких сортів.
Селекція на стійкість до колорадського жука. Одни з найбільш небезпечних шкідників картоплі – Leptinotarsa decemlineata, що завезений з Північної Америки в Західну Європу і розповсюдився там в ХХ сторіччі. Його шкодочинність обумовлена великою ненажерлевістю жуків і личинок, що поїдають листки.
Імунних до колорадського жука сортів і видів картоплі немає, але відомі форми з різною ступінню стійкості. Види картоплі різняться за придатністю їх для відкладання яєць жуком. Менше яйцекладок і висока загибель личинок відмічені на рослинах видів S. tariejense, S. chacoense і ін., сортів з високим вмістом глікоалкалоїдів (Пересвіт). Але необхідно слідкувати за вмістом глікоалкалоїдів у клубенях таких сортів. Більш перспективним напрямком селкції на стійкість до колорадського жука вважають використання в гібридизації диких видів S. polyadenium i S. berthaultii Hawk., у яких наявні залозові волоски, які обумовлюють зниження чисельності яйцекладок і виживання личинок жука. У деяких зразків S. berthaultii відмічено низький вміст глікоалкалоїдів у листках.
Селекція на придатність до механізованого збирання при індустріальній технології вирощування. Для машинного збирання придатні сорти з прямостоячим або дещо розлогим бадиллям., компактним розміщенням гнізда, округлими і овальними клубенями, що мають лускоподібну кожуру і м’якоть з ущільненим розміщенням дрібних клітин. За всіма цими ознаками в процесі селекційної роботи проводиться добір. Гібриди з розкиданим або середньорозкиданим гніздом, довгими столонами бракують, оскільки при збиранні такого куща буде втрачена частка врожаю за рахунок порізаних і роздавлених клубенів. Округлим клубеням з лускоподібною кожурою і щільною м’якоттю надаєтья перевага, оскільки вони більш стійкі до механічних ушкоджень і швидко утворюють перидерму на ранах. Крім того, для застосування індустріальної технології важливо створення сортів з прискореними темпами розвитку, особливо в період росту (так званою стартовою інтенсивністю), і підвищеною потужністю куща (без зниження клубнеутворення), що має значення для підсилення їх здатності активно протидіяти бур’янам.
Селекція на стійкість до естремальних умов зовнішнього середовища. В Україні періодично складаються екстремальні умови, що викликають загибель бадилля (пізні приморозки весною до 1 – 1,50С, сильна жара при вирощуванні на півдні).
Для створення холодостійких сортів можна використовувати дикі види, які витримують приморозки до 3 – 70С протягом 6 – 8 год. Для створення жаростійких сортів використовують стійкі до пергріву види картоплі, в яких білок скіпається при темературі більше 580С.
Селекція на створення форм, придатних для генеративного розмноження. Інтерес до розмноження картоплі насінням пов’язаний з відсутністю або дефіцитом посадкового матеріалу, його враженням у процесі вегетації хворобами і шкідниками, що викликають зниження врожайності і погіршення якості клубенів.
Розмноження картоплі генеративним шляхом має низку перваг перед її розмноженням клубенями: 1) високий економічний ефект за рахунок зниження витрат на насіння в 10 – 14 разів, звільнення площі грунту і площі картоплесховищ, економія клубневого матеріалу і зниження витрат на його траспортування; 2) відсутність зараженості справжнього насіння збудниками вірусних, грибкових і бактеріальних хвороб; 3) можливість популяції рослин різноманітних генотипів ефективно протидіяти небезпечним хворобам порівняно з популяцією рослин одного генотипу; 4) насіння може зберігатися при кімнатній температурі 4 – 5 років, а при низькій – до 20 років; 5) витрати насіння на 1 га 100 – 150 г, з 1 га фертильного сорту можна одержати до 150 кг насіння, що достатньо для забезпечення насіневим матеріалом площі посіву 1 – 1,5 тис. га.
В нашій країні цей метод, хоча ним і займалися, починаючи з 30-х років минулого століття, не одержав розповсюдження в виробництві в зв’язку з слабким початковим розвитком рослин, високою засміченістю бур’янами, нестабільністю за низкою господарсько цінних ознак (форма і забарвлення клубенів, довжина столонів і ін.) і низькою врожайністю при використанні насіння від самозапилення в умовах двохрічної культури картоплі.
Для одержання високих урожаїв рекомендується використовувати гібридні популяції від інтерплоїдних або інших типів схрещування з застосуванням розсадної культури (в США – сорт Експлорер) або двохрічної схеми вирощування картоплі (в Китаї, В’єтнамі). Ці популяції повинні бути фенотипічно одноманітними за формою і забарвленням клубенів, стійкими до хвороб і шкідників і по врожайності на рівні кращого батьківського компонента або перевищувати його. Тому необхідні батьківські форми, досить гомозиготні за такими ознаками, як форма клубеня і глибина вічок, щоб утворювати одноманітних нащадків, стійкі до хвороб, з високою комбінаційною здатністю. Материнські форми повинні мати чоловічу стерільність або самонесумісність і мати рясний цвіт. Одержання високогетерозисних нащадків пов’язують з підвищенням його гетерозиготності (в трьохвидової популяції врожайність на 44% вища, ніж у двохвидової). Тому, одна з вимог до батьківських форм – достаня генетична різноманітність.