Основные этапы в истории развития селекции. Основные этапы развития селекции растений

Глава 2 ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ СЕЛЕКЦИИ — КиберПедия

Селекция растений является древнейшим видом творческой деятельности человека. Она возникла на заре цивилизации и развивалась одновременно с земледелием и общечеловеческой культурой. По мере возникновения оседлости люди старались отбирать лучшие семена и другие органы для размножения полезных растений, улучшать условия их выращивания вблизи своих поселений. Так началось окультуривание и совершенствование растений, пригодных для употребления в пищу и использования на другие цели в жизни. При этом было подмечено, что от хороших растений потомство получается лучшим, чем от плохих. В последующем введение растений в культуру стало сопровождаться отбором нужных человеку видов и форм растений. По мере накопления опыта окультуривания растений накапливались знания о растениях, отбор стал принимать более осмысленный характер, очень медленно и постепенно разрабатывались и применялись селекционные приемы и методы.

Вся история селекции подразделяется на четыре этапа: примитивную, народную, промышленную и научную селекцию, в результате прохождения которых по словам Н.И. Вавилова она превратилась в эволюцию, направляемую волей человека, науку и специальную отрасль сельскохозяйственного производства.

Примитивная селекция является первым этапом, который начался несколько тысячелетий назад, когда первобытный человек стал обрабатывать землю и выращивать растения. Люди начали отбирать, сохранять и размножать лучшие из них. Благодаря этому под действием естественного отбора и примитивных искусственных отборов происходило постепенное окультуривание таких полезных видов растений, как полба, ячмень, просо, чумиза, бобы, фасоль, перец, лук, увеличивалось внутривидовое разнообразие культурных форм. Земледельцы древности более чем за 10 тыс. лет до н.э. создали многие разновидности пшеницы, овса, сои, гороха, кукурузы, хлопчатника и других полевых культурных растений, выращивали ценные формы винограда, плодовых, овощных, бахчевых, цветочных, лекарственных и других культур. Об этом свидетельствуют раскопки в Египте и Месопотамии, на территории Римской империи, Индии, Китая и других регионов земного шара.

В письменных трудах древнейших мыслителей Колумелы, Варрона, Виргилия, Теофраста за 2000 лет до н.э. и из других, дошедших до нас сведений, известно, что люди применяли искусственное опыление финиковой пальмы для повышения урожайности, использовали другие приемы селекции по нахождению и отбору новых форм. В этих книгах можно найти советы какие отбирать растения, колосья и семена для посева. Благодаря этому этапу селекции, произошло окультуривание современных полезных растений, увеличилось их разнообразие, возникли центры (очаги) происхождения культурных растений, где до настоящего времени сосредоточено наибольшее разнообразие растительного генофонда, представляющего исключительную ценность для пополнения мировых и рабочих коллекций селекционных учреждений.

Народная селекция. Между этапами примитивной и народной селекции трудно найти границу. Однако можно утверждать, что первый этап примитивной селекции начался со времен палеолита (древний каменный век) и продолжался несколько тысячелетий. На его смену постепенно приходил этап более осознанной селекционной работы, продолжавшейся несколько столетий, названный в последствии этапом народной селекции. Этот переход осуществился благодаря росту культуры земледелия, расширению представления о различиях между формами культурных растений и возможностях их использования на благо человека, постепенному совершенствованию приемов искусственного отбора. Получение более ценных форм методом отбора способствовало расширению масштабов его применения и приняло народный характер.

На протяжении всего периода народной селекции во многих странах достигнуты значительные успехи по выведению местных, стародавних сортов различных культур. Под действием естественного и искусственного отборов в определенных почвенно-климатических зонах они стали лучше приспособленными к неблагоприятным условиям произрастания. В зависимости от этого создавались зимостойкие, засухоустойчивые и устойчивые к отдельным болезням сорта. В качестве примера следует назвать известные засухоустойчивые сорта народной селекции яровой мягкой пшеницы Полтавка, Гирка, Улька, Красноколоска и зимостойкие сорта озимой мягкой пшеницы Белоколоска, Сандомирка, Крымка, Высоколитовская, засухоустойчивые сорта твердой яровой пшеницы Черноуска, Белотурка, Арнаутка, Гарновка, Кубанка и др. Долгое время сорта народной селекции занимали большие посевные площади и стали в последствии хорошим исходным материалом для создания селекционных сортов, интродуцировались в другие страны. Так, из Полтавки был выведен знаменитый сорт яровой пшеницы Лютесценс 62. Сорт яровой пшеницы Саратовская 29, полученный методом ступенчатой гибридизации с участием сортов народной селекции и сорта твердой пшеницы Белотурка, стал рекордсменом по посевным площадям (18 млн. га). Завезенные в США засухоустойчивые и жаростойкие сорта ячменя Севастополь и Одесса приобрели большую популярность, высевались в производственных посевах и широко использовались в селекции. На основе гладкоостного сорта Таганрог, завезенного в США еще в 1913 г., создано около 50 сортов многорядного и двурядного ячменя. Большое количество сортов пшеницы в Канаде было выведено на основе русских сортов народной селекции. Выдающиеся в свое время американские сорта яровой пшеницы Маркиз, Китчинер, Гарнет были получены из русских местных сортов.

В дореволюционный период на Одесской, Харьковской, Вятской, Тулунской, Краснокутской селекционных станциях Н.В. Рудницким, П.Н. Константиновым, В.Я. Юрьевым, В.П. Кузьминым была развернута работа по использованию для отбора местных стародавних сортов народной селекции по различным культурам, из которых созданы первые селекционные более ценные сорта ячменя Винер, Нутанс 187, Субмедиум 199, Европеум 353, Юбилейный, Медикум 8955, озимой ржи Вятка, гречихи Богатырь, овса Советский, Московский 315, Лоховский и другие.

Некоторые местные сорта, являющиеся результатом народной селекции, находятся в Государственном реестре и используются для производственных посевов. В Беларуси к таким сортам относятся сорта клевера лугового Минский позднеспелый местный, Слуцкий раннеспелый местный, люцерна Браславльская местная, тимофеевка Белорусская местная, райграс однолетний Ивацевичский местный, лук репчатый Стригуновский местный, слива местная Красная и другие. Местные сорта по ценности и значимости приравниваются к селекционным. Они представляют ценный генофонд для селекции, принимаются меры по их сохранению для широкого использования в коллекционных питомниках исходного материала.

Промышленная селекция. Начиная со средины XVIII столетия, по мере развития капитализма, возникновения рабочего класса, роста городов, появилась острая необходимость увеличения производства продуктов питания для растущего населения и сырья для легкой и пищевой промышленности. Результаты многовековой народной селекции и работы селекционеров-практиков Галлета, Лекутера, Ширефа к этому времени показали большую роль сорта в повышении урожайности и улучшении качества получаемой продукции. В связи с этим интерес к селекции значительно возрос. Для целенаправленной работы по изменению природы растений и созданию новых сортов стали организовываться в Европе и Америке промышленные семенные фирмы и крупные селекционные учреждения. Примером может служить созданная в 1774 под Парижем известная селекционная фирма "Вильморен", которая сыграла большую роль в первоначальном развитии селекции сахарной свеклы. Вильморены начали применять оценку отбираемых растений по потомству. В сравнительно короткий период времени им удалось создать сорта, содержащие почти в 3 раза больше сахара в корнеплодах по сравнению с ранее существующими. Большое значение в развитии селекции имели достижения в области микроскопической техники, систематики растений, изучения строения клетки и открытия ядра, создании клеточной теории, установлении пола у растений и полового процесса при образовании семян, освоении техники получения искусственных гибридов путем скрещиваний.

Научная селекция. В становлении селекции на научную основу решающее значение имела теория эволюции органического мира, обоснованная Чарльзом Дарвином в знаменитом труде «Происхождение видов путем естественного отбора», где были обоснованы три основные движущие фактора эволюции – изменчивость, наследственность и естественный отбор, под действием которых происходят изменения в растительном и животном мире, передаются последующим поколениям и выживают лучшие экземпляры, наилучшим образом приспособленные к условиям обитания. Дальнейшее развитие эволюционная теория получила в его последующих произведениях. Особое значение в теоретическом обосновании селекции как науки имеет работа "Изменение животных и культурных растений в домашнем состоянии", где он обобщил предшествующую практику растениеводов и животноводов по созданию сортов растений и пород животных, подытожил результаты селекции как искусства и подвел под нее научную базу, обосновал теорию искусственного отбора, показал, что человек, применяя искусственный отбор в процессе своей творческой деятельности, изменяет природу культурных растений и домашних животных более быстро и эффективно по сравнению с естественным отбором, создает новые сорта и породы для удовлетворения своих потребностей и даже прихотей по намеченному плану. Так была основана теория селекции как науки в середине XIX века. В последарвиновский период ее становлению способствовало бурное развитие биологической науки. Во второй половине XIX столетия провел свои знаменитые опыты по изучению закономерностей наследования признаков у растений Г. Мендель, И.Д. Чистяков открыл внутриядерные структуры–хромосомы и описал способы деления растительных клеток, В.И. Беляев описал редукционное деление генеративных клеток, в результате которого образуются половые гаметы, С.Г. Навашин создал теорию о кариотипе, открыл двойное оплодотворение у покрытосемянных растений.

Большое значение для теории и практики селекции имели работы И.В. Мичурина, который создал свыше 300 сортов плодово-ягодных культур, обосновал значимость гибридизации географически отдаленных форм растений, выдвинул проблему отдаленной гибридизации и разработал целый ряд методов преодоления нескрещиваемости при отдаленной гибридизации. В это же время в Калифорнии проводил селекционную работу выдающийся американский селекционер Л. Бербанк. Основными его методами явились гибридизация и отбор, с помощью которых он создавал выдающиеся сорта различных сельскохозяйственных культур, в том числе бескосточковую сливу, гигантское ореховое дерево, гибрид абрикоса со сливой и др. Немецкий селекционер В. Римпау в 1888 году получил плодовитый гибрид между рожью и пшеницей, заложив этим самым основу получения новой искусственной зерновой культуры, названной в последствии тритикале.

В ряде стран создавались селекционные опытные станции, в том числе знаменитая Свалёфская селекционная станция в Швеции, Уладово-Люлинецкая, Немерчанская, Верхнячская, Шатиловская в Украине и России. Несколько позже, в начале XX века были организованы Харьковская, Саратовская, Безенчукская, Краснокутская, Одесская, Мироновская, Днепровкая, Ивановская, Новозыбковская, Беняконская опытные станции с отделами селекции, оказавшие своими работами значительное влияние на развитие научной и практической селекции.

Важными вехами в селекции и генетике явились переоткрытия Г. де-Фризом, Корренсом и Чермаком в 1900 г. закономерностей наследственности, опубликованных Г. Менделем еще в 1865 году, обоснования Г. де-Фризом теории мутаций, В. Иогансеном учения о чистых линиях, выявление Нильсоном-Эле полимерного действия генов, открытие Н.И. Вавиловым закона гомологических рядов наследственной изменчивости и разработка учения о центрах происхождения культурных растений, получение первых искусственных мутаций Г.А. Надсоном и Г.С. Филипповым, выделение первых плодовитых капустно-редечных гибридов Г.Д. Карпеченко, выведение В.В. Сахаровым, А.Р. Жебраком и В.Е. Писаревым тетраплоидной гречихи, открытие М.И. Хаджиновым и М. Родсом цитоплазматической мужской стерильности и появление возможности использования линий с ЦМС для получения гетерозисных гибридов кукурузы и других культур.

Исторической вехой в развитии научной селекции следует считать издание в 1897 году Л.Л. Семполовским первого русского пособия по селекции растений под названием «Руководство к разведению семян по улучшению возделываемых растений». Начало преподавания селекции и семеноводства в высших сельскохозяйственных учебных заведениях в России положил профессор Д.Л. Рудзинский, прочитавший в 1903/04 учебном году полный курс лекций по этой науке в Московском сельскохозяйственном институте (ныне ТСХА), основал здесь первую селекционную станцию в 1903 г. и создал с сотрудниками первые селекционные сорта озимой пшеницы Московская 2453, гороха Московский 559, овса Московский 315, льна 806/3 и др.

В 1920 году организована кафедра селекции и семеноводства в Белорусской сельскохозяйственной академии, первым заведующим, который был известный селекционер по льну профессор К.Г. Ренард, автор сортов льна-долгунца Альфа, 0107, 0109, 0120, 0266 и др.

С 1937 года в этом старейшем сельскохозяйственном вузе ведется подготовка агрономов-селекционеров, из которых сформировалась целая армия выдающихся ученых, создавших огромное количество сортов и гибридов всех сельскохозяйственных культур, сыгравших основную роль в повышении урожайности, увеличении валовых сборов растениеводческой продукции и улучшении ее качества в условиях Беларуси.

Глава 3 ДОСТИЖЕНИЯ СЕЛЕКЦИИ

Вышеизложенный материал в очень краткой форме показывает как закладывался научный фундамент селекции. Достижения селекции особенно ощутимо стали проявляться по мере становления и развития сети селекционных научно-исследовательских учреждений в нашей стране и за рубежом.

Среди первых районированных сортов появились такие высокопластичные сорта, как озимая рожь Вятка и Лисицина, яровой ячмень Винер, гречиха Богатырь, ряд местных кряжевых сортов льна-долгунца и клевера, сорт картофеля Лорх, люцерна Зайкевича, яровая пшеница Лютесценс 62,Мелянокус 69, озимая пшеница Украинка и другие.

Создателями этих и других сортов были известные выдающиеся селекционеры Н.В. Рудницкий, П.И. Лисицин, А.Г. Лорх, П.Н. Константинов, В.Я. Юрьев. Вклад В.Я. Юрьева в развитие селекции состоит не только в создании ряда сортов, но и в том, что выпущенный им учебник по селекции и семеноводству выдержал три издания и являлся основным в странах центральной и восточной Европы, на смену которому в начале 70-х годов дважды издавался учебник академика Г.В. Гуляева и профессора Ю.Л. Гужова. В настоящее время появилась необходимость издания данного учебника с изложением селекционно-семеноводческой теории и практики применительно к условиям Республики Беларусь и сходных регионов других стран.

Прогресс селекции тесно связан с разработкой новых более эффективных методов селекционной работы. Разработка и применение французским селекционером Луи Вильмореном метода индивидуального отбора при селекции сахарной свеклы в средине XIX столетия позволило повысить в создаваемых сортах этой культуры содержание сахара до 16-18% за сравнительно короткий исторический период. Теоретическое обоснование В. Иогансеном учения о генотипе и фенотипе, наследовании признаков в популяциях и чистых линиях способствовало более широкому использованию индивидуального отбора в качестве основного метода селекции во многих селекционных учреждениях различных стран.

Многочисленные научные экспедиции в различные регионы земного шара, сбор образцов культурных и диких полезных растений позволили Н.И. Вавилову разработать учение о центрах происхождения культурных растений, сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости, создать мировую коллекцию Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства (ВИР), обосновать эколого-географическую классификацию сортов сельскохозяйственных культур. Его труды явились огромным вкладом в развитие науки и создание ценного генофонда исходного материала для селекции. В результате непосредственного использования образцов мировой коллекции выведено свыше 300 районированных сортов различных сельскохозяйственных культур.

В создании свыше 70% ныне существующих сортов принимали участие также образцы коллекции ВИР. Из нее выделены источники и доноры скороспелости, короткостебельности, засухоустойчивости, зимостойкости, холодостойкости, устойчивости к болезням и вредителям, более высокого содержания полезных питательных веществ в получаемой продукции, высоколизиновые образцы ячменя, кукурузы, безэруковые и низкоглюкозинолатные образцы рапса, ракоустойчивые и нематодоустойчивые виды картофеля, вилтоустойчивый хлопчатник, панцирные и устойчивые к белой гнили образцы подсолнечника, безалкалоидной и нерастрескивающийся люпин, неосыпающиеся и усатые (безлисточковые) формы гороха.

Разработка и успешное использование А.П. Шехурдиным и В.Н. Мамонтовой метода сложной ступенчатой гибридизации в Саратовском НИИСХ Юго-востока позволили поднять селекцию яровой пшеницы на новый уровень и создать ценные по комплексу полезных признаков сорта Альбидум 24, Стекловидная 1, Саратовская 29 и другие.

Применение этого метода академиком П.П. Лукьяненко в Краснодарском НИИСХ позволило поэтапно объединить короткостебельность японских образцов с крупноколосостью и устойчивостью к стеблевой ржавчине итальянского сорта Ардито, скороспелость, засухоустойчивость, устойчивость к листовой бурой ржавчине аргентинского сорта Кляйн 33, высокие хлебопекарные качества американского сорта Канред, зимостойкость и высокоурожайность украинского сорта Лютесценс 17 для получения весьма ценного сорта озимой пшеницы Безостая 4, из которого методом внутрисортового отбора получен знаменитый сорт Безостая 1 – шедевр мировой селекции.

Нахождение первых безалкалоидных растений желтого, узколистного, белого и многолетнего люпина Р. Зенгбушем, В.С. Федотовым, Н.Н. Ивановым, М.И. Смироновой, Н.И. Шараповым, М.И. Боженовой в конце 20-х и начале 30-х годов ХХ века явилось событием особого агрономического значения и положило начало истории становления новой высокобелковой кормовой культуры.

Открытие цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) М. Родсом и М.И. Хаджиновым у кукурузы дало возможность разработать различные способы получения гетерозисных гибридов этой культуры без кастрации материнских растений (без обрывания метелок). В средине XX столетия были выявлены формы с ЦМС у сахарной свеклы (Ф. Оуэн, 1942), лука (А.К. Дарк, 1943), зернового сорго (Р. Голланд, 1954), найдены источники стерильности кукурузы техасского (Д. Роджерс, 1944) и молдавского (Г.С. Галеев, 1953; М.И. Хаджинов, 1954) типов, позволившие перевести селекцию этих культур на гетерозисную основу.

Выдающихся успехов в селекции подсолнечника на повышение масличности, устойчивости к заразихе, подсолнечной моли и ложной мучнистой росе достигли селекционеры Краснодарского научно-исследовательского института масличных культур имени академика В.С. Пустовойта. За полувековой период работы с помощью индивидуально-семейного отбора масличность созданных новых сортов достигла 53–54% по сравнению 28–33% у ранее возделываемых сортов. Благодаря повышению масличности, устойчивости к вредителям и болезням, использованию гетерозиса у гибридов подсолнечника сбор масла с единицы площади увеличился в 2,5–3,0 раза по сравнению с первыми сортами этого института. Селекция на скороспелость позволила создать сорта пригодные для выращивания в южной и юго-западной части Беларуси, созревающие за 85–90 дней. В последние годы для повышения жизнеспособности растений скороспелых и высокомасличных сортов основным направлением в селекции подсолнечника является создание высокоурожайных гетерозисных гибридов этой культуры. Правильность этого направления подтверждается занесением в Государственный реестр селекционных достижений России 62 гибридов из общего количества 102 культиваров (61%), а в Госреестре сортов Беларуси» весь список представлен 15 гибридами F1 российского, украинского, немецкого происхождения. В Госсортоиспытании находится гибрид Поиск селекции Института генетики и цитологии НАН Беларуси с потенциальной урожайностью 30–35 ц/га семян, содержащих около 50% масла.

Больших успехов в селекции сахарной свеклы достигли селекционеры ВНИИ сахарной свеклы и сахара под руководством академика А.Л. Мазлумова. Созданные в этом институте сорта отличались высокой урожайностью, экологической пластичностью, сахаристостью, относительной засухоустойчивостью и малоцветушностью. Выдающимся примером сочетания таких качеств является сорт Рамонская 06, который длительное время являлся государственным стандартом и широко использовался при создании новых сортов и гибридов, в том числе и односемянных.

Исключительно важное достижение в селекции этой культуры связано с созданием односемянной свеклы украинскими селекционерами О.К. Коломиец, А.В. Поповым, М.Г. Бордонос, И.Ф. Бузановым, В.П. Зосимовичем и др., позволившей обеспечивать посев точного высева и полностью механизировать формирование необходимой густоты посева без ручного прореживания растений в рядках и букетах.

Благодаря этому в настоящее время во всем мире осуществлен переход на создание односемянных сортов и гибридов сахарной и кормовой свеклы. В селекции свеклы широко используются метод полиплоидизации, явление ЦМС и гетерозиса, в результате применения этих методов из 64 занесенных в Государственный реестр Республики Беларусь сортов и гибридов различного происхождения 32 гибрида являются односемянными триплоидами и 31 гибрид – диплоидами, Белорусско-германские гибриды Кавебел, Данибел, Белдан и Манеж имеют триплоидный набор хромосом (3n). В реестре имеется всего лишь один диплоидный сорт Белорусская односемянная 69 (2n = 18).

Использование доминантного гена R (красный гипокотиль) позволило более эффективно проводить определение истинных гибридов, комбинационной способности подобранных пар и процент гибридности получаемых семян без чрезвычайно трудоемких цитологических анализов при скрещивании тетраплоидных и диплоидных компонентов для получения триплоидов.

В наибольшей степени могущество селекции проявилось в кардинальном преобразовании наследственной информации растений с помощью методов мутагенеза, полиплоидии и отдаленной гибридизации. Благодаря проведению межвидовой гибридизации яровой твердой пшеницы с сортами озимой мягкой пшеницы академик Ф.Г. Кириченко с сотрудниками впервые в мировой практике создали сорта озимой твердой пшеницы Мичуринка, Новомичуринка, Янтарная, Одесская, Юбилейная, Парус и Коралл, которых ранее не существовало в природе.

Методом межродовой гибридизации мягкой пшеницы с пыреем, применения возвратных скрещиваний и направленного отбора академику Н.В. Цицину удалось создать первые плодовитые пшенично-пырейные гибриды озимой и яровой пшеницы и вывести сорта озимой пшеницы ППГ-186, ППГ-599 и яровые сорта ППГ-172, Восток и Грекум 114.

Особое место в истории селекции занимает создание человеком новой зерновой культуры – тритикале путем получения плодовитых ржано-пшеничных и пшенично-ржаных амфидиплоидов. Неоценимый вклад в эту работу внесли такие известные селекционеры как В. Римпау (1888), А.И. Державин (1933), В.Е. Писарев (1941), А.Ф. Шулындин (1970), И.А. Гордей (1984) и другие.

К выдающимся достижениям следует отнести создание академиком В.Н. Ремесло такого шедевра мировой селекции как сорт озимой пшеницы Мироновская 808 методом трансформации ярового сорта Артемовка в озимый.

Получение первых образцов неосыпающегося гороха А.Я. Розенталем (1965) и сорта Неосыпающийся 1 А.М. Шевченко (1978) положило начало новому направлению в селекции этой культуры на неосыпаемость семян.

На Беняконской сельскохозяйственной опытной станции (ныне Гродненский зональный НИИР) в послевоенный период А.М. Богомоловым создан весьма пластичный диплоидный сорт озимой ржи Беняконская, который в свое время занимал рекордные посевные площади, превышающие 1 млн. гектаров.

Достижения белорусских селекционеров позволили обеспечить сельскохозяйственное производство по большинству возделываемых культур собственными сортами, которые в наибольшей степени соответствуют условиям Республики Беларусь и являются более адаптивными.

В Белорусском научно-исследовательском институте земледелия и селекции (ныне Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию) благодаря успехам Героя социалистического труда, профессора Н.Д. Мухина впервые в мире создан и доведен до районирования тетраплоидный сорт озимой ржи Белта, а затем им и его учениками созданысорта Пуховчанка, Верасень, Игуменская, Сябровка, Спадчына, Завея 2, Полновесная, отличающиеся более крупным зерном, повышенной урожайностью, мощностью развития и другими положительными качествами. Экологически пластичными и высокоурожайными являются и диплоидные сорта этой культуры: Радзима, Калинка, Ясельда, Зубровка, Зарница, Талисман, Бирюза, Лота и Алькора, ценность которых заключается не только в преимуществе по урожайности перед другими сортами, но и в том, что они являются носителями рецессивной короткостебельности. Перевод таких сортов на тетраплоидную основу позволит устранить невыравненность стеблестоя, характерного для вышеперечисленных районированных сортов этой группы. Прогресс селекции ржи в последние годы связывается с созданием гетерозисных гибридов этой культуры. В 2006 году в Госреестр включен первый гибрид белорусской селекции F1 Лобел 103, потенциальная урожайность которого превышает 100 ц/га полноценного зерна. Средняя урожайность его за 2004–2006 г.г. на Молодечненской сортоиспытательной станции составила 99,8 ц/га с колебаниями по годам от 84,0 до 108,3 ц/га. В 2008 году включен новый гибрид F1 Лобел-203.

По озимой пшенице наиболее интенсивно стала проводиться селекционная работа в Научно-производственном центре НАН Беларуси по земледелию с начала 80-х годов под руководством доктора с.-х. наук И.К. Коптика. Первый сорт белорусской селекции Березина районирован в 1985 году и пришел на смену единственного районированного украинского сорта Мироновская 808 селекции академика В.Н. Ремесло. После Березины районированы и занесены в Государственный реестр сорта Сузорье, Капылянка, Гармония, Каравай, Былина, Легенда и Веда созданная, профессором К.В. Коледой в Гродненском ГАУ. Районированные сорта отличаются высокой потенциальной урожайностью, крупностью зерна, хорошими хлебопекарными качествами и зимостойкостью. Максимальная урожайность сорта Сузорье в 1993 году на Витебской государственной сортоиспытательной станции достигла 81,5 ц/га, содержание белка до 15,3%, клейковины до 28,5%, масса 1000 семян составляет 45–50 г, критическая температура вымерзания на уровне узла кущения –170С. Средняя урожайность лучшего сорта стандарта Капылянка за 2006-2008 г.г. госиспытания на Щучинском сортоучастке составила 87,4 ц/га. Максимальная урожайность по этому сорту 105,4 ц/га получена на Гродненском ГСУ в 2005 году. Такого уровня урожайности достиг новый сорт Зарица при средней урожайности за 3 года 83,3 ц/га на этом же госсортоучастке.

Из районированных сортов яровой пшеницы в Институте земледелия и селекции НАН Беларуси под руководством В.Е. Росенковой создана Белорусская 80 (1983). В последнее десятилетие под руководством академика С.И. Гриба созданы и внесены в Госреестр новые сорта Виза (1998), Ростань, Дарья (2002) и сорт Рассвет (2004), потенциальная урожайность которого в 2004 году на Щучинском ГСУ достигла 85,6 ц/га при средней урожайности на этом сортоучастке и Мозырской СС за 2004 – 2006 г.г. составила 74,2 и 74,4 ц/га зерна соответственно.

Честь создания первого белорусского сорта озимой тритикале Дар Белоруссии методом индивидуально-семейного отбора из комбинации яровой мексиканской линии Армадилло × озимый сорт АД-206 принадлежит также В.Е. Росенковой. В настоящее время в научно-практическом центре НАН Беларуси по земледелию работает лаборатория селекции тритикале. Под руководством С.И. Гриба созданы и включены в Госреестр озимые сорта Михась, Мара, Идея, Дубрава, Рунь, Кастусь и сорт Житень Гродненского ГАУ. Новые сорта озимой тритикале характеризуются короткостебельностью, устойчивостью к полеганию, крупным хорошо выполненным колосом и зерном. Максимальная урожайность при государственном сортоиспытании у сорта Михась составила 93,2 ц/га, Мара – 87,1 ц/га. В среднем за 2004–2006 г.г. на Щучинском и Гродненском госсортоучастках урожайность по сорту стандарту Михась составила соответственно 94,5 и 93,3 ц/га, масса 1000 семян у него находится в пределах 43,5–49,0 г, содержание белка в зерне достигает 13,2%, крахмала до 70%, что обеспечивает высокое качество сырья для спиртовой и комбикормовой промышленности.

В результате селекционной работы с яровой тритикале в Госреестр включено 5 сортов, из которых Инесса и Лана являются сортами белорусской селекции. В среднем за 2004–2006 г.г. сорт Лана на Щучинском ГСУ сформировал урожайность 74,0 ц/га, а максимальная достигала 95,4 ц/га в 2005 г., что указывает на высокую потенциальную возможность и большую перспективу использования этой культуры для производства высококачественного зернофуража с содержанием белка до 13–18%.

В селекции ярового ячменя особенно больших успехов достигли белорусские селекционеры С.И. Гриб, М.А. Кадыров, И.И. Мельник, Ф.Н. Батуро, А.С. Данилов, М.А. Прыгун, и другие. На смену возделываемых в Беларуси немецких сортов Альза, Эльгина, Надя, французского Мами, шведских Ида, Ирьяр, Роланд и широко распространенного российского сорта Московский 121 (Э. Д. Неттевич, 1978), стали выходить в районирование с 1985 года сорта указанного коллектива селекционеров Научно-производственного центра НАН Беларуси по земледелию Зазерский 85, а затем Прима Белоруссии, Тутэйшы, Визит, Гостинец, Гонар, Сябра, Сталы, Бурштын, Дзивосны, Талер, Атаман, Якуб, что составляет 90% от всех районированных сортов, занимавших до 1 млн. га в Республике Беларусь и за ее пределами.

Созданные сорта относятся к интенсивному типу, подразделяются на три группы спелости: скороспелые, среднеспелые и среднепоздние. В зависимости от содержания белка, экстрактивных веществ и пленчатости они подразделяются на кормовые, крупяные и пивоваренные. Наилучшими кормовыми качествами обладают сорта Гонар, Бурштын, Дзивосны и Якуб.

Хорошими крупяными и пивоваренными качествами обладает зерно сортов Гостинец, Сябра и Сталы. Лучшими пивоваренными сортами является Зазерский 85, Атаман, Талер и Бровар. В Государственный реестр, кроме того, включены сорта пивоваренного назначения Баронесса, Тюрингия, Инари, Стратус иностранного происхождения.

Содержание белка в семенах связано не только с генотипом сорта, но и зависит от условий выращивания, поэтому этот показатель колеблется по годам от 11 до 15%. Для получения зерна с высокими пивоваренными качествами необходимо обеспечить технологию возделывания, позволяющую сформировать семена, содержащие не более 12% белка, а для кормового использования наоборот каждый дополнительный процент этого ценного вещества в зерне повышает продуктивность животных на два процента при использовании ячменя на зернофураж.

Селекция овса в Беларуси имела нерегулярный характер, поэтому, кроме сорта Надежный, выведенного на Пуховичском госсортоучастке, длительное время основные площади под этой культурой занимали сорта иностранной селекции Эрбграф, Эндспурт, Кондор. После возобновления селекции этой культуры в Беларуси группой селекционеров (Н.Г. Быстренко, С.П. Халецкий, М.С. Кадырова, и др.) создан высокопродуктивный сорт Буг, районированный по всем областям Беларуси с 1986 года, затем сорта Асилак (1992), Полонез (1996), Богач и Стралец (1998). Наибольшая урожайность за 2004–2006 г.г. получена по сорту Стралец в количестве 61,4–75,4 ц/га, а на Щучинском ГСУ максимальный показатель по этому сорту в 2005 и 2006 г.г. достиг 89,7 и 90,8 ц/га. Более 80 ц/га зерна овса получено на Каменецком ГСУ и Вилейской сортоиспытательной станции, что указывает на большие потенциальные возможности этой культуры. Успешно ведется селекция овса на голозерность. Первыми районированными голозерными сортами явились Белорусский голозерный (1997), Вандровник (1998) и Крепыш (2008). Голозерные сорта по урожайности уступают пленчатым на 25–30%, но в пересчете на голое зерно при вычете 24–30% пленок они приближаются к ним. Тем более, что новый голозерный сорт Вандровник за три года испытаний в среднем превысил Белорусский голозерный на 4,3 ц/га. Максимальная урожайность нового голозерного сорта Крепыш на Молодечненской СС в 2006 году достигла 55,2 ц/га голого зерна, что превышает Вандровник на 5,1 ц/га и указывает на имеющиеся большие возможности повышения этого главного показателя при селекции на голозерность.

Селекция гречихи проводится на двух уровнях плоидности, создаются диплоидные и тетраплоидные сорта. Основные силы селекционеров по гречихе сосредоточены в НПЦ НАН Беларуси по земледелию. Селекционная работа по этой основной крупяной культуре ведется также в отделе селекции зернобобовых и крупяных культур Гомельской государственной областной сельскохозяйственной опытной станции. В результате этой работы все 13 занесенных в Госреестр сорта созданы в этих научных учреждениях Беларуси. Докторами наук Е.Д. Гориной и Т.А. Анохиной, а также А.М. Дорофеевой, И.В. Прохорчик, Е.И. Сотниковой созданы диплоидные сорта Юбилейная 2, Черноплодная, Анита белорусская, Жняярка, Смуглянка и первые районированные тетраплоидные сорта Искра, Минчанка, Свитязянка, Илия, Лена, Александрина. Скороспелые сорта Климовка и Дождик созданы З.И. Евдокименко на Гомельской областной сельскохозяйственной опытной станции. Средняя урожайность в госиспытании перечисленных и новых диплоидных сортов гречихи находилась в пределах 11,4–16,7 ц/га, тетраплоидных сортов Илия и Александрина составила 10,4 и 18,2 ц/га. Однако, по сортоучасткам и годам испытания по всем сортам наблюдаются большие колебания в урожайности, т.е. нестабильность этого главного показателя у гречихи проявляется в значительной степени. Для устранения этого недостатка ведется работа по созданию скороспелых, гомостильных и детерминантных форм.

Гороху, как и другим высокобелковым бобовым культурам, в Беларуси уделяется большое внимание в связи с необходимостью решения проблемы увеличения производства растительного белка.

Самым долголетним сортом белорусской селекции является Устьянская пелюшка, созданная Н.Д. Мастепановым на экспериментальной базе «Устье» возделывается с 1967 года. Он обладает способностью формировать урожайность около 30 т/га зеленой массы. В 1970 году был районирован сорт посевного гороха Зазерский обычного морфотипа с потенциальной урожайностью 2,5 т/га зерна. В дальнейшем в пределах Западного селекцентра селекция гороха была передана в Литовский НИИЗ. По этой причине в районирование стали поступать российские сорта Аист, Мелкосемянный 3, украинские сорта Уладовский 6, Неосыпающийся 1, Труженик, а также Вегетативный желтый из Венгрии, ВСБ 1.132128 из Германии, Богатырь чешский из Чехии и др. Большинство этих сортов в условиях Беларуси оказались сильно полегающими, склонными к израстанию и не обеспечивающими своевременной качественной уборки на семенные цели и зерно.

После возобновления селекции гороха в НПЦ НАН Беларуси по земледелию под руководством докторов наук Н.П. Лукашевич и Л.В. Кукреша в сравнительно короткий срок был создан новый сорт безлисточкового типа Белорусский усатый (Белус), который благодаря наличию многочисленных усиков вместо листочков листа лу

cyberpedia.su

Основные этапы в истории развития селекции

Понятие о селекции. Взаимосвязь селекции с генетикой и другими науками

«Селекция (лат. selectio — выбор, отбор, от seligo — выбираю, отбираю) - 1) наука о методах создания сортов и гибридов растений, пород животных; 2) отрасль с.-х. производства, занимающаяся выведением сортов и гибридов с.-х. культур, пород животных.»

Селекцияне создает новых видов, она лишь разрабатывает способы воздействия на растения и животных с целью изменения их наследственных качеств в нужном для человека направлении .

Селекция является одной из форм эволюции растительного и животного мира,которая подчиняется тем же законам, что и эволюция видов в природе, но естественный отбор здесь частично заменен искусственным отбором.

Селекция играла и играет большую роль в обеспечении населения земного шара продовольствием .

Селекция тесно связанас систематикой, анатомией, морфологией, физиологией, экологией, биохимией, иммунологией, растениеводством, фитопатологией, энтомологией и др. науками, использует их приёмы и методы исследования. Исключительно большое значение для селекции имеют знания биологии опыления и оплодотворения, эмбриологии, гистологии и молекулярной биологии.

По определению Н. И. Вавилова, селекция как наука характеризуется высокой комплексностью : она заимствует от других наук методы и законы о растениях и животных, трансформирует их, дифференцирует в соответствии с конечной задачей выведения сорта, разрабатывает свои методы и устанавливает закономерности, ведущие к созданию сорта (или породы).

Теоретической основой селекции является генетика , основные положения которой стали фундаментом для селекционной практики. Большую роль в селекционной практике играет гибридологический анализ с применением методов математической статистики.

«Современная селекция растений— это научно обоснованная технология управления наследственностью и изменчивостью высших эукариот, позволяющая реализовать социально-экономические, экологические, дизайно-эстетические и другие цели».

Адаптивная система селекции технологизирует достижения как прикладных, так и фундаментальных знаний. Другими словами, селекция выступает в качестве синтетической дисциплины , широко использующей достижения физиологии, биохимии, почвоведения, микробиологии, цитогенетики, экологии и других наук и функционально объединяющей этапы мобилизации генофонда, самой селекции, сортоиспытания и семеноводства, агроэкологического районирования и конструирования агроэкосистем.

Именно синтетическая направленность в развитии селекции как науки позволила ей обеспечить практически непрерывное повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Основные этапы в истории развития селекции

К сведению: На протяжении своей истории человек использовал в пищу более 3 тыс. видов, но известное применение получили лишь 150, а широко распространены 20 и чуть более. В том числе, рис, пшеница, сорго, ячмень, сахарный тростник и т.д. Среди них до 30 % потребляемых продуктов приходится на долю риса.

Уже на заре своей сельскохозяйственной деятельности человек бессознательно проводил селекцию одомашненных растений и животных. Она выражалась, главным образом, в отборе самых продуктивных особей для размножения. Две тыс. лет назад в Древнем Риме были написаны трактаты поэта Вергилия, писателя и агронома Колумеллы, ученого Варрона, где имелись указания, как следует вести отбор растений.

Примитивные земледельцы отличались поразительной интуицией в отношении растений. Об этом свидетельствуют сохранившиеся формы растений, а подчас только есть упоминание в летописях об уникальной форме кукурузы, абрикосах с 70 % сахара , гигантской формы редьки, лимской фасоли (семена крупнее в 100 раз дикой фасоли).

Яркий пример генетических возможностей улучшения сельскохозяйственных растений – кукуруза и пшеница . Изначально длина початка кукурузы достигала около 2 см (5 тыс. лет до н.э.). А современная пшеница (аллополиплоидный гибрид), которая сочетает геномы трех видов (Triticum monococcum L., Aegilops speltoides Tausch., Ae. squarrosa L.), каждый из которых не представляет особой хозяйственной ценности, стал одним из продуктивнейших видов, дающих рекордные урожаи зерна.

Древние селекционеры создали прекрасные сорта плодовых растений, винограда, многие сорта пшеницы, породы домашних животных. Им были известны некоторые современные селекционные приёмы. Например, искусственное опыление финиковой пальмыприменяли в Египте и Месопотамии за несколько веков до н. э.

С развитием земледелия и животноводства искусственный отбор лучших форм приобрёл массовый сознательный характер — появилась народная селекция . В России крестьяне создали сорта пшеницы(Крымка, Белотурка, Полтавка, Гарновка и др.), подсолнечника(Зелёнка, Фуксинка), высокорослые кряжи льна-долгунца(Смоленский, Псковский), сорта клевера (Пермский), яблони (Антоновка , Грушовка) и др., получившие название местных, или стародавних, хорошо приспособленные к местным условиям произрастания. Лучшие сорта хлопчатника СССР и США берут своё начало от форм, происхождение которых связано с культурой майя . В Перу выращивают кукурузу с очень крупным зерном (относится к Куско-группе), созданную много веков назад. В дальнейшем местные сорта и породы были использованы для выведения селекционных сортов и пород .

Развитие капитализма оказало большое влияние на селекционную практику, привело к зарождению промышленной селекции . Во 2-й половине 19 в. повысился интерес к выведению новых сортов растений. В Германии Ф. Ахард заложил основы селекции сахарной свёклы на повышенное содержание сахара и высокую урожайность. Стали известны сорта пшеницы английских селекционеров-практиков П. Ширефа, Ф. Галлета, немецкого учёного В. Римпау. В Европе и Америке были созданы промышленные семенные фирмы, крупные селекционно-семеноводческие предприятия. В 1774 под Парижем основана селекционная фирма «Вильморен», снабжающая семенами всю Францию и экспортирующая их во многие страны. В России организованы Полтавское опытное поле (1884), где изучался сортовой состав пшеницы Верхнячская (1883), Немерчанская (1886) и Уладово-Люлинецкая (1886), опытно-селекционные станции по сахарной свёкле. И. В. Мичурин успешно работал в области селекции плодовых культур. В Швеции создана Свалёвская селекционная станция (1886, ныне институт), сыгравшая большую роль в развитии селекции в Западной Европе. Её сорта овса (Золотой дождь, Победа, Лигово II) и др. культур получили мировую известность. В США опытно-селекционые станции и лаборатории были организованы в каждом штате. Селекцией занимались также семеноводческие компании. Л. Бёрбанк вывел сорта плодовых и декоративных растений. В это же время в США, Франции, Великобритании, Швеции и других странах проводилась большая работа по сбору растительных ресурсов, интродукции растений. Растительные коллекции стали исходным материалом для выведения новых сортов.

Большое влияние на развитие селекции оказали открытия в области ботаники, зоологии, микроскопической техники . С изобретением специальных приборов, инструментов, машин, селекционный процесс всё более механизировался. Несмотря на значительные успехи, промышленная селекция была лишена тех научных предпосылок, которые позволили ей в дальнейшем превратиться в теоретически обоснованную селекционную науку. Селекционеры 18—19 вв. действовали лишь на основании опыта и интуиции, хотя и применяли многие современные методы. Решающую роль в возникновении научной селекции сыграло эволюционное учение Ч. Дарвина, становление и развитие общей генетики, а затем генетики растений и генетики животных, радиационной генетики.

В России началом развития научной селекциисчитается 1903 — год организации Д. Л. Рудзинским при Московском с.-х. институте (ныне Московская с.-х. академия им. К. А. Тимирязева ) селекционной станции, на которой были выведены первые в стране сорта зерновых культур и льна. В 1909—14 созданы Харьковская, Саратовская, Безенчукская, Одесская опытные станции.

В 20—30-е гг. создана сеть новых научно-исследовательских селекционных учреждений, организовано государственное сортоиспытание, проводится сортовое районирование, развернулись большие генетические и селекционные исследования. Открытый Н. И. Вавиловым гомологических рядов закон в наследственной изменчивости, обоснованные им теория центров происхождения культурных растений, эколого-географические принципы селекции, учение об исходном материале растений и иммунитете растений стали широко использовать в селекционной практике. Созданный в 1924 Всесоюзный институт прикладной ботаники и новых культур, преобразованный затем во Всесоюзный институт растениеводства (ВИР), под руководством Н. И. Вавилова становится мировым центром по сбору и изучению растительных ресурсов. Многочисленные коллекции растений ВИРа послужили исходным материалом (генофондом) для многих сортов растений.

Анализ достижений селекциив 50-80-х годах XX столетия свидетельствует также о том, что большинство улучшенных агрономических признаков, обусловивших рост урожайности, имеет полигенный, комплексный характер. Созданы сорта и гибриды с широкой агроэкологической адаптацией, более медленным старением листьев, устойчивостью к полеганию, толерантностью цветков к абортированию в условиях жары и засухи, горизонтальной устойчивостью к болезням и др. Основное внимание в современных селекционных программах уделяется сочетанию высокой потенциальной продуктивности сортов и способности противостоять действию абиотических и биотических стрессоров. В числе основных причин такой ориентации — тенденции к увеличению разрыва между рекордной и средней урожайностью по важнейшим сельскохозяйственным культурам (обычное соотношение 4:1), повышению зависимости величины и качества урожая от применения техногенных средств, а также погодных флуктуации (вариабельность урожайности по годам на 60-80 % обусловлена «капризами» погоды). Следовательно, дальнейшее успешное развитие селекции растений требует использования качественно новых методов, технологий и биологических концепций.

Не вызывает сомнений, что в наращивании производства продуктов питания в XXI веке решающее значение будет принадлежать адаптивной системе селекции, которая сочетает классические и новейшие методы селекции растений.

studlib.info

Одомашнивание как начальный этап селекции. Селекция растений

Тема: «Одомашнивание как начальный этап селекции. Селекция растений»

Задачи:

Дать характеристику одомашниванию, как начальному этапу селекции, изучить центры происхождения культурных растений и домашних животных

Селекция как наука

Селекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.

В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И.Вавилов особо выделял значение:

• Изучение сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас культуры;
• Изучение влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
• Изучение наследственной изменчивости;
• Знание закономерностей наследования признаков при гибридизации;
• Особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей, стратегии искусственного отбора.

Н.И.Вавилов

Селекция как наука

Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов.

Н.И.Вавилов

Центры происхождения культурных растений

Но с позиций лысенковщины, занявшей в то время руководящие позиции в биологической науке России и считавшей, что определяющую роль в создании новых форм играет окружающая среда, эта коллекция была не нужна. Работы по пополнению коллекции были прекращены.

В настоящее время коллекция пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры, в настоящее время в коллекции более миллиона образцов различных видов и сортов растений.

Н.И.Вавилов установил центры происхождения культурных растений , где находится наибольшее видовое и сортовое многообразие культурных растений. Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации, именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводится искусственный отбор и селекция растений.

Н.И.Вавилов

Центры происхождения культурных растений

Центры происхождения

Местоположение

1. Южноазиатский тропический

Культивируемые растения

Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии

Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань

Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия

Страны по берегам Средиземного моря

Абиссинское нагорье Африки

Южная Мексика

Западное побережье Южной Америки

2. Восточноазиатский

3. Юго-Западноазиатский

4. Средиземноморский

5. Абиссинский

6. Центральноамериканский

7. Южноамериканский

Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (50% культурных растений)

Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. (20% культурных растений)

Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений)

Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений)

Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго

Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник

Картофель, томаты, ананас, хинное дерево.

Центры происхождения домашних животных

Древние центры цивилизации являются центрами происхождения различных пород домашних животных, там более длительное время проводится искусственный отбор и селекция животных,.

Основные методы селекции растений

Отбор

Гибридизация

Естественный отбор

Аутбридинг (неродствен-ное скрещивание)

Искусственный отбор

Инбридинг (близкород - ственное скрещивание)

Массо-вый отбор

Индиви-дуальный отбор

Чистая линия – потомство одной гомозиготной самоопыленной особи

Перекрестно-опыляемые растения (рожь, кукуруза, подсолнечник)

Самоопыляемые растения (пшеница, ячмень, горох)

1-3. Искусственный и естественный отбор

1. Массовый отбор для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). Результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

2. Индивидуальный отбор для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). Потомство от одной особи является гомозиготным и называется чистой линией .

3. Естественный отбор играет определяющую роль, так как на любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов окружающей среды.

4-5. Инбридинг, эффект гетерозиса

4. Инбридинг (близкородственное скрещивание ) используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений (например, для получения линий кукурузы). Инбридинг приводит к «депрессии», поскольку рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние!

5. Гетерозис («жизненная сила») – явление, при котором гибридные особи по своим характеристикам значительно превосходят родительские формы.

Этапы получения гетерозисных растений

• Подбор растений, которые дают максимальных эффект гетерозиса (прибавка урожая до 30%)
• Получение путем инбридинга большое количество семян этих растений – двух инбредных линий
• Сохранение линий путем инбридинга и скрещивание линий между собой с целью получения гетерозисных семян, так как при перекрестном опылении эффект гетерозиса затухает

4-5. Инбридинг, эффект гетерозиса

Объясняют эффект гетерозиса две гипотезы:

Гипотеза доминирования - гетерозис зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии: чем больше пар генов будут иметь доминантные гены, тем больше эффект гетерозиса

AAbbCCdd x aaBBccDD

AaBbCcDd

АА х аа

Аа

Гипотеза сверхдоминирования - гетерозиготное состояние по одному или нескольким парам генов дает гибриду превосходство над родительскими формами (сверхдоминирование)

6. Перекрестное опыление самоопылителей

Перекрестное опыление самоопылителей используется с целью получения новых сортов

Например, при создании новых сортов пшеницы поступают следующим образом:

• У цветков растений одного сорта удаляются пыльники
• Растения двух сортов накрываются общим изолятором
• Рядом в сосуде с водой ставятся растения другого сорта
• В результате получают гибридные семена

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов

7. Полиплоидия

Полиплоидия. Полиплоиды – растения, у которых произошло увеличение хромосомного набора, кратное гаплоидному. У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена.

Естественные полиплоиды – пшеница, картофель и др., выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином . Колхицин разрушает веретено деления и количество хромосом в клетке удваивается.

8. Отдаленная гибридизация

Отдаленная гибридизация – скрещивание растений, относящихся к разным видам. Но отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз.

8. Отдаленная гибридизация

В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид . Он скрестил редьку (2 n = 18 редечных хромосом) и капусту (2 n = 18 капустных хромосом). У гибрида 2 n = 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но он стерилен, не образует семян.

С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко получил полиплоид, содержащий 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др.

9-10. Соматические мутации, мутагенез

Использование соматических мутаций .

С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур .

Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование химических мутагенов.

10. Хромосомная инженерия

Методы хромосомной инженерии.

Эффективно используются в селекции растений. Одна группа методов основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков, или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую. На этом основаны методы получения замещенных и дополненных линий, с помощью которых в растениях собираются признаки, приближающие к созданию «идеального сорта».

Очень перспективен метод гаплоидов , основанный на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Например, выращивают из пыльцевых зерен кукурузы гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом, затем хромосомы удваивают и получают диплоидные (10 пар хромосом), полностью гомозиготные растения всего за 2 — 3 года вместо 6 — 8 летнего инбридинга.

Сюда же можно отнести и получение полиплоидных растений в результате кратного увеличения хромосом.

11. Клеточная инженерия, клеточные культуры

Методы клеточной инженерии связаны с культивированием отдельных клеток в питательных средах, где они образуют клеточные культуры . Оказалось, что клетки растений и животных, помещенных в питательную среду, содержащую все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться. Клетки растений обладают еще и свойством тотипотентности , то есть при определенных условиях они способны сформировать полноценное растение.

12. Клеточная инженерия, получение гибридом

Гибридизации клеток, получение гибридом. Например, разработана методика гибридизации протопластов соматических клеток. Удаляются клеточные оболочки и сливаются протопласты клеток организмов, относящихся к разным видам — картофеля и томата, яблони и вишни.

13. Генная инженерия, трансгенные растения

Бактерия Bacillus thuringiensis вырабатывает эндотоксин , разрушающий желудок насекомых и совершенно безвреден для млекопитающих. Из бактерии выделили этот ген и ввели его в в плазмиду почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens . Этой бактерией были заражены кусочки растительной ткани, выращиваемой на питательной среде.

13. Генная инженерия, трансгенные растения

Через некоторое время плазмиды, несущие ген белка-токсина, внедрились в растительные клетки и ген встроился в ДНК растений. Затем из этих кусочков вырастили полноценные растения. Гусеницы насекомых вредителей погибали на этом растении. Описанным путем к настоящему времени получили формы картофеля, томатов, табака, рапса, устойчивые к разнообразным вредителям.

13. Генная инженерия, трансгенные растения

Молекулярные биологи передали винограду ген морозоустойчивости от дикорастущего родственника капусты брокколи. Получение морозостойкого сорта заняло всего год (вместо 30 лет). Трансгенные растения выращивают во многих странах мира. На первом месте по размеру площадей под трансгенными растениями находятся США, Аргентина и Китай. Больше всего земли занимают трансгенные соя, кукуруза, хлопок, рапс и картофель.

Поясните рисунок

Поясните рисунок:

Поясните рисунок:

Повторение

• Какие формы искусственного отбора применимы при селекции растений?
• Какой вид отбора применим к растениям-самоопылителям?
• Приведите два примера перекрестноопыляемых растений.
• Как называется самоопыление перекрестноопыляемых растений?
• Что такое "чистые линии"?
• Как совместить признаки различных сортов самоопыляемых растений?
• Как называется явление повышения урожайности у кукурузы при скрещивании гомозиготных линий, полученных путем самоопыления?
• Почему бесплодны отдаленные гибриды?
• Как можно преодолеть бесплодие отдаленных гибридов?
• Приведите примеры культурных растений, созданных с помощью отдаленной гибридизации.
• Приведите примеры полиплоидных растений.

multiurok.ru

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа

Основы селекции организмов

Все основные культурные растения и домашние животные сформировались в доисторический период. Культивирование растений и приручение животных позволяли обеспечить потребности людей в питании и одежде. Первые попытки одомашнивания животных и выращивания некоторых растений делались более 22 тыс. лет назад. На территории Средней Азии, Закавказья, юга России уже в каменном веке знали пшеницу. Находки археологов в Ираке (горный Курдистан) показывают, что в VII тысячелетии до н. э. здесь возделывали пшеницу – дикую однозернянку. X тысячелетие до н. э. считается началом истории культивирования многих растений и одомашнивания животных.

Домашние животные и культурные растения произошли от диких предков. Человек еще на заре своего становления приручал необходимых ему животных, собирал семена полезных растений и высевал их около своего жилища, обрабатывал землю, а для новых посевов отбирал лучшие семена и коренья. Такое воздействие со стороны человека на условия выращивания вызвало изменения животных и растений, в том числе мутационные. Длительный отбор растительных и животных организмов обусловил появление культурных форм с особыми свойствами, нужными человеку. Однако основная роль в эволюции культурных растений и домашних животных принадлежит мутациям, отбору и селекции – целенаправленному выведению новых сортов растений и пород животных с заданными человеком свойствами.

Характеристика влияния одомашнивания животных и окультуривания растений на естественные биоценозы

• Целенаправленное изменение одомашненных животных и окультуренных растений может привести к возникновению форм, жизнеспособных только в созданных и поддерживаемых человеком биоценозах, например в агроценозах.
• Происходит уменьшение размера популяций диких форм и тем самым их генного набора путем вытеснения из естественных ареалов, превращаемых в культурные ландшафты с агроценозами, так что условия для сохранения диких видов, их эволюции или вымирания, изменяются.
• Создаются условия для наиболее успешного распространения определенных видов, и наоборот, создаются неблагоприятные условия для других видов, вследствие чего видовой состав биоценоза и тем самым условия его эволюции заметно изменяются.
• Целенаправленное или непроизвольное введение или случайный занос новых видов в биоценозы, благодаря чему биоценозы могут выйти из равновесия, вплоть до экологических кризисов.

В настоящее время, учитывая рост населения Земли, требуется увеличение производства сельскохозяйственных продуктов. Решающая роль в выполнении этой задачи принадлежит селекции растений, животных и микроорганизмов.

Селекция – это наука, изучающая биологические основы и методы создания и улучшения пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. 

Селекцией называют также отрасль сельскохозяйственного производства, занимающуюся (с опорой на законы генетики) практическим выведением новых сортов и гибридов культурных растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами.

Порода, сорт, штамм – это искусственно полученные популяции животных, растений, грибов, бактерий с нужными для человека признаками.

В настоящее время селекция ценных для человека организмов обогатилась достижениями генной и клеточной инженерии, а также биотехнологии.

Свойства живых организмов определяются их генотипом, подвергаются наследственной и модификационной изменчивости, поэтому развитие селекции базируется на законах генетики как науки о наследственности и изменчивости. В селекции на практике воплощаются закономерности передачи наследственности и изменчивости организмов.

Теоретической основой селекции является наука генетика, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организмов.

Главными методами селекции являются искусственный отбор, гибридизация, мутагенез и полиплоидия.

biolicey2vrn.ru

Этапы селекционной работы - АгроСборник. Ру

Г.И. Таранухо Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

Селекционная работа  всегда   носит   строго   последовательный характер.  Она  начинается  с  постановки целей и задач,  разработки модели  будущего   сорта,   после   чего   приступают поэтапно   к целенаправленному  сбору,  созданию  и  оценке  исходного материала, испытанию потомств отобранных растений и отбору  лучших  константных семей, номеров и сортообразцов.

Схема селекции  включает  следующие  этапы:

1. Планирование селекционного процесса включает постановку целей и задач,   разработку моделей будущих  сортов,  составление  программ исследований и планов закладки опытов.

2. Создание исходного материала начинается с  привлечения  имеющихся образцов  мировой  коллекции  ВИР  и  других селекционных научных учреждений,  сбора местных сортов и популяций и  получения  новых форм растений различными методами.

3. Выделение  родоначальных  растений  с   необходимыми   фенотипами осуществляется  в  обычных  условиях  и на провокационных фонах в результате тщательной  оценки  изучаемых  объектов  по  прямым  и косвенным признакам.

4. Сравнительное испытание потомств отобранных  растений  проводится по  семьям в селекционных питомниках (СП),  номерам в контрольных питомниках (КП),  сортообразцам в конкурсном (КСИ), экологическом (ЭСИ) и производственном сортоиспытаниях (ПСИ).

5. Государственное сортоиспытание (ГСИ) является завершающим этапом селекции,  при  положительных  результатах  которого  новый  сорт заносится в Государственный реестр сортов и  получает  путевку  в жизнь.

6. Внедрение районированных сортов в производство осуществляется при непосредственном участии и под авторским контролем его создателей через систему семеноводства.

Вопросам развития   селекции   и   семеноводства со   стороны государства уделяется постоянное внимание. Важную роль в становлении селекции  и семеноводства сыграл декрет "О семеноводстве" 1921 года, благодаря  которому  к  1931  году  уже  работало  165  селекционных станций, размножением сортовых семян начали заниматься семеноводческие хозяйства.  Так были заложены основы государственной системы  селекционно-семеноводческой  работы,  охватывающей основные почвенно-климатические зоны.  Правительственное  постановление  1937 года позволило организовать широкую Государственную сортоиспытательную  сеть,  учредить  в  каждом  районе                                                                                 специальные семеноводческие  хозяйства – райсемхозы.  Постановление  1976 года утвердило  создание  селекционных  центров с хорошо оснащенной материально-технической базой, положило начало перевода семеноводства на промышленную основу.

В настоящее  время  в  Республике Беларусь утверждены законы "О патентах на сорта растений" и  "О    семенах",  в   которых регламентирована селекционно-семеноводческая деятельность создателей сортов и потребителей сортовых семян в республике.

agrosbornik.ru

• 
  Определение погоды с помощью растений
• 
  Облепиха культурное или дикорастущее растение
• 
  Кустовые цветущие растения для сада
• 
  Комнатные растения полезные для кошек
• 
  Комнатные растения в уфе адреса
• 
  Картинки экзотических цветов и растений
• 
  Как выглядит растение тещин язык
• 
  Запах каких растений отпугивает мух
• 
  Достижения в области селекции растений
• 
  Гортензия древовидная пересадка взрослого растения
• 
  Какие растения продолжают осенью цвести