Карта центров происхождения культурных растений

Селекция – наука о выведении новых сортов и гибридов с.-х. растений, пород животных.

Селекция растений – это наука, насущно необходима сельскому хозяйству. Она имеет длительную историю, свои хорошо разработанные методы, которые дали возможность получить величайшие достижения в создании высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур и ценных пород сельскохозяйственных животных.

Урожай любой сельскохозяйственной культуры определяется не только природно-агротехническими условиями (почва, климат, обработка, удобрения, сроки сева, уход, уборка и т.д.), но и биологическими свойствами растений (сорт и качество семян).

Итогом селекционных работ являются сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов. Сорт растений или порода животных – это совокупность особей одного вида, созданная в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству, морфологическими, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами.

Как и другие отрасли сельскохозяйственного производства, селекция прошла длительный путь развития.

Примитивная селекция

Начав возделывать растения наши древние предки стали отбирать, сохранять и размножать лучшие из них, таким образом осуществляя искусственный отбор и тем самым открывался путь для эмпирической селекции. Она основывалась на простейших методах.

К примеру в северо-западных районах России создание высокорослых форм льна-долгунца происходило на основе длительного применения приема, получившего название сечки. Суть его состоит в отрезании верхушки снопа и использовании на посев семян только этой части. В результат в посев не могли попасть семена низкорослых ветвистых растений (примитивный отбор). Искусственный отбор во многих странах приобретал всё более массовый характер.

В России народная селекция привела к созданию непревзойденных по зимостойкости местных сортов клевера, лучших в мире сортов льна-долгунца, замечательных местных сортов яровой и озимой пшеницы («полтавки, красноколоски, крымки, белоколоски, кубанки»), которые впоследствие были широко использованы для создания селекционных сортов как в СНГ, так и за рубежом.

Народная селекция

Народная селекция, хотя и была ещё лишена научной основы, но вследствие массовости и длительности проведения улучшающих отборов оказала решающее влияние на формирование основных типов современных культурных растений. Так, Пмений, родившийся в канун новой эры, впервые упоминает о виде капусты с утолщенным стеблем. Но лишь примерно через 800 лет появилось описание капусты кольраби и еще через 1200 лет потребовалось для того, чтобы эта культура приобрела современные формы и качества.

Промышленная селекция

Развитие капитализма в конце 18 века в Западной Европе дало важные стимулы к организации сортового семеноводства как доходной статьи капиталистического хозяйства, что привело к возникновению промышленной селекции. В этот период в ряде стран были организованы первые коллекционные питомники. К 1774 году во Франции была основана знаменитая семенная фирма «Вильморен» много сделавшая для первоначального развития селекции.

К этому времени был выполнен ряд важных исследований по ботанике, а также проведены практические работы по селекции. В этой связи прежде всего следует упомянуть исследования Иозефа Готлиба Кёльрейтера, почетного члена С-Петербургской Академии наук, который в период с 1755 по 1806гг в широких масштабах проводил скрещивания. В своих многочисленных трудах, поражающих по сей день точностью и кругозором, Кёльрейтер учитывал практическое значение межвидовой гибридизации и возможность использования эффекта, который мы теперь называем гетерозисом.

В конце 18 века английский селекционер Найт уже применяет скрещивания разных форм гороха и создает новые сорта, получившие распространение в практике. В начале 19 века его соотечественник Патрик Ширреф вывел несколько сортов зерновых культур путем выделения в посевах естественных мутантов. Примерно в тот же период Ф.Галлет впервые применил многократный семейственный отбор. Немецкие селекционеры Рихтер, Паумен и Цимбал в середине 19 века работали по селекции картофеля. Они и другие предопределили повышение крахмалистости этой культуры от 8 до 20% и выше. С 60-х годов прошлого века Вильморен(сын) опираясь на работы отца по рапсу, использовал в селекции сахарной свеклы свой принцип отбора отдельных растений с проведением сравнительной оценки их потомств, т.е. принцип, который по сей день применяется в селекции. Больших практических успехов в селекции пшеницы добился немецкий селекционер Вильгельм Римнау, применивший скрещивание разных типов этой культуры. Кроме того ему в 1888г впервые удалось получить плодовитый гибрид от скрещивания пшеницы с рожью (тритикале). Исключительно практических результатов достиг выдающийся американский селекционер второй половины 19 века и начала 20 века Лютер Бербанк. Применяя метод гибридизации, умело пользуясь многократным отбором, он создал много ценных сортов плодовых, овощных и декоративных культур. В России во второй половине 19 века работал огородник из Петербурга Е.А. Грачев, который на выставках овощных культур и картофеля получил 60 медалей, 10 из которых золотые, а в 1877 году он был избран членом Парижской академии с/хоз-ва, промышленности и торговли. И.В. Мичурин за свою жизнь создал более 300 сортов различных культурных растений.

Научная селекция

Все вышеперечисленные ученые стояли на пороге научной селекции, для чего и необходимо было многие имеющийся научные предпосылки связать в теоретически обоснованную селекционную науку. Огромную роль в понимании эволюционного процесса, в развитии естествознания и селекции сыграла работа Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора (1859) и другие его труды «Изменение домашних животных и культурных растений» (1868), «Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире».

Теория Дарвина – это теория эволюции организмов, основанная на признании естественного отбора в качестве главного движущего и творческого фактора эволюции. Он показал, что на основе наследственной изменчивости человек путем отбора, сохранения и размножения полезных для него организмов т.е. искусственного отбора, создал многочисленные сорта культурных растений. Организмы любого вида постоянно ведут борьбу за существование, включающую их взаимодействия с факторами внешней среды и внутривидовую конкуренцию. Неизбежным результатом наследственной изменчивости организмов в условиях борьбы за существование является естественный отбор, сохраняющий наиболее приспособленные к данным условиям особи. Для научной селекции эволюционно учение Дарвина стало первоосновой. Решающее значение для формирования научной селекции сыграло вторичное открытие в 1900году законов наследственности, сформулированных Г. Менделем еще в 1865 году и возникновение новой науки – генетики. Три исследователя: Г. де Фриз в Голландии, К.Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии – независимо друг от друга и на разных объектах вторично открыли эти законы, которые и легли в основу дальнейшего развития селекции во всей её сложности и многообразии.

 

2. Значение трудов академика Н.И. Вавилова в создании исходного материала для селекции растений. Основные центры происхождения культурных растений по Вавилову.

Один из основоположников научной селекции, академик Николай Иванович Вавилов, считал, что для успешного решения задач селекции, необходимо изучение:

– исходного сортового, видового и родового разнообразия растений и животных;
– влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
– наследственной изменчивости;
– закономерностей наследования при гибридизации;
– особенностей селекционного процесса для самоопыляющихся или перекрестноопыляемых растений.

Это позволяет построить стратегию и тактику искусственного отбора.

Н.И. Вавилов

Любая селекционная программа начинается с подбора исходного материала. Чем он разнообразнее, тем эффективнее будут результаты. Важнейший раздел селекции – учение об исходном материале – фактически был разработан Н.И. Вавиловым и подробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений».

Решая проблему исходного материала, Н.И. Вавилов обследовал многие районы земного шара и выявил территории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и их диких сородичей. В 1920–1930 гг. Н.И. Вавилов вместе с сотрудниками осуществил более 60 экспедиций в 54 страны мира по всем обитаемым континентам, кроме Австралии.

Участники этих экспедиций – ботаники, генетики, селекционеры – были настоящими охотниками за растениями. В результате огромной работы они установили важные закономерности, показав, что не во всех географических зонах культурные растения обладают одинаковым разнообразием. Для разных культур существуют свои центры многообразия, где сосредоточено наибольшее число сортов, разновидностей, разнообразных наследственных отклонений. Эти центры многообразия являются и районами возникновения культурных сортов. Так, у картофеля максимум генетического разнообразия отмечен в Южной Америке, у кукурузы – в Мексике, у риса – в Китае и Японии, у пшеницы и ржи – в Средней Азии и Закавказьи, у ячменя – в Африке. Большинство центров совпадает с древними очагами земледелия. Это в основном не равнинные, а горные районы. Таких центров многообразия Н.И. Вавилов насчитал сначала 8, а в более поздних работах сократил их число до 7.

1. Южноазиатский тропический (Индийский, или Индонезийско-Индокитайский).
2. Восточноазиатский (Китайский, или Китайско-Японский).
3. Юго-Западноазиатский (Переднеазиатский и Среднеазиатский).
4. Средиземноморский.Э
5. Абиссинский (Эфиопский).
6. Центральноамериканский (Южномексиканский, или Среднеамериканский).
7. Южноамериканский (Андийский).

Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.

Наряду с открытием мировых центров происхождения культурных растений Н.И. Вавилов и его сотрудники собрали самую крупную в мире коллекцию растений, которая была сосредоточена в созданном Всесоюзном институте растениеводства (ВИР, г. Ленинград, ныне СанктПетербург), в настоящее время носящем имя Н.И. Вавилова. Эта коллекция в виде семенных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытных станций института. Она является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетики и селекционеры страны, работающие с растениями.

3.

Карта центров происхождения культурных растений

Мировая коллекция растений – ныне крупнейшее национальное достояние, сохраненное сотрудниками ВИРа во время блокады Ленинграда в годы Великой Отечественной войны. Она требует к себе бережного отношения и постоянного пополнения. В коллекции ВИРа насчитывается более 180 тыс. образцов, представляющих 1740 видов растений со всех континентов нашей планеты. В их числе более 39 тыс. образцов зерновых, более 19 тыс. – зернобобовых, почти 30 тыс. – кукурузы и крупяных культур, около 4 тыс. – клубнеплодов, почти 17 тыс. – овощных и бахчевых культур, более 11 тыс. – плодовых и ягодных культур, около 2 тыс. образцов винограда, свыше 9 тыс. образцов субтропических и декоративных растений.

Из 250 тыс. видов цветковых растений человек использует для своих целей около 3 тыс. видов и только 150 видов ввел в культуру.

 

3.Значение трудов Н.И. Вавилова в создании исходного материала для селекции растений. Закон гомологических рядов Н.И. Вавилова в наследственной изменчивости. Н.И. Вавилов придавал большое значение новым гибридным формам. Разнообразие генов и генотипов в исходном материале Н.И. Вавилов назвал генетическим потенциалом исходного материала.