Выявление уровня биологического разнообразия и его сохранение

Для отыскания центров разнообразия и богатства растительных форм Н.И. Вавилов многочисленные экспедиции, которые за 1922…1933 гг. побывали в 60 странах мира, а также в 140 районах нашей страны.

Важно подчеркнуть, что поиски культур­ных растений и их диких сородичей шли не вслепую, как в большин­стве стран, в том числе и в США, а опирались на стройную строгую теорию центров происхожде­ния культурных растений, разработанную Н.И. Вавиловым. Если до него ботаники-географы искали «вообще» родину пшеницы, то Вавилов искал центры происхождения отдельных видов, групп видов пшеницы в различных областях земного шара. При этом особо важно было выявить области естественного распространения (ареалы) разновидностей данного вида и определить центр наибольшего разнообразия его форм (ботанико-географический метод). Чтобы установить географическое распределение разновидностей и рас культурных растений и их диких родичей, Н.И. Вавилов изучал очаги древнейшей земледельческой культуры, начало которой он видел в горных районах Эфиопии, Передней и Средней Азии, Китая, Индии, в Андах Южной Америки, а не в широких долинах крупных рек – Нила, Ганга, Тигра и Евфрата, как утверждали ученые прежде.

В результате экспедиций был собран ценный фонд мировых растительных ресурсов, насчитывающий свыше 250000 образцов. Подобная коллекция была создана и в США, однако она значительно уступала вавиловской коллекции и по числу образцов, и по видовому составу.

Коллекционные образцы, собранные под руководством Н.И. Вавилова, хранились в Ленинграде во Всесоюзном институте растениеводства (ВИРе), созданном Н.И. Вавиловым в 1930 г. на основе Всесоюзного института прикладной ботаники и новых культур (ранее – Отдела прикладной ботаники и селекции, еще ранее – Бюро по прикладной ботанике). В годы Великой Отечественной войны во время блокады Ленинграда сотрудники ВИРа несли круглосуточное дежурство при коллекции семян зерновых культур. Многие сотрудники ВИРа умерли голодной смертью, но бесценное видовое и сортовое богатство, из которого и поныне селекционеры всего мира черпают материал для создания новых сортов и гибридов, было сохранено.

Во второй половине XX столетия были организованы новые экспедиции по сбору образцов для пополнения коллекции ВИРа; в настоящее время эта коллекция насчитывает до 300 тысяч образцов растений, принадлежащим к 1740 видам.

Для хранения исходного материала в живом виде используются разнообразные насаждения: коллекционные питомники, коллекционно-маточные, маточные и производственные плантации. Для сохранения коллекционных образцов используются самые разнообразные методы: хранение семян с периодическим пересевом, хранение замороженных образцов (черенков, почек), поддержание тканево-клеточных культур. В 1976 г. на Кубани было построено Национальное хранилище семян для генофонда ВИРа, вместимостью 400 тысяч образцов. В этом хранилище семена хранятся при строго определенной температуре, позволяющей сохранить всхожесть и предотвратить накопление мутаций, в т.ч. при температуре жидкого азота (–196 °С).

Планомерное изучение мировых растительных ресурсов важнейших культурных растений коренным образом изменило представление о сорто­вом и видовом составе даже таких хорошо изученных культур, как пше­ница, рожь, кукуруза, хлопчатник, горох, лен и картофель. Среди видов и множества разновидностей этих культурных растений, привезенных из экспедиций, почти половина оказались новыми, еще не известными науке. Собран­ная богатейшая коллекция тщательно изучается с применением самых современных методов селекции, генетики, биотехнологии, а также с помощью географических посевов.

Методы	Селекция животных	Селекция растений
Подбор родительских пар	По хозяйственно ценным признакам и по экстерьеру (совокупности фенотипических признаков)	По месту их происхождения (географически удаленных) или генетически отдаленных (неродственных)
Гибридизация: а) неродственная (аутбридинг)	Скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками, для получения гетерозиготных популяций и проявления гетерозиса. Получается бесплодное потомство	Внутривидовое, межвидовое, межродовое скрещивание, ведущее к гетерозису, для получения гетерозиготных популяций, а также высокой продуктивности
б) близкородственная (инбридинг)	Скрещивание между близкими родственниками для получения гомозиготных (чистых) линий с желательными признаками	Самоопыление у перекрестноопыляющихся растений путем искусственного воздействия для получения гомозиготных (чистых) линий
Отбор: а) массовый	Не применяется	Применяется в отношении перекрестноопыляющихся растений
б) индивидуальный	Применяется жесткий индивидуальный отбор по хозяйственно ценным признакам, выносливости, экстерьеру	Применяется в отношении самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии — потомство одной самоопыляющейся особи

остью по сравнению с родителями.

Яндекс.Директ

 

4. Сорт. Классификация сортов по значимости для производства. Требования к сортам и основные направления селекции. Идиотип сорта.

СОРТРАСТЕНИЙ, совокупность растений, созданная в результате селекционной работы и обладающая ценнымибиологическими и хозяйственными свойствами, передающимися по наследству. Сорта бывают местными иселекционными. Местные сорта создаются народными селекционерами с использованием простейших приёмов искусственного отбора; часто служат исходным материалом для научной селекционной работы. Селекционные сорта и гибриды выводят в научно-исследовательских учреждениях на основе современных методов селекции. Целенаправленный отбор ведут как по определённому признаку (продуктивность, качество продукции, устойчивость к вредителям и болезням и др.), так и по комплексу признаков (напр., сочетание высокой урожайности с засухоустойчивостью или жизнестойкостью, с высокой сахаристостью, масличностью и т. п.). Массовым размножением сортовых семян занимаются семеноводческие хозяйства. В плодоводстве в качестве исходного материала используют не семена, а вегетативно размноженные растения. Сортовые саженцы выращивают в питомниках.

Современное сельскохозяйственное производство предъявляет к сорту высокие требования.

Основные из них следующие.

1. Высокая и стабильная по годам урожайность. Сорта должны обладать высокой продуктивностью, хорошо «оплачивать» дополнительные затраты на внесение удобрений и другие агротехнические приемы.

2. Устойчивость к неблагоприятным условиям произрастания. Сорта должны противостоять засухе, пониженным температурам, неблагоприятным условиям перезимовки (для озимых культур) в соответствующих зонах возделывания, где эти свойства определяют устойчивость урожаев.

3. Комплексная устойчивость к болезням и сельскохозяйственным вредителям, которые ежегодно причиняют значительный ущерб урожаю.

4. Приспособленность к механизированному возделыванию. Это требование связано с необходимостью применения комплексной механизации, особенно уборки урожая всех сельскохозяйственных культур.

5. Высокое качество продукции. Сорта должны давать наибольшее количество того продукта, ради которого возделывается та или иная культура (содержание белка, сахара, крахмала, жира, волокна н т. д.).

В соответствии с основными требованиями, предъявляемыми к сортам, признаки и свойства, которыми они должны обладать, также делятся на несколько групп.

1. Свойства и признаки продуктивности: масса зерна одного

колоса и продуктивная кустистость у колосовых культур, масса и число початков на одном растении у кукурузы, число и крупность клубней у картофеля и т. д.

2. Свойства и признаки устойчивости к неблагоприятным условиям произрастания. Способность растений продуктивно использовать влагу и развивать в засушливых условиях мощную корневую систему (важные свойства засухоустойчивости); зимостойкость (свойство противостоять морозу, мощному снеговому покрову, резкой смене температур при зимних оттепелях, ледяной корке и т. д.); устойчивость к неблагоприятным условиям, вызывающим полегание хлебов и др.

3. Свойства и признаки устойчивости к болезням и вредителям. Они могут быть связаны с анатомо-морфологическими, биохимическими и физиологическими особенностями растений. Например, закрытое цветение у некоторых сортов пшеницы уменьшает поражение пыльной головней, наличие панцирного слоя в семянке подсолнечника препятствует поражению ее личинками подсолнечной моли, содержание алкалоида демиссина в растениях некоторых видов дикого картофеля предохраняет его от поедания колорадским жуком н т. д.

4. Признаки, способствующие механизированному возделыванию и уборке урожая. Устойчивость к полеганию (у колосовых культур) обусловлена коротким и прочным стеблем. У кукурузы потерн зерна при комбайновой уборке во многом зависят от высоты прикрепления первого початка: сорта, у которых первый початок расположен более высоко, убираются легче и без потерь. От плотности цветковых и колосковых чешуй зависит устойчивость многих хлебов к осыпанию, а также вымолачиваемость зерна. У некоторых сортов гороха семяножка прочно срастается с рубчиком семени и при полном созревании семена не осыпаются даже при растрескивании бобов. При уборке таких неосыпающихся сортов потери урожая сокращаются в 4—5 раз. Для механизированной уборки фасоли, чечевицы, нута нужны сорта с прикреплением бобов не менее 15—20 см от поверхности почвы. Свойство листопадности у хлопчатника позволяет быстро и без потерь проводить машинную уборку хлопка-сырца. Компактность и глубина расположения клубней у картофеля и бобов у арахиса — важные показатели для механизации уборки урожая этих культур.

5. Свойства и признаки, определяющие высокие качества урожая: стекловидность, содержание белка, выход муки, количество и качество клейковины, объемный выход хлеба и его пористость у пшеницы и ржи; высокий выход н номер волокна, длина элементарных волокон у льна; длина и крепость волокна и отделяемость его от семян у хлопчатника; содержание крахмала, разваримость и вкусовые качества у картофеля; содержание питательных веществ и витаминов, переваримость вегетативной массы у трав и т. д.

Приведенную группировку можно рассматривать как примерную схему, облегчающую анализ сложного комплекса признаков и свойств, которыми должен обладать современный сорт. Многие из признаков и свойств могут быть отнесены к нескольким группам. Так, неполегаемость колосовых культур, обусловленная в основном коротким прочным стеблем, может быть одновременно отнесена к трем группам признаков: продуктивности, устойчивости к неблагоприятным условиям и признакам, необходимым для механизированной уборки урожая. Развитие признаков продуктивности в решающей степени зависит от устойчивости растений к неблагоприятным внешним условиям, поражению болезнями и сельскохозяйственными вредителями.

Все признаки и свойства растения тесно (физиологически) связаны между собой, и характер их проявления зависит от влияния внешних условий. Это необходимо учитывать как при селекционной работе, так и при использовании сорта в производстве. Конкретный комплекс признаков и свойств, которыми должен обладать создаваемый сорт, определяется тремя основными показателями: почвенно-климатическими условиями, для которых предназначается будущий сорт; уровнем агротехники и механизации, при которых сорт будет возделываться в производстве (применение высоких доз удобрений, орошение и др.), и направлением использования культуры (силосное или зерновое кукурузы, пивоваренное или кормовое ячменя, ранний столовый или технический картофель, повторные и пожнивные посевы и т. д.).

Сорт должен обладать комплексом биологических и хозяйственно-ценных признаков и свойств.

По всем культурам в программах селекционных работ применительно к определенным условиям возделывания и требованиям производства разработаны оптимальные модели создаваемых сортов. Так, в программе селекционных работ селекционного центра НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны на период до 1990 г. определены такие основные параметры модели сорта озимой ржи для условий Нечерноземной зоны РСФСР с потенциальной урожайностью 65—70 ц/га: высота растений не более 100— 110 см, прочный и эластичный неполегающий стебель, активная корневая система, хорошо сцепленная с почвой, устойчивость к поражению мучнистой росой, бурой и стеблевой ржавчиной, корневыми и стеблевыми гнилями, отношение массы зерна к общему урожаю (уборочный индекс) не менее 0,5, масса 1000 зерен 32— 33 г и более, число зерен в колосе до 50—52 и более. В Объединении по селекции и размножению ячменя в Хадмерслебене (ГДР) приняты следующие параметры модели сорта этой культуры с потенциальной урожайностью 90—95 ц/га: число продуктивных стеблей (колосьев) к уборке на 1 м² — 1000—1200; число зерен в колосе 20—24; масса 1000 зерен 40—42 г; высота растений 60—65 см; устойчивость ко всем расам мучнистой росы, карликовой и желтой ржавчине.

Сорта сельскохозяйственных растений создаются для возделывания в определенных природных зонах и приспосабливаются отбором к этим или сходным с ними условиям. Поэтому нет и не может быть хороших сортов, одинаково пригодных к возделыванию в разных местностях. Любой, даже самый лучший сорт бывает ограничен определенным ареалом, который для разных сортов может измеряться территорией от одного района и сотен гектаров посевной площади до нескольких десятков областей и многих миллионов гектаров посевной площади. Как правило, хорошие сорта, имея широкую норму реакции генотипа, высокопластичны и могут возделываться на больших площадях в различных почвенно-климатических зонах страны и за ее пределами.

Пластичность сорта определяется его биологической приспособленностью к резкому изменению комплекса условий внешней среды, способностью давать наибольшую продуктивность на фоне высокой агротехники как при благоприятных, так и при неблагоприятных условиях. Примером высокопластичного сорта служит сорт яровой пшеницы Саратовская 29, высеваемый в 19 областях, краях и автономных республиках Поволжья, Зауралья, Сибири и Северного Казахстана, где его урожайность при правильной агротехнике достигает 25—30 ц/га. Растения этого сорта испаряют мало воды, и в то же время их корневая система обладает огромной поглощающей силой. Фотосинтетическая способность у него исключительно высокая.

Классический пример высокопластичных сортов — яровая пшеница Харьковская 46, горох Рамонский 77, гибрид кукурузы Буковинский ЗТВ, картофель Лорх.

Широкие ареалы некоторых сортов обусловливаются не только их выдающимися качествами и пластичностью, но и тем, что в некоторых почвенно-климатических зонах недостаточно хорошо ведется селекционная работа и не создано своих, более приспособленных сортов.

Некоторые сорта хорошо приспособлены к специфическим условиям районов возделывания тех или иных культур и поэтому занимают небольшие посевные площади. Такие сорта часто обладают выдающимися хозяйственно-биологическими свойствами и представляют большую ценность. Например, скороспелые и ультраскороспелые сорта зерновых и овощных культур могут произрастать в северных областях, где мало тепла и очень короткий вегетационный период.

Созданы сорта зерновых и других культур для возделывания на торфоболотных, засоленных и песчаных почвах, в полупустынных и высокогорных районах; Естественно, что ареалы таких сортов сравнительно невелики

ИДИОТИП Совокупность наследственных факторов особи и её специфическая структура. Один и тот же идиотип может привести к появлению разных фенотипов.

5. Мутации, типы мутаций, их использование в селекции растений.