Сахарная свекла — двухлетнее растение.
В первый год жизни образует корнеплод, во второй — цветоносные побеги (стебли). Отдельные растения в первый же год жизни ускоренно проходят весь цикл развития и дают цветоносные побеги (цветуху). В посевах маточной свеклы при очень ранних сроках сева и пониженных температурах, большом количестве осадков степень цветушности может достигать до 20 % и более, как это было в 1974 г. Повышенная цветушносгь посевов приводит к уменьшению выхода посадочных корнеплодов. При ранней копке и укладке корнеплодов на хранение, высокой температуре в кагатах, поздней посадке маточников некоторые растения («упрямцы») не дают цветоносных побегов, что приводит к уменьшению урожая семян. Много «упрямцев» встречается в посевах безвысадочных семенников, если их выращивают в зонах с очень теплыми зимами, где растения не успевают пройти процесс термоиндукции.
Возможность ускоренного прохождения растениями всего цикла развития и образования цветоносных побегов и семян используется в селекционно-семеноводческом процессе. Селекционеры, создавая определенный температурно-световой режим, «заставляют» растения сахарной свеклы в течение осенне-зимнего периода пройти все фазы развития — от высеянных семян до созревания вновь образовавшихся.
Корнеплод и после плодоношения (образования семян) остается жизнедеятельным и может давать плодоносящие побеги 3—7 лет подряд как многолетнее растение. Это объясняется тем, что на втором году не все почки, имеющиеся в головке корнеплода, трогаются в рост. Некоторые из них долгие годы не прорастают. Это свойство используется селекционерами для поддержания генотипа, то есть для получения семян несколько лет подряд от ценных биотипов.
Корнеплод сахарной свеклы удлиненной конусообразной формы. В зависимости от условий выращивания форма его может изменяться. При кагатировании корнеплоды мешковидной, грушевидной и цилиндрической формы отбраковываются. При повреждении корней вредителями, мелкой вспашке, внесении соломистого навоза происходит разветвление нижней части корнеплода (ветвистость). Такие корнеплоды также непригодны для механизированной посадки.
Свекла — перекрестноопыляющееся (гетерозиготное) растение. При пониженной температуре и большой относительной влажности воздуха возможно самооплодотворение. Это явление используется селекционерами при создании самоопыленных линий.
Пыльца у свеклы переносится главным образом ветром. Она может перемещаться на расстояние 2— 5 км и более. Учитывая это, в хозяйствах семенники различных сортов необходимо высаживать на расстоянии не менее 2—3 км. При выращивании семян кормовой, столовой и сахарной свеклы пространственная изоляция должна быть не менее 10 км.
Растения семенников различаются по количеству и степени развития плодоносящих побегов. По этому признаку они классифицированы на три типа: I — характеризуется наличием одного центрального стебля, более или менее ветвящегося; II — кроме главного центрального стебля, имеет несколько стеблей, отходящих непосредственно от головки корнеплода, однако эти стебли по виду отличимы от центрального и менее мощны; III — формирует несколько стеблей приблизительно одинаковой мощности, отходящих непосредственно от головки корнеплода; для данного типа характерно отсутствие выраженного центрального стебля. Наиболее продуктивны растения III типа. Безвысадочные семенники и семенники, выращенные из мелких корнеплодов, дают преимущественно один стебель. Однако при загущенном выращивании этих растений можно получать большие урожаи семян.
Семенники через 20—30 дней после начала вегетации образуют цветоносные побеги и цветут в течение 20—40 дней. От начала цветения отдельного цветка до окончательного формирования семени проходит около 24—26 дней. Из-за растянутости периода цветения семена созревают неодновременно, что затрудняет определение оптимальных сроков уборки урожая.
У сахарной свеклы встречаются растения с цитоплазматической мужской стерильностью, что широко используется в настоящее время при создании гетерозисных гибридов.
При благоприятных условиях (теплая погода) самое интенсивное цветение наблюдается с 7 до 9 ч, после 10 ч оно почти прекращается. Второй период интенсивного цветения протекает с 14 до 16 ч. Это нужно хорошо знать, чтобы правильно определять сроки искусственного опыления растений.
Во время дождя цветение семенников полностью прекращается, цветки раскрываются только в перерывах между дождями. Летучесть пыльцы во влажном воздухе снижается или отсутствует.
Во время цветения семенники особенно чувствительны к недостатку воды. Нарушение водного режима приводит к изменению ряда важнейших тканей растений, питающих репродуктивные органы, а большая вязкость плазмы затрудняет нормальный ход деления клеток при образовании пыльцы и зародышевого мешка. Если растениям недостает воды, происходит отток к завядшим листьям пластических веществ от молодых побегов и эмбриональных тканей. Это приводит к слабому развитию семян и их дегенерации на ранних этапах эмбриогенеза, что часто наблюдается в южных орошаемых зонах при нарушении режима и норм полива.
Транспирационный коэффициент у семенников свеклы зависит от условий выращивания, биологических форм, возраста растений и составляет около 480—725.
Важным фактором формирования семян хорошего качества является температура. Установлено, что повышенная температура нарушает водообмен даже при полной обеспеченности водой, что связано как с непосредственным воздействием повышенной температуры на свойства и подвижность воды, ультратонкую структуру протоплазмы, так и с опосредствованным — через нарушение основного обмена (Гусев Н. А., 1959; Сулейманов И. Г., 1974). По данным некоторых зарубежных исследователей (Вуд Д., 1980), для получения семян хорошего качества требуется, чтобы средняя температура в период цветения была 15—20 °С (при максимуме 35 °С), во время созревания — 15—20 °С (при минимуме 12 °С). Если семена созревали при температуре 12/5°С (день/ночь), то наблюдалось уменьшение выхода сахара фабричной свеклы, выращенной из этих семян. Когда же созревание протекает в условиях пониженных температур, семена проходят процесс термоиндукции на корню и в посевах фабричной свеклы увеличивается количество цветушных растений.
Продуктивность растения в той или иной климатической зоне зависит в первую очередь от его способности точно и согласованно реагировать на изменение окружающих условий, свойственных этой зоне, и соответственно регулировать свою внутреннюю среду. Это становится возможным потому, что живые биологические системы обладают свойствами в случае необходимости усложнять свою структуру и совершенствовать морфологические, физиологические и анатомические функции.
Исследованиями ВНИС (Гизбуллин Н. Г., Ткаченко В. Д., 1982) установлены существенные различия в анатомическом строении листьев семенников, выращенных в различных климатических зонах. В Киргизии они имели меньшую ассимиляционную поверхность, мелкоклеточную структуру по сравнению с листьями, выращенными в Лесостепи Украины. Например, в опытах, проведенных в Киргизии, высота клеток столбчатой паренхимы была в 1,2—1,8 раза, ширина в 1,3—2,5 раза меньшей, чем у листьев семенников в опытах, проведенных на Украине.
Всхожесть семян является количественным признаком, развитие ее контролируется многими генами, характер взаимодействия которых еще не изучен. Наблюдается большая модификационная изменчивость признака в зависимости от условий выращивания.
Семена, выращенные на юге, по сравнению с семенами, полученными в средней полосе страны, хотя и значительно мельче, но по энергии прорастания и всхожести не уступают последним. Однако, в ряде случаев семена южной репродукции отличаются более высокой энергией прорастания. Так, разница между всхожестью и энергией прорастания семян, выращенных на юге Украины (1981 —1985), составляла 2,6%, а семян со средней полосы республики— 3,3 %. Такая же закономерность установлена в полевых опытах, проведенных в Северо-Кавказском филиале ВНИС (Краснодарский край) и на Уладово Люлинецкой опытно-селекционной станции (Винницкая область) в 1972—1975 гг. Всхожесть семян сорта Ялтушковская односемянная в этих пунктах составляла соответственно 73 и 77 %, энергия прорастания — 71 и 61 %, у Рамонской 06 всхожесть— 84 и 89%, энергия прорастания — 84 и 77 %.
Семена односемянных сортов представляют собой плоды, содержащие преимущественно по одному собственно семени и дающие при прорастании но одному ростку. Ряд сортов-популяций не обладает полной односемянностью. В процессе выращивания семян невозможно повышение степени односемянности сортов. Проблему односемянности можно решать только в процессе селекции.
Условия выращивания материнских растений сказываются на реализации наследственных свойств сортов, то есть вызывают модификационную изменчивость, которая определяется нормой реакции генотипа. Следовательно, в процессе семеноводства мы не улучшаем сорт, а реализуем только возможности, заложенные в нем. Например, выращивая крупные корнеплоды в изреженных посевах маточной свеклы, нельзя передать это свойство через семена фабричной свекле, а выращивание мелких посадочных корнеплодов в загущенных посевах маточной свеклы отрицательно не влияет на продуктивность фабричной свеклы.
Многочисленными исследователями установлено, что по продуктивным свойствам семена инорайонной репродукции не уступают семенам, полученным в местных условиях. Это положение подтвердилось также в опытах, проведенных с новой формой свеклы — гибридом, созданным на мужскостерильной основе.
Следовательно, изменение продуктивности свеклы может произойти только, когда изменение условий внешней среды выходит за пределы, в диапазоне которых обеспечивается выживаемость организмов, а также их репродуктивная способность. В этом случае решающую роль играет генотипическая изменчивость.