Введення в культуру рослин.�Методи селекції рослин
Селекцією рослин називається наука, що вивчає способи створення нових та удосконалення наявних сортів культурних рослин із важливими в практиці ознаками. Розрізняють декілька основних методів селекції: відбір, гібридизація, мутагенез і поліплоїдія.
Штучний відбір - основа селекційного процесу. У комплексі з генетичними методиками відбір дає можливість створювати сорти рослин із заздалегідь зумовленими особливостями. Відбір може бути масовим та індивідуальним.
Гібридизація — процес утворення або отримання гібридів, в основі якого лежить об'єднання генетичного матеріалу різних клітин в одній клітині. У селекції застосовують близькоспоріднене схрещування (інбридинг) і схрещування неспоріднених організмів (аутбридинг)
Близькоспоріднена гібридизація у рослин заснована на штучному запиленні своїм пилком звичайно перехресно-запилюваних рослин
Самозапилення веде до підвищення гомозиготності і закріплення спадкових властивостей. Потомство, отримане від однієї гомозиготної рослини шляхом самозапилення, називається чистою лінією. У особин чистих ліній часто знижується життєздатність і падає врожайність. Але якщо схрестити різні чисті лінії між собою (міжлінійна гібридизація), то спостерігається явище гетерозису — підвищена життєздатність і плодючість в першому поколінні гібридів, яка поступово знижується. Гетерозис пояснюється переходом більшості генів в гетерозиготний стан.
Міжлінійна гібридизація дозволяє підвищити врожайність насіння кукурудзи на 20—30%. Явище гетерозису у рослин можна закріпити при вегетативному розмноженні (бульбами, живцями, цибулинами тощо).
Віддалена гібридизація дозволяє поєднувати в одному організмі цінні ознаки різних видів і навіть родів. Така гібридизація здійснюється насилу, і міжвидові гібриди звичайно безплідні, оскільки утруднена кон'югація хромосом різних видів при мейозі.
Неші (Яблуко+груша)
Особливості рослин як об’єктів селекції
Методи селекції рослин
Масовий відбір являє собою виділення ряду рослин за зовнішніми ознаками без перевірки їх генотипу. Хороші результати в даному випадку відзначаються при високому коефіцієнті успадкування потрібних властивостей. Даний вид відбору ефективний відносно якісних особливостей, контрольованих одним або кількома генами, і рідко дає позитивні результати щодо полігенних якостей з низьким коефіцієнтом успадкування. У цьому випадку затребуваний індивідуальний (методичний) відбір.
Майже всі культурні рослини були отримані людиною внаслідок її прямої діяльності.
Перші культурні рослини появилися з переходом людей на осідлий спосіб життя. За допомогою примітивних знарядь обробки ґрунту люди почали висівати насіння диких рослин. Окультурювання рослин відбувалося внаслідок несвідомого добору і розмноження екземплярів рослин, що мали властивості кращі для людини. Ці екземпляри мали більші плодами і насіннями, кращі смакові якості. Деякі з таких сортів і видів вирощуються і в сучасний час.
З часом селекція стала більш цілеспрямована, відбиралося те насіння, яка давало більший урожай.
Наступним етапом стала багатовікова народна селекція, яка використовувала спільну дію впливу природну та прості способи штучного добору. Було отримані цінні сорти культур. У селекції використовувалися рослини завезені з інших регіонів
Почалися створювати товариства, які займалися продажем сортового насіння. Першою була заснована в 1727 році біля Парижа фірма «Вільморен», яка досі продає сортове насіння. Аналогічні товариства створювалися і в інших країнах.
Систематизація результатів проведених гібридизацій і спроб їх пояснень розпочалося в другій половині XVIII ст.. Були здійснені гібридизації різних видів рослин багатьма вченими. Теорія Дарвіна, яку він запропонував у 1759 році, показала значні можливості щодо змін типу рослин у потрібному напрямі методом безперервного добору.
Праці Менделя дали напрямок експериментальних досліджень спадковості і мінливості. На основі цього данський вчений В. Л. Йогансен у 1903 році сформулював поняття про чисті лінії, у 1909 році ввів основні поняття генетики: ген, генотип і фенотип.
Подолати безплідність міжвидових гібридів вперше вдалося Г. Д. Карпеченку в 1924 р. Він отримав гібрид редьки і капусти з диплоїдним набором хромосом 18 (9 «редькових» і 9 «капустяних»), який був абсолютно безплідний. Для подолання безплідності учений подвоїв число хромосом кожного виду (отримав поліплоїдну форму гібрида), внаслідок чого в каріотипі опинилося 36 хромосом (по 18 «редькових» і «капустяних»). Це створило можливість кон'югації гомологічних хромосом капусти з «капустяними» і редьки з «редьковими». Кожна гамета несла по одному набору хромосом капусти і редьки (9+9 = 18). В зиготі знову виявлялося 36 хромосом. Отриманий міжвидовий гібрид став плодовитим. Таким чином, поліплоїдія е одним із способів відновлення плодючості міжвидових гібридів у рослин
Методи роботи І. В. Мічуріна. Великий внесок в селекцію рослин зробив І. В. Мічурін (1855—1935). В основі його робіт лежить поєднання трьох основних методів: гібридизації, добору і дії умов середовища на гібриди, що розвиваються (їх «виховання» в бажаному напрямі). Велике значення І. В. Мічурін надавав підбору початкових батьківських форм для гібридизації. Він схрещував місцеві морозостійкі сорти з південними. Одержувані сіянці піддавав строгому добору і поміщав у відносно суворі умови. Цим методом отримана яблуня Слов'янка, гібрид Антонівки та південного Ранету ананасового.
Серед методів «виховання» гібридів І. В. Мічуріним розроблений метод ментора. Він полягає у тому, що ознаки гібрида, що розвивається, змінюються під впливом щепи або підщепи. Цей метод застосовувався при виведенні сорту Бельфлер-китайка, оскільки перші гібридні плоди дрібні та кислі. Під впливом живців Бельфлера плоди гібрида в подальшому стали набувати якості Бельфлера. Вплив ментора слід розглядати як зміну домінування в процесі розвитку гібрида.
Широко використовував І. В. Мічурін і віддалену гібридизацію: отримав гібриди малини і ожини, горобини і сибірського глоду тощо. Щоб подолати несхрещуваність при віддаленій гібридизації, Мічурін розробив низку методів.
Метод вегетативного зближення полягає в попередньому щепленні одного виду рослин на іншому; внаслідок цього змінюється хімічний склад тканин, що, напевно, сприяє проростанню пилкових трубок у маточці материнської рослини. Так можна добитися запліднення при гібридизації таких видів, які звичайно не схрещуються. Саме завдяки цьому методу були отримані гібриди груші і горобини, яблуні з грушею, вишні й японської черемхи (церападус), айви з грушею.
Метод посередника полягає в наступному: якщо схрещування між двома віддаленими формами (А і В) не вдається, то підшукують третю (С), яка схрещується з однією з перших двох (наприклад, з А). Здобутий від цього схрещування гібрид (D), що має розхитану спадковість, порівняно легко схрещується з другою з двох спочатку намічених для гібридизації форм (з В). Гібрид D і є «посередником», зв'язуючою ланкою між А і В. Цим методом Мічурін вивів сорт північного персика.
Метод суміші пилку реалізується через використання для штучного запилення суміші пилку декількох сортів батьківського виду і материнської рослини, а іноді ще і з додаванням пилку інших видів рослин.
Озима пшениця Безоста 1, створена академіком П. П. Лук'яненком, має високу врожайність і відмінні борошномельні якості.
Академіком М. В. Цициним отриманий цінний гібрид пшениці і жита — тритикале. Гібрид високоврожайний, стійкий до несприятливих умов середовища і перспективний як кормова і зернова культура.
Колектив селекціонерів, очолюваний академіком В. З. Пустовойтом, добився збільшення вмісту масла в насінні соняшнику до 50% (початкові сорти містили 32—33% масла).
За останні роки завдяки створенню нових поліплоїдних сортів (А. М. Лутков, В. П. Зосимович) різко підвищилися цукристість і врожайність цукрового буряка.
А. М. Лутков
В. П. Зосимович
М. І. Хаджиновим отримані нові гібридні високоврожайні сорти кукурудзи. Генетика і селекція далеко ще не вичерпали всіх можливостей підвищення врожайності культурних рослин.
Л. П. Симиренко — видатний помолог і вчений-садівник — здобув світову популярність. Він був обраний членом-кореспондентом Бельгійського товариства садівників, а в 1895 р. — Почесним членом Французького національного помологічного товариства.
1981 року у Києві на честь Левка Платоновича Симиренка названо вулицю.
Основні напрямки селекції
Селекція спрямована на підвищення врожайності та якості продукції, стійкості до хвороб, шкідників та несприятливих змін зовнішнього середовища (посухостійкість, зимостійкість, стійкість до вилягання), створення сортів, придатних для механізованого вирощування на всіх етапах росту.
Селекція на продуктивність
У результаті селекції отримуються рослини, які дають більший вихід продукції певної ознаки, що залежить від виду рослини. Крім досягнення певної продуктивності, селекція повинна зберегти ці властивості протягом тривалого часу.
Селекція на якість продукції
Селекція спрямована на отримання культур, що дають якісний вихід речовин, на отримання яких здійснюється їх вирощення.
Селекція на стійкість до хвороб і шкідників
Для стійкості до хвороб використовуються два підходи: створення сортів, які тривалий час зберігають стійкість до збудників хвороб або селекція на повну резистентність.
Стійкість до шкідників виробляється на основі морфологічних, фізіологічних або біохімічних чинників, витривалості сортів.
Селекція на посухостійкість
Отримання сортів які можуть витримувати перегрівання і зневоднення та забезпечувати високий урожай продукції за умов посухи.
Селекція на зимостійкість
Озимі культури більш продуктивні, ніж ярі. Проте ризик їх пошкодження, загибелі під дією несприятливих чинників зимою (низькі температури, льодяна кірка, випрівання, вимокання) може привести до зниження продуктивності
Селекція на підвищення холодостійкості
На розвиток рослин може негативно впливати весняне й осіннє похолодання. Для теплолюбних культур особливо небезпечні пізні весняні приморозки в період інтенсивної вегетації. Низькі, навіть позитивні температури восени пошкодити і знизити врожай багатьох культур.
Селекція сортів на підвищення холодостійкості здійснюється майже всіх ярих культур.
Селекція на придатність до технології механізованого вирощування
Для механізованого вирощування культури повинні повинні відповідати певним вимогам. Селекція повинна забезпечити виведення сортів, стійких до вилягання та обсипання. Для деяких культур потрібне насіння, що дає тільки один росток
Селекціонерами часто застосовується метод поліплоїдії і віддаленої гібридизації при створенні нових сортів рослин, зокрема метод автополіплоїдії. У ході цього процесу відбувається збільшення розмірів клітин через збільшення кількості хромосом. Також підвищується стійкість рослин до впливу шкідливих мікробів (вірусів, бактерій, грибків), несприятливих фізичних і хімічних факторів. Доведено, що поліплоїдні організми є більш життєздатними, ніж диплоїдні. 80% нині існуючих культурних рослин є поліплоїдними. До них відносяться зернові культури, овочеві та плодово-ягідні, лікарські, технічні і декоративні рослини, що дають великі врожаї, в порівнянні з диплоїдними аналогами.
У селекції рослин часто застосовують спонтанні мутації. Так, при природній мутації єкземпляра жовтого люпину було отримано кілька сортів солодкого люпину, придатного в якості корму худоби, тоді як початковий вид, що містить алкалоїди, худоба не поїдала. Величезна кількість мутантів характерна для плодових культур. Вони описані як нові сорти або існують в гібридизації з іншими формами.
В даний час в багатьох наукових лабораторіях ряду країн проводяться роботи з отримання індукованих мутацій. Такі мутанти були виділені за допомогою впливу фізичних факторів (наприклад, рентгенівського випромінювання) у деяких злакових культур. Вони відрізняються рядом цінних властивостей: підвищеною врожайністю, збільшенням розміру насіння і ін.