Лекция 3: Исходный материал. Интродукция растений

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. М. КОЗЫБАЕВА

 

 

 

МАЛИЦКАЯ Н.В.

КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

СЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

 

для специальности 5В080100 Агрономия

 

г. Петропавловск

2016 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Северо-Казахстанский государственный университет

Им. М. Козыбаева

Специальность 5В080100 Агрономия

МАЛИЦКАЯ Н.В.

КУРС ЛЕКЦИЙ

По дисциплине

СЕЛЕКЦИЯ И СЕМЕНОВОДСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

г. Петропавловск

2016 г.

Рецензент

Шаяхметова А.С., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, и.о. зав. кафедрой «Сельское хозяйство»

Разработчик:

1. Малицкая Н.В., к.с.-х.н., ст. преподаватель кафедры «Сельское хозяйство»

 

Курс лекций по дисциплине «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур» предназначен для студентов специальности 5В080100 Агрономия. Курс лекций содержит 16 тем в соответствии с рабочей учебной программой. Курс лекций включает список рекомендуемой литературы.

 

Система менеджмента качества СКГУ им. М.Козыбаева

сертифицирована на соответствие требованиям ISO 9001:2008

 

Лекция 1: Селекция и семеноводство, как предмет. Организация и основные направления селекционной работы.

План

1 Понятие о селекции и семеноводстве. Основные методы селекции.

2 Краткая история селекции и организации селекционной работы.

3 Основные направления и достижения селекционной работы

 

1. Селекция – это наука о выведении новых сортов и гибридов с/х. культур. Она неразрывно связана с семеноводством. Она также тесно связана с ботаникой. Теоретической основой селекции является генетика с её закономерностями наследственности и изменчивости организмов.

Семеноводство – есть специальная отрасль с/х. производства, задача которой – реализация достижений селекции и обеспечение хозяйств высококачественными сортовыми семенами, возделываемых в той или иной зоне культур.

Для разработки эффективных методов создания сортов и гибридов необходима дальнейшая более глубокая разработка вопросов теории, важно изучить генетическую и селекционную ценность различных культурных и дикорастущих видов – носителей хозяйственно-ценных признаков, шире использовать возможности биотехнологии и генной инженерии, совершенствовать методы внутривидовой, сложной ступенчатой и отдаленной гибридизации, для чего необходимо выявление и генов и групп генов, контролирующих хозяйственно – ценные признаки, изучить закономерности их наследования, следует установить закономерности взаимодействия генотипа и среды, нужно исследовать генетические и физиолого-биохимические основы явления гетерозиса, а также природу ЦМС. Помимо этого, к важнейшим задачам селекции следует отнести – изучение генетических и физиолого – биохимических основ морозо- и зимостойкости, засухоустойчивости и жаростойкости растений для разработки методов, позволяющих сочетать в гибридных сортах эти важнейшие биологические свойства с высокой продуктивностью. Для зон рискованного земледелия, т.е. для условий Северного Казахстана эти проблемы исключительно важны.

Следует серьёзно побеспокоиться о создании новых, более совершённых экспресс – методов оценки важнейших признаков и свойств на всех этапах селекционного процесса.

Немаловажными являются проблемы иммунитета, объективного подбора родительских пар, создания новых форм растений с помощью мутации, полиплоидии, гаплоидии, клеточной, хромосомной и генной инженерии.

Растения и животные, геном которых изменен путем генноинженерных операций, получили название трансгенных растений и главным результатом применения современных и перспективных биотехнологических методов в сельском хозяйстве многие специалисты считают стабилизацию сельскохозяйственного производства. Биотехнология становится весомым и перспективным фактором развития агропромышленного комплекса.

Для различных зон необходима разработка оптимальных технологий возделывания высокоурожайных семян во все звеньях семеноводства, совершенствовать методы и схемы первичного семеноводства, обратить внимание исследователей на более квалифицированный подбор экологических и агротехнических условий формирования семян высокого класса, продолжить разработку вопросов организации и экономики промышленного семеноводства.

Из изложенного выше, далеко не полного перечня проблем и задач, стоящих перед селекционной теорией и практикой можно судить о масштабности ареалов названий, необходимых исследователю для работы в этой науке и практике.

И для того, чтобы правильно судить о современном состоянии селекции и о перспективах её развития, необходимо хотя бы вкратце ознакомиться с историей формирования этой важной научной дисциплины.

2. Селекция растений – одно из самых разных достижений человека. Понятие и культурное растение сегодня кажется нам само собой разумеющимся. Человеку пришлось пройти длинный и сложный путь, прежде чем удалось превратить дикие растения в культурные формы. Произошло это, по-видимому, более 20 тысяч лет назад. Одним словом, зарождение селекции, а именно отбора нужных типов имеет начало с земледелия; т.е. земледелец смотрел, выбирал, возделывал, размножал, сохранил потомство лучших растений.

Разные культурные растения имеют неодинаковую давность происхождения, т.е., иначе говоря, к первичным культурам относятся полба, ячмень, просо, лён, лук, виноград, оливковое дерево, перец, грецкий орех, абрикос, сорго, хлопчатник, рис, соя, горох, кукуруза, подсолнечник, дыня, арбуз, и др. в том числе и

наши культурные голозёрные пшеницы. Вторичные культуры (рожь, овёс, конопля, кенаф и др.).

В тоже время сахарная свёкла ведёт историю лишь с начала 19 века. Только совсем недавно в СНГ в список культивируемых растений вошла облепиха, руликс, козлятник, горец забайкальский.

В Египте, Месопотамии, Индии, Китая, Римской империи ещё несколько тысячелетий назад были известны простейшие селекции

(Колумелла, Вадрон, Вергилий, Теофраст и др.)

Фонд возделываемых культур на земном шаре исчисляется в 20 тысяч видов, однако наиважнейшее хозяйственное значение приобрели около 250 видов.

История селекции подразделяется на 4 очага: примитивная, народная, промышленная и научная селекция.

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.

История развития селеции на Севере Казахстана

Селекционная работа по яровой пшенице и другим сельскохозяйственным культурам на севере Казахстана была на­чата с момента организации трех областных сельскохозяйственных опытных станций в 1936-1937 годах: Карабалыкской в Костанайской об­ласти, Шортандинской в Акмолинской области и Карагандинской в Ка­рагандинской области. Эти первые опытные станции имели крайне ма­лочисленные кадры селекционеров и очень слабую материально- техническую базу.

В первые годы внимание селекционеров было направлено на изуче­ние разнообразного местного материала. Одновременно изучался и ино- районный коллекционный материал. В селекционном плане проводился отбор, выполнялись различные скрещивания - простые и сложные, близкие и отдаленные.

История селекционной работы на севере Казахстана неразрывно связана с именем талантливого ученого-селекционера, академика В.П.

Кузьмина. Благодаря умелому подходу к изучению исходного материала региона ему удалось определить основные направления в методике селекции ряда сельскохозяйственных культур. Работая на Шортандин- ской опытной станции (ныне РГП НПЦ зернового хозяйства им. Н.И. Караева) В.П. Кузьмину удалось создать 30 сортов различных сельско­хозяйственных культур. Данные сорта в прошлом сыграли большую роль в пищевом балансе бывшего СССР. Это сорта яровой пшеницы - Акмолинка 1, Акмолинка 5, Снегурка, Шортандинка, Целиноградка, Пиротрикс 28, а также озимая рожь - Зима, гречиха - Казахша, подсол­нечник - Шортандинский 41, Люцерна - Шортандинская 2 и ряд сортов картофеля, гороха, рыжика и льна. Позднее на его селекционном мате­риале были созданы новые сильные сорта яровой мягкой пшеницы - Це­линная 20, Целинная 21, получившие широкое распространение в Се­верном Казахстане, Алтае и Сибири. Сорта яровых пшениц, созданные академиком В.П. Кузьминым занимали ежегодно посевные площади бо­лее 3,5 млн. га.

На Карабалыкской опытной станции под руководством селекционе­ра по многолетним травам Ф.М. Моштакова было создано более 10 сор­тов - популяций различных видов трав. Данные сорта были созданы на основе привлечения в селекционную проработку дикорастущей флоры, особенно луговых трав пойм степных рек и долин Ишима, Тобола. Из числа созданных Ф.М. Моштаковым сортов, 7 было районировано. Дан­ные сорта были широко внедрены в сельскохозяйственное производство различных областей Казахстана - это костер безостый степной и Вос­точно-Казахстанский, пырей Карабалыкский 86, регнерия Северо- Казахстанская, люцерна Карабалыкская 18, могар Темирский 110 и жит­няк Карабалыкский 202.

Большой вклад в селекцию яровой пшеницы на Карабалыкской опытной станции внесен селекционером Л.В. Пименовой. За 40-летний (1938-1978 гг.) период работы ею было создано около 20 сортов яровой мягкой и твердой пшеницы - Карабалыкская 1401, Жана-Кызыл, Кара­балыкская 26, Альборубум 50, Лютесценс 33, и многие другие. Сорта Л.В. Пименовой сыграли в свое время немаловажную роль в повышении валовых сборов зерна в Республике Казахстан. Засухоустойчивый сорт яровой твердой пшеницы Карабалыкская 1401 высевался ежегодно на 30 тыс. га.

На Карагандинской опытной станции (бывшее Долинское опытное поле, ныне Карагандинский научно-исследовательский институт растениеводства и селекции) селекционная работа была начата в 1938 году. Всего здесь было создано свыше 80 сортов различных сельскохозяйственных культур - пшеницы, ячменя, проса, многолетних трав, овоще-бахчевых, плодовых культур и картофеля. Селекционная работа по данным культурам была начата и проводилась А.А. Корниловым, С.П. Сорокиным, П.А. Вертелецким, В.С. Пустовойтом,

В.И. Сазоновым, продолжена Я.К. Бычиком, Г.А. Середой и другими. В первые годы здесьбыли созданы сорта пшеницы-Коктынкульская 322, Стахановка 407, Псевдо-Турцикум 73 и Ак-Бидай 636. Весьма продолжительное время (1949-1964 гг.) в Казахстане высевался сорт яровой мягкой пшеницы - Карагандинская, который в дальнейшем был заменен сортом Кзыл-Бас. Широко в свое время был известен сорт ярового ячменя селекции данной станции - Медикум 8955, площадь посева которой достигала 1,5 млн. га. Здесь были созданы и сорта других сель скохозяйственных культур - житняк Долинский 1, могар Карагандинский 24 и Карагандинский 1196. Широко известный сорт эспарцета Песчаный улучшенный на протяжении 40 лет бессменно возделывался в 10 областям Казахстана. Большие успехи были достигнуты бывшими селекционерами Карагандинской опытной станции по созданию сортов зерновых озимы) культур - ржи и пшеницы. Академиком В.С. Пустовойтом и В.И- Сазоновым, был создан сорт озимой ржи - Долинская, а С.П. Сорокиным и П.С Дроздовым - озимой пшеницы Алабасская. Этими селекционерами были созданы сорта проса - Долинское 86, Долинское 155, Долинское 12 I Долинское 3151.

История развития селекции на севере Казахстана имела несколью направлений. На первом этапе (1936-1945) исследования были направлены на изучение исходного материала и создания на его основе сортов, максимально приспособленных к суровым условиям местного климата. На втором (1945 1957) - научно-исследовательские работы были направлены на повышение урожайности новых сортов без учета их технологических качеств. Третий этап селекционной работы (1957-2005) характеризовался не только созданием сортов с высокой продуктивностью, но и созданием сортов с отличными технологическими и хлебопекарными качествами.

3. Конечная цель селекционной работы – создание сорта, обеспечивающего получение в определенных районах устойчиво высоких урожаев при высоком качестве продукции. Причем к сортам одной и той же культуры, возделываемым в разных природно-климатических условиях, могут предъявляться неодинаковые требования, поэтому они должны обладать различными биологическими свойствами. Это главное, стратегическое направление в селекции всех с/х культур.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к таким сортам с учетом условий различных почвенно-климатических зон, возникают задачи селекции:

1 ) на засухоустойчивость (яровая и озимая пшеница, ячмень, овес, просо, гречиха). Особенно часты засухи в Северном Казахстане, где

сосредоточены основные площади посева яровой пшеницы. Трудность выведения засухоустойчивых сортов заключается в том, что высокая урожайность и засухоустойчивость очень редко сочетаются в одном генотипе. Обычно наибольшей засухоустойчивостью отличаются сорта и формы очень экстенсивного типа. Селекция на засухоустойчивость осложняется еще тем, что в различных районах устойчивость растений к недостатку влаги и перегреву обуславливается разными физиологическими механизмами;

2) на зимостойкость

Важная роль в селекции на зимостойкость принадлежит отдаленной гибридизации и полиплоидии. Для районов Северного Казахстана должны быть выведены зимостойкие, высокоурожайные сорта озимой ржи, тритикале и озимой пшеницы, выдерживающие на уровне узла кущения большие минусовые температуры;

3) на холодостойкость

Свойство холодостойкости всходов оказывается очень важным для яровой пшеницы, кукурузе, гречихе, просу в Северном Казахстане. Вследствие слабой холодостойкости указанных культур в отдельные годы наблюдается гибель всходов от весенних заморозков или замедленный рост растений в фазе всходов и связанное с ним снижение урожайности. Иногда за вегетацию сорта не успевают созреть и попадают под осенние заморозки в период созревания (кукуруза);

4) на устойчивость к болезням и вредителям

Теряется 20% и более урожая. Трудность селекционной работы по выведению устойчивых сортов заключается в том, что потеря устойчивости того или иного сорта к тем или иным болезням и вредителям связано с распространением новых рас, многие из которых вирулентные, т.е. активны. Сорт устойчивый в одной зоне, может поражаться в другой. Ржавчина пшеницы в отдельные годы до 1,5-2 раз снижает урожай и качество зерна, т.е. на 40-5-% уменьшает содержание белка, что в сильной степени ухудшает хлебопекарные качества зерна. Корневая гниль, пыльная головня яровой пшеницы, ячменя – путем гибридизации.

При инцухтировании растений кукурузы выделяют устойчивые к пузырчатой головне самоопыленные линии, которые используют для получения устойчивых гибридов;

5) на высокое качество продукции

Необходимо создавать сорта яровой пшеницы, сочетающую высокую урожайность(50-6-ц/га) с большим содержанием белка в зерне (18-19%), высокачественной клейковины и улучшенным аминокислотным составом.

Подсолнечник – 50-60% масла с определенным составом жирных кислот, соотношением липидов, содержания витаминов. Технические

сорта картофеля с большим содержанием % крахмала и белка в клубнях. Высоколизиновые гибриды кукурузы;

6) на лучшую механизабельность

Неполегаемые, устойчивые к осыпанию и в то же время хорошо вымолачивающиеся сорта колосовых, высокое прикрепление нижнего початка и бобов у кукурузы и гороха, односемянные полигибриды сахарной свеклы, компактное расположение клубней картофеля, эластичная и прочная кожура. Занимались этими вопросами ряд выдающихся селекционеров:

Лукьяненко П.П., Ремесло В.Н., Кириченко Ф.Г., Калиненко И.Г., Шулындин А.Ф., Шехурдин А.П., Мамонтова М.Н., Гаркавый П.Н., Хаджинов М.И., ГалеевГ.С., Соколов Б.П., ПустовойтВ.С, Мазлумов А.Х., Лорх А. Г., Букасов С.М., Камераз А.Я.

На юге и юге – западе Казахстана селекционную работу по зерновым культурам начали вести с 1920 года второго тысячелетия (Алматинская селекционная станция), а на севере Казахстана – 1936 года(Шортанды). Видные селекционеры РК: В.П. Кузьмин, Р.А. Оразилиев,О.Г.Шегебаев, Н.Л.Удольская, В.В.Новохатин, В.К. Мовчан, С.Г.Абугалиев, Г.Т. Мейрманов, С.Л. Садуакасов, У.Х.Хасенов, У.М. Сагалбеков.

Литература:

1. Сагалбеков Е.У., Зотова Л.П. Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур, Астана: Издательство Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина, 2015.-258с.

2. Таранухо Г.И. Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: Учебник. – Минск: ИВЦ Минфина, 2009. – 420 с.

3. Ведров Н.Г. Селекция и семеноводство полевых культур: учеб. пособие. - Красноярск, 2008.-300 с.

4. Пыльнев В.В., Коновалов Ю.Б., Березкин А.Н. Практикум по селекции и семеноводству полевых культур: Учебное пособие (практикум). – М.: «КолоС», 2008. – 404 с.

5. Малицкая Н.В., Сыздыкова Г.Т., Аужанова М.А. Семеноводство зерновых культур в Северном Казахстане: курс лекций. - Петропавловск: СКГУ им. М. Козыбаева, 2016.-90с.

Лекция 2: Понятие о сорте

План

1. Определение сорта

2. Требования, предъявляемые к сорту производством.

3. Эколого-географическая систематика растений

 

1. В систематике растений понятия форма и сорт совпадают. Но это совпадение неполное, оно касается лишь ботанического и экологического сходства между ними. Между сортом и ботанической формы имеется коренное различие. Сорт создается в результате производственной деятельности человека. Он является средством с/х производства.

Сортом называют, группу сходных по хозяйственно – биологическим сходствам и морфологическим признакам культурных растений, отобранных и размноженных для возделывания соответствующих природных и производственных условиях с целью повышения урожайности и качества продукции.

Давая определение сорта, важно подчеркнуть следующие основные моменты.

1. Группа растений, составляющих сорт, имеет общее происхождение. Она является размноженным потомством одного или немногих растений.

2. Размножая родоначальные исходные растения, в их потомстве путем отбора добиваются сходства по хозяйственно-биологическим свойствам и морфологическим признакам. Степень этого сходства зависит от исходного материала и методов отбора и может быть различной.

3. Сорт создается для возделывания определенных природных условиях. Он может быть высокоурожайным в одной почвенно- климатической зоне и не иметь преимуществ в других зонах.

4. Сорт создается для возделывания в определенных производственных условиях. Он должен соответствовать достигнутому хозяйствами уровню механизации и культуры земледелия.

5. В соответствующих природных и производственных условиях сорт должен обеспечивать получение устойчивых урожаев высококачественной продукции.

Сорта с/х растений делятся по происхождению и по способам выведения. По происхождению она бывают местные и селекционные. Многие местные сорта очень разнообразны по хозяйственно биологическим свойствам и являются по этому ценным исходным материалом для выведения селекционных сортов. Селекционные сорта отличаются значительно большей выравненностью по морфологическим признакам и хозяйственно- биологическим свойствам.

По способу выведения сорта делятся на сорта- популяции, линейные сорта, сорта-клоны, сорта гибридного происхождения и мутантные сорта.

1. Сортами – популяциями называются сорта, получаемые путем массового отбора перекрестноопыляющихся или самоопыляющихся растений. они наследственно неоднородны. Сорта-популяции самоопылителей, представляя собой в большинстве случаев смесь гомозиготных линий, неоднородны по морфологическим признакам и хоз.-биол. свойствам.

Сорта – популяции перекрестноопылителей благодаря постоянному перекрестному опылению отличаются высокой выравненностью.

Все местные сорта опылителей и сорта перекрёстноопыляющихся культур являются сортами- популяциями.

2. Сортами - линиями или линейными сортами, называются. сорта выведенные путем индивидуального отбора у самоопыляющихся культур. Сорт – линия – это размноженное потомство одного растения, поэтому он отличается высокой выравненностью по всем признакам и свойствам. Под влиянием естественного опыления, механического засорения и мутации сорта –линии постепенно утрачивают свою однородность. К линейным сортам относятся:

Сорта, получаемые путем скрещивания и отбора из гибридных популяций, называют гибридными. Гибридные сорта самоопылителей отличаются меньшей выравненностью, чем сорта-линии.

3. Сорта-клоныполучают путем индивидуального отбора у вегетативно размножаемого растения (картофеля, топинамбура, лука). Сорт-клон –это потомство одного вегетативного размноженного растения и поэтому отличается очень высокой степенью выравненностью. Сорта-клоны изменяются под влиянием естественного мутагенеза.

2. Требования, предъявляемые к сорту производством.

1. Высокая и устойчивая по годам урожайность.

2. Устойчивость к неблагоприятным условиям произрастания.

3. Устойчивость к болезням, сельскохозяйственным вредителям, которые ежегодно наносят значительный ущерб урожаям.

4. Приспособленность к механизированному возделывании.

5. Высокое качество продукции. Устойчивость к различным формам проявления засухи (почвенной атмосферной, комбинированной, весенней и летней); отношение растений к действию низких температур, для озимых растений – различия по зимостойкости; особенности цветения (открытое, закрытое, изменение типа цветения при различной температуре и неодинаковых условиях увлажнения).

6 Устойчивость к различным видам болезней с учетом расового состава паразитов;

7 Устойчивость к повреждению вредителями;

8. Различие по устойчивости полеганию, осыпанию и другим признакам, определяющими приспособленность к механизированной уборке урожая;

9. Различия по биохимическому составу урожая

(изменьчивость содержания белка, сахара, крахмала, масла и т.д.);

10. Отношение к условиям увлажнения (ксерофильный, гигрофильный или мезофильный тип)

3. Эколого-географическая систематика растений

Характеристика растительных форм, установления степени их сходства и различий по названным и многим другим биологическим особенностям дается в результате их эколого-географической группировки. Размноженные географические формы растения всегда произрастают в различающихся условиях и приспосабливаются к ним путем отбора как определенные экологические формы. Поэтому географические формы могут одновременно рассматриваться как экологические.

Основоположник эколого-географической систематики растений – академик Н.И. Вавилов.

Он установил определенные закономерности дифференциации видов на эколого- географические группы.

Каждая эколого –географическая группа характеризуется сходными для всех культур признаками, сформировавшимися под влиянием обора в одних и тех же природно-климатических условиях.

Эколого-географическая систематика дает селекционеру возможность ориентироваться в огромном многообразии культурных растений и помогает отыскать нужные формы и сорта.

В пределах нашей страны произведено эколого-географическое изучение многих культур, выделены и описаны основные экотины, сложившиеся в связи с условиями местообитания и возделывания. Например, для пшеницы ВИР установил следующие основные экологические группы: степная, лесостепная, лесная, западноевропейская, северная, скороспелая, среднеазиатская, горнотаджикская, предгорная азербайджанская.

Изучение культурных растений на основе эколого-географических принципов позволило понять и выяснить роль естественного и искусственного отбора и значение внешних условий формировании различных экотипов. В полном соответствии с учением Дарвина эколого-географическая систематика устанавливает, что эволюция культурных растений во времени и в различных географических условиях связано с производственной деятельностью человека по отбору и возделыванию растений.

Н.И. Вавилов предложил следующую схему внутривидовой систематики культурных растений, основанную на эколого-географических принципах.

Вид - Эколого-географические типы - Ботанические разновидности -Формы и сорта.

В учении Н.И. Вавилова об исходном материале вид растений предстал перед селекционерами как определенная, дискретная, динамическая, морфо-физиологическая система, дифференцированная на географические и экологические типы.

Следовательно, изучение исходного материала в селекции растений необходимо вести на основе дифференцированной эколого-географической систематики видовых систем.

Литература:

1. Сагалбеков Е.У., Зотова Л.П. Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур, Астана: Издательство Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина, 2015.-258с.

2. Таранухо Г.И. Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: Учебник. – Минск: ИВЦ Минфина, 2009. – 420 с.

3. Ведров Н.Г. Селекция и семеноводство полевых культур: учеб. пособие. - Красноярск, 2008.-300 с.

4. Пыльнев В.В., Коновалов Ю.Б., Березкин А.Н. Практикум по селекции и семеноводству полевых культур: Учебное пособие (практикум). – М.: «КолоС», 2008. – 404 с.

5. Малицкая Н.В., Сыздыкова Г.Т., Аужанова М.А. Семеноводство зерновых культур в Северном Казахстане: курс лекций. - Петропавловск: СКГУ им. М. Козыбаева, 2016.-90с.

Лекция 3: Исходный материал. Интродукция растений

План

 

1.Виды исходного материала и способы его получения.

2.Интродукция растений и использование интродуцированного материала.

3.Теория о центрах происхождения культурных растений Н.И. Вавилова.

 

1. Селекционная работа начинается с подбора исходного материала. Исходным материалом в селекции называют культурные и дикие формы растений, используемые для выведения новых сортов.

Различают исходный материал местного происхождения и ин- тродуцированный (рис. 1).

 

К сформировавшемуся исходному материалу относят селекцион­ные сорта и гибриды, собранные в мировой коллекции сельскохозяй­ственных растений, сорта народной селекции, а также дикорастущие формы.

Селекционные сорта более однородны. У самоопылителей и веге­тативно размножающихся культур сорт может быть представлен од­ной линией или клоном, где все растения имеют одинаковый генотип.

Если селекционные сорта не имеют требуемых признаков или обладают рядом нежелательных свойств, то в селекции могут быть использованы стародавние и местные сорта народной селекции, а также дикие сородичи культурного вида.

Сорта народной селекции, как правило, сложны по генетической природе и включают ряд форм, иногда разновидностей и видов. В связи с этим средний урожай по годам колеблется незначительно. Местные сорта народной селекции в настоящее время практически вытеснены селекционными сортами, однако они продолжают слу­жить ценным источником исходного материала. Например, местные сорта льна-долгунца из Пскова и Смоленска послужили исходным материалом для выведения селекционных сортов в Бельгии, Нидер­ландах, Франции и в других странах.

К стародавним сортам могут быть отнесены не только местные народные сорта, но и «перероды» когда-то интродуцированных из других районов сортов.

Из группы дикорастущих растений для улучшения той или иной культуры в селекцию вовлекают преимущественно близкие к ней в таксономическом отношении формы.

Используя для отбора сформировавшийся исходный материал, селекционер не получает новых признаков или их комбинаций, а вы­деляет те, которые уже созданы в процессе длительного естественно­го отбора (дикорастуще формы) или совместного действия искус­ственного и естественного отбора (народные сорта) на основе спон­танно возникающих в природе мутаций и естественной гибридиза­ции. Отбор может быть эффективен и в гетерогенных популяциях уже созданных в процессе научной селекции сортов. Данные сорта обычно гибридного происхождения или созданы путём обработки различными мутагенами. Эти сорта поддерживаются в коллекциях Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вави­лова, а также в коллекциях других селекционных учреждений.

Таким образом, направление селекции, основанное на отборе из естественных популяций дикорастущих форм, народных сортов и из гетерогенных селекционных сортов, т.е. из уже сформировавшегося исходного материала, называется аналитической селекцией.

К искусственно создаваемому исходному материалу относят:

1) гибридные популяции (внутривидовые, межвидовые, межродовые);

2) искусственные мутации (получают путём воздействия на растения различными видами физических и химических мутагенов); 3) полип - лоидные формы (получают путём обработки различных органов рас­тений колхицином или другими веществами, вызывающими образо­вание полиплоидных форм); 4) изолированные клетки и ткани, вы­ращиваемые на искусственной питательной среде (создаётся метода­ми биотехнологии). Кроме того, у перекрёстноопыляющихся расте­ний для создания гетерозисных гибридов используют самоопылённые линии (инцухт-линии).

Если селекционер осуществляет отбор из популяций, создавае­мых путём искусственных скрещиваний (гибридизации) разных сор­тов, видов или родов, то он может выявить формы с новыми призна­ками или их сочетанием, поэтому данное направление в селекции называется комбинационной, или синтетической, селекцией.

2. Использование растительных форм инорайонного происхожде­ния связано с интродукцией. Интродукцией (от лат. введение) назы­вают перенос в какую-либо страну или область видов и сортов расте­ний, ранее не произраставших в данной местности. Например, куку­руза, подсолнечник, картофель, табак и хлопчатник-упланд появи­лись в странах восточного полушария в результате их интродукции из Америки. В формировании сортимента США и Канады большую роль сыграли русские сорта пшеницы, ячменя, овса, клевера, донника и других культур.

Случаи, когда интродуцированные виды и сорта оказываются хо­рошо приспособленными к новому местообитанию, называются натурализацией (от лат. подлинный). Это вариант интродукции, ко­гда новые условия произрастания соответствуют потребностям пере­несённых растений. Например, шведские сорта овса Победа и Золо­той дождь, горох Капитал, картофель Ранняя роза и Берлихинген. Ес­ли почвенно-климатические факторы и широта местности, откуда привлекается интродуцированный сорт, совпадают с местными усло­виями, то можно рассчитывать на натурализацию.

Часто при интродукции изучаемые формы не могут приспосо­биться к новым условиям. Способность растений изменяться под влиянием среды ограничена нормой реакции генотипа. Когда интро­дукция приводит к выживанию лишь части генотипов и популяция приспосабливается к новым условиям за счёт генетического сдвига на основе естественного и искусственного отбора, это явление называет­ся акклиматизацией. Например, неудачной была интродукция в юж­ные районы России сортов джута из Индии, восточной хурмы из Японии, итальянской конопли и др. Успешная интродукция этих ви­дов в нашей стране оказалась возможной лишь на основе выведения новых отечественных сортов.

Интродуцированный материал может быть использован в двух направлениях: 1) для непосредственного внедрения в производство, если сорт окажется хорошо приспособленным к местным условиям и высокоурожайным; 2) в качестве исходного материала для проведе­ния отборов и гибридизации.

Исходя из этого весь интродуцированный материал подразделя­ется на три группы: 1) новые культуры; 2) новые сорта существую­щих культур; 3) источники новых признаков для существующих культур.

Новая культура - это любая культура, впервые завозимая в дан­ный район или страну. Например, полба в Европе была вытеснена мягкой пшеницей и рожью.

Страны с высокоразвитой селекцией обычно создают собствен­ные сорта и распространяют их в другие страны. Например, сорт озимой пшеницы Безостая 1 благодаря своим ценным качествам и высокой пластичности быстро распространился в нашей стране и за рубежом.

Интродуцированные сорта редко используют непосредственно в производстве. В основном в селекции используют отдельные призна­ки и свойства интродуцируемых сортов. Если нужный признак не удаётся найти у культурных видов, его находят у диких родственных видов.

3. Чем больше известно о географическом размещении, диапазоне и характере изменчивости растений, тем эффективнее можно исполь­зовать интродукцию. Исследования российских учёных во главе с Н.И. Вавиловым выявили ряд закономерностей в географическом распределении растительных ресурсов земли. Эти закономерности определили, в каких направлениях нужно вести поиски новых видов и сортов. Анализ коллекции растительных форм, которые были со­браны во время экспедиций, охвативших более 60 стран и всю терри­торию бывшего СССР, позволил Н.И. Вавилову создать теорию о центрах происхождения и разнообразия культурных растений. Эта теория впервые была сформулирована в 1926 г.

Согласно теории о центрах происхождения наибольшее разно­образие форм, разновидностей и видов культурных растений, при­уроченное к определённым областям, свидетельствует о географи­ческой локализации видообразовательного процесса этих культур.

Н.И. Вавилов показал, что в современной геологической эпохе видовое разнообразие распределено по земле неравномерно. К числу областей, характеризующихся богатым разнообразием растительных форм, относят Юго-Восточный Китай, Индокитай, Индию, Малай­ский архипелаг, Юго-Западную Азию, Эфиопию и др. Северные же страны и области - Сибирь, вся Средняя и Северная Европа, Северная Америка - отличаются бедностью видового состава.

В большинстве случаев один род или вид приурочен к одному центру, но некоторые культуры связаны с двумя или несколькими центрами разнообразия. Поэтому Н.И. Вавилов различал первичные и вторичные центры происхождения.

Первичные центры происхождения характеризуются нахождени­ем эндемичных разновидностных признаков. В случае палеоэндемизма (древнего происхождения) он может охватывать не только призна­ки разновидностей и видов, но и родов культурных растений. Пер­вичные центры включают в себя большое число генетически доми­нантных признаков. На периферии основного древнего ареала вида и при изоляции (на островах и в горах) выделяются и формируются преимущественно рецессивные формы. В первичных центрах наблю­дается наибольшее разнообразие культуры, и здесь растения впервые были введены в культуру.

Первичные центры необходимо отличать от вторичных, посколь­ку современный максимум сортового разнообразия может быть ре­зультатом поступления видов из разных центров или их гибридиза­ции между собой. Вторичные центры возникли в результате мигра­ции отдельных форм из первичных центров. Например, первичный центр происхождения кукурузы находится в Мексике, а Китай стал вторичным центром образования её восковидных типов.

У некоторых культур место их происхождения не совпадает с очагом современного наибольшего разнообразия, так как исходные формы, из которых они возникли путём гибридизации, происходят из другой области. Например, наибольшее разнообразие мягкой пшени­цы приурочено к Центральной Азии, но возникла она в Передней Азии, так как только там встречаются исходные виды, от скрещива­ния которых она произошла.

Очаги происхождения разделены горными цепями, пустынями или водными преградами, они же оказались центрами развития неза­висимых цивилизаций. Общая площадь центров происхождения со­ставляет примерно 2,5% всей суши (за исключением горных и пу­стынных участков внутри самих очагов).

Центры происхождения были установлены Н.И. Вавиловым в ре­зультате использования ботанико-географического дифференциального метода, который заключается: 1) в дифференциации изучаемых растений на линнеевские виды и генетические группы, с помощью различных методов анализа; 2) установлении ареала этих видов по возможности в более раннее время; 3) определении состава ботаниче­ских разновидностей и рас каждого вида; 4) распределении разнооб­разия по областям и странам и установлении географических центров скопления основного разнообразия; 5) установлении географических центров разнообразия генетически близких диких и культурных ви­дов; 6) использовании данных археологии, истории и лингвистики.

Н.И. Вавилов установил восемь самостоятельных мировых оча­гов (центров) происхождения культурных растений (рис. 2.2):

1Китайский (136 культур). Родина проса (3 вида), гречихи, сои, корнеплодов и клубнеплодов, большого числа плодовых растений (первое место), многих цитрусовых, эндемичных форм сахарного тростника.

2. Индийский (Индостанский) (117 культур). Родина риса, сорго, нута и маша, кунжута и индийской конопли, чёрного перца и многих других овощных и плодовых растений, а также цитрусовых.

2а) Индо-Малайский подцентр (55 культур). Родина банана, ко­косовой пальмы, некоторых цитрусовых.

3. Среднеазиатский (42 культуры). Родина гексаплоидной (мяг­кой), карликовой и круглозёрной пшениц, гороха, чечевицы, чины, ну­та, многих масличных, 26-хромосомного травянистого хлопчатника.

4. Переднеазиатский (84 культуры). Родина 9 видов пшеницы (культурной однозернянки, твёрдой и мягкой пшеницы, пшеницы тургидум и др.); винограда, груши, черешни и других плодовых; ды­ни; кормовых трав. Малая Азия и Закавказье - родина ржи.

5. Средиземноморский (84 культуры). Родина большого числа овощных культур, пшеницы однозернянки, овса, чечевицы, вики, го­роха и др. Многие культуры отличаются здесь крупносемянностью. Это вторичный центр разнообразия культурных растений.

6. Абиссинский (38 культур). Родина культурного ячменя, большо­го числа разновидностей пшеницы, кофейного дерева, финиковой пальмы, африканского проса, кунжута, абиссинского банана и др.

7. Южномексиканский и Центральноамериканский (49 культур). Родина кукурузы, американских видов фасоли, трех видов тыквы, перца, многих плодовых, какао, хлопчатника-упланда (на нём осно­вано мировое хлопководство).

8. Южноамериканский (Перувиано-Эквадоро-Боливийский) (45 культур). Родина большого числа видов картофеля, зерновых культур, табака, томата, перца, перувианского хлопчатника и др.

8а) Чилоанский подцентр. Родина четырех культур - обыкновен­ного картофеля, мадии, чилоанского костра и земляники.

8б) Бразильско-Парагвайский подцентр (13 культур). Родина ка­учуконосного дерева, арахиса, какао, ананаса и др.

Значение центров происхождения для селекции состоит в том, что использование обнаруженных здесь форм в качестве исходного материала позволяет облегчить и ускорить селекционную работу. Ге­ны некоторых ценных признаков, отсутствующих у среднеевропей­ских сортов, могут быть найдены в центрах происхождения. У неко­торых культур гены устойчивости к болезням локализуются в цен­трах происхождения. Например, устойчивость к филлоксере и миль- дью у американских диких видов винограда. Формы ячменя из Эфио­пии являются источником устойчивости к жёлтой ржавчине. Устой­чивые к расе 15В стеблевой ржавчины формы пшеницы были найде­ны в Эфиопии и их не удалось найти среди культурных пшениц.

Литература:

1. Сагалбеков Е.У., Зотова Л.П. Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур, Астана: Издательство Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина, 2015.-258с.

2. Таранухо Г.И. Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: Учебник. – Минск: ИВЦ Минфина, 2009. – 420 с.

3. Ведров Н.Г. Селекция и семеноводство полевых культур: учеб. пособие. - Красноярск, 2008.-300 с.

4. Пыльнев В.В., Коновалов Ю.Б., Березкин А.Н. Практикум по селекции и семеноводству полевых культур: Учебное пособие (практикум). – М.: «КолоС», 2008. – 404 с.

5. Малицкая Н.В., Сыздыкова Г.Т., Аужанова М.А. Семеноводство зерновых культур в Северном Казахстане: курс лекций. - Петропавловск: СКГУ им. М. Козыбаева, 2016.-90с.

 

Лекция 4: Использование в селекции генов из центров происхождения.

План

 

1.Мегагенцентры и эндемичные микрогенцентры (по П.М. Жуковскому).

2.Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости признаков Н.И. Вавилова и его значение для селекции.

3.Создание, изучение и использование мирового генофонда растений.

1. В 1968 г. П.М. Жуковский сформулировал концепцию мегаген- центров и эндемичных микрогенцентров. Он выделил 12 мегагенцен- тров и 102 микрогенцентра. П.М. Жуковский установил 4 новых центра происхождения: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. В отличие от Н.И. Вавилова он выделяет об­ширные зоны, охватывающие почти все сельскохозяйственные райо ны Земли (мегагенцентры). Например, к третьему мегагенцентру от­несена вся территория Австралии, к восьмому - почти вся Африка.

Для селекции более важны установленные П.М. Жуковским микрогенцентры дикорастущих видов, генетически родственных куль­турным. Эти виды существуют на всех континентах и на многих оке­анических островах, они могут быть использованы селекционерами как источники ценных признаков. Из микрогенцентров происходят кофе аравийский (Эфиопия), картофель с острова Чилоэ, хевея бра­зильская, арбуз из пустыни Калахари, пшеница Тимофеева из Грузии. В Западной Грузии была распространена узкоэндемичная популяция пшеницы зандури, представляющая собой исторически сложившееся сочетание нескольких видов. Эта популяция имеет большую цен­ность благодаря высокой устойчивости к различным видам ржавчи­ны, головни и к мучнистой росе. Эта популяция служит важнейшим источником ЦМС пшеницы для селекции на гетерозис. Перспективы селективной гибридизации с видами из микрогенцентров подтвер­ждаются на примере пшеницы, ячменя, хлопчатника, тыквы, цитру­совых и других культур (П.М. Жуковский, 1971).

­ 2. Изучая большое разнообразие культурных растений, Н.И. Вави­лов обнаружил, что у близких видов и родов изменчивость протекает сходным образом. Например, для двух видов пшениц - твёрдой и мягкой - можно составить два гомологичных ряда наследственных вариаций. Оба вида имеют разновидности: остистые, полуостистые и безостые, плотноколосые и рыхлоколосые, с опушённым и гладким колосом и т.д. Чем детальнее изучены виды, тем полнее обнаружива­ется закономерность тождественно параллельной изменчивости. У близких по происхождению видов яснее проявляется сходство рядов наследственной изменчивости. Параллелизм изменчивости характе­рен также и для различных родов (рис. 2.3). Например, обнаружены образцы ржи с остями и без остей, с красной, белой, чёрной и фиоле­товой окраской зерна, полым и выполненным стеблем и т. д. Эти при­знаки давно были известны у пшеницы, но у ржи не встречались.

Отдельные признаки, или ряды признаков, одинаково проявляют­ся даже у различных семейств. Например, утолщённый корень можно наблюдать в семействах капустных (редька, репа), сельдерейных (морковь) и др.

Рис. 2.3. Гомологические ряды изменчивости у видов пшеницы и ячменя по признаку остистости: 1-4 - формы мягкой пшеницы (42 хромосомы); 5-8 - формы твёрдой пшеницы (28 хромосом); 9-12 - формы шестирядного ячменя (1, 5, 9 - остистые, 2, 6, 10 - короткоостистые, 3, 7, 11 - инфлятные,

4, 8, 12 - безостые)

Закон гомологических рядов был сформулирован Н.И. Вавило­вым в 1920 г. Он включает два положения:

1) Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходны­ми рядами наследственной изменчивости. Зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.

2) Целые семейства растений характеризуются определённым циклом изменчивости, охватывающим все роды и виды, составляю­щие семейство.

Два близких родственных вида одного рода имеют следующее выражение особенностей морфологических и физиологических свойств (2.1):

L₁(a+b + c+...);

L₂(a+b + c +...), ⁽²¹⁾

где L₁, L₂ - радикалы, различающие линнеоны (виды) один от другого;

a,, b, c - различные варьирующие признаки.

Роды и виды растений дают гомологичные ряды форм, как бы со­ответствующие различным гомологичным сериям углеводородов (2.2), (2.3).

G1L1(a+b + c+...), G2L1(a+b + c+...)

G₁L₂(a + b + c +...), G₂L₂(a+b + c +...),

где G1, G₂ - радикалы различных родов.

L1 a1, L1 a2, L1 a3...

(2.3)

L2 a1, L2 a2, L2 a3...

 

где а₁, а₂, а₃ - различные выражения признака а, различающие от­дельные формы.

Открытие этого закона помогло обнаружить недостающие звенья в системах ботанических разновидностей и сортов культурных расте­ний и их диких сородичей. Закон гомологических рядов применяется для систематизации внутривидового разнообразия. Он позволяет установить общие линии развития уже существующих в природе ви­дов. Закон гомологических рядов также используется для исследова­ния вновь возникающих форм (мутаций) и помогает селекционеру ориентироваться в исходном материале. Как отмечал Н.И. Вавилов, закон гомологических рядов показывает селекционеру - что следует искать. Он позволяет предугадывать открытие форм, ещё не найден­ных у данного вида, но уже обнаруженных у другого близкого вида. Этот закон может указать на существование отсутствующих звеньев в цепи гомологических рядов, которые могут быть ценным исходным материалом для получения новых сортов или даже культурных рас­тений из дикорастущих. Например, Р. Зенгбуш выделил в посевах горького люпина 5 из 2,5 млн растений с низким содержанием алкалоидов. Эти растения стали родоначальниками новой культуры - кормового безалкалоидного люпина.

Закон гомологических рядов помогает находить формы с ЦМС при селекции на гетерозис, облегчает поиск растений, размножаю­щихся апомиктическим путём, а также поиск мутантов с изменённым качеством зерна типа опейк 2 и флаури 2 (у кукурузы) и т.д.

3. Созданием генофондов растительных ресурсов занимаются во многих странах, а также в международных организациях, в частности ФАО (продовольственная сельскохозяйственная организация ООН). Организуются международные государственные институты по важ­нейшим культурам - рису, пшенице, кукурузе, картофелю и др. Ге­нофонд различных сельскохозяйственных культур пополняется путём сбора уже существующих форм растений, а также путём гибридиза­ции, мутагенеза, полиплоидии и т.д. В 1894 г. в России по инициативе Р.Э. Регеля было создано Бюро по прикладной ботанике. В 1930 г. это бюро было преобразовано во Всероссийский институт растениеводства (в настоящее время ГНЦ РФ ВНИИР), центр интродукции растений в России. Для изучения и сбора растительного материала с 1920 по 1940 г. было организовано 180 экспедиций, в том числе 140 - по бывшему СССР и 40 - в 64 зарубежные страны. После войны в 1965-1976 гг. проведено ещё 48 экспедиций в 54 страны. Основная задача Всерос­сийского института растениеводства (ВИР) - сбор и всестороннее изучение растительных ресурсов для использования в селекции сель­скохозяйственных культур. По численности и составу коллекция ВИР является уникальной и одной из самых крупных в мире; насчитывает более 300 тыс. образцов исходного материала (сорта, виды и дикие сородичи культурных растений).

Работа ведётся по следующим основным направлениям: 1) моби­лизация растительных ресурсов путём экспедиций, закупка семян и посадочного материала и обмен ими с научными учреждениями и се­менными фирмами зарубежных стран; 2) поддержание коллекции об­разцов в живом виде, размножение их, а также закладка на длитель­ное хранение; 3) изучение коллекционных образцов для выявления доноров высокой продуктивности и других ценных качеств в селек­ции; 4) снабжение селекционных и других научно-исследовательских учреждений исходным материалом; 5) разработка теоретических про­блем в области классификации, эволюции, географии и истории куль­­

турных растений, физиологии, генетики, иммунитета и др.; 6) оказа­ние научно-агрономической помощи производству.

В коллекции растительных ресурсов ВИР находится 1 740 видов растений. Национальное хранилище семян для генофонда ВИР было построено в 1976 г. в Краснодарском крае на территории Кубанской опытной станции института. Основная задача национального хранилища - сохранение генетических ресурсов для их использования в се­лекционно-генетических работах в будущем. Хранилище рассчитано на 400 тыс. образцов. По мере выявления ценных сортообразцов они используются как непосредственно для внедрения в производство, так и в качестве исходного материала для селекции.

Так в создании многих сортов полевых культур, рекомендован­ных для возделывания в Омской области, участвовали образцы миро­вой коллекции ВИР. Это такие сорта яровой мягкой и твердой пше­ницы, как Омская 26 (Новосибирская 22 хWW16151 (к-52790, Шве­ция)), Омская 32 (Лютесценс 162/84-1 х Chris, (к-46962, США)), Страда Сибири ({[(Ранг х Гибрид 21) х Иртышанка 10] х (сл. Гибрид к-54049 х Лютесценс 1633/з617)}), Ангел ((Гордеиформе 497 х К 43101) х Атлант 14), Омский корунд (Ангел х К 47117 (образец из Мексики)). Сорта ячменя: Сигнал ((Винер х Кейстон) х (Кейстон х Новосибир­ский 1) х (Московский 121 х Омский 13709) х К-23484), Омский 91 (Одесский 100 х К 6848 (Турция)). Сорта овса: Тарский 2 ((Мутика 290 х Византина 474) х К 12914), Иртыш 13 (индивидуальный отбор из сорта Хармон (Канада, К-11449). Сорт проса Барнаульское 98 (ин­дивидуальный отбор из спонтанного гибрида, выделенного в коллек­ционном образце К-9604).

Литература:

1. Сагалбеков Е.У., Зотова Л.П. Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур, Астана: Издательство Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина, 2015.-258с.

2. Таранухо Г.И. Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: Учебник. – Минск: ИВЦ Минфина, 2009. – 420 с.

3. Ведров Н.Г. Селекция и семеноводство полевых культур: учеб. пособие. - Красноярск, 2008.-300 с.

4. Пыльнев В.В., Коновалов Ю.Б., Березкин А.Н. Практикум по селекции и семеноводству полевых культур: Учебное пособие (практикум). – М.: «КолоС», 2008. – 404 с.

5. Малицкая Н.В., Сыздыкова Г.Т., Аужанова М.А. Семеноводство зерновых культур в Северном Казахстане: курс лекций. - Петропавловск: СКГУ им. М. Козыбаева, 2016.-90с.

Лекция 5 Внутривидовая гибридизация

План

1Гибридизация как основной способ создания селекционного ма­териала

2Подбор родительских пар для скрещивания

3Сортообразующая способность образца

1. Отбор как самостоятельный метод селекции не может обеспечить получение сортов с новыми качествами. В странах с высоким уров­нем селекции аналитическую селекцию заменяют синтетической. Синтетическая селекция - гибридизация в целях сочетания в потом­стве ценных признаков и свойств родительских компонентов.

Гибридизация - это скрещивание двух или большего числа роди­тельских форм, различающихся одним или несколькими наслед­ственно обусловленными признаками и свойствами. Возникшее потомство называют гибридным. Гибридизация стала методом целе­направленного образования новых генотипов в результате развития генетики, открытия законов Менделя, сцепления генов, кроссингове- ра и других открытий в области генетики. Путём скрещивания можно добиться сочетания у гибридов полезных признаков и свойств роди­тельских форм. Возможность получения новых организмов, способ­ных сочетать и развивать ценные признаки родительских форм, а также формировать новые качества, сделала метод гибридизации ос­новным в селекционной работе. В сочетании с отбором гибридизаци­ей создано большинство сортов растений.

Условно выделяют две основные задачи, решаемые методом ги­бридизации:

1) Получение новых признаков или их комбинаций путем комбина­ционных скрещиваний. В данном случае создают генотипы, которые объединяют желаемые признаки и свойства родительских форм и позволяют получить высокопродуктивные сорта. Кроме селекции на урожайность комбинационные скрещивания применяют в селекции на скороспелость, неполегаемость и устойчивость к болезням.

2) Получение трансгрессивных форм путем планомерного скре­щивания. Положительные трансгрессии по урожайности и другим признакам можно получить, например, при скрещивании озимой пшеницы с яровой. При этом удаётся отобрать в потомстве формы с более высокой зимостойкостью, чем исходный озимый сорт, при ко­тором для получения трансгрессий желательно, чтобы ни один из компонентов скрещивания не обладал бы всеми генами, необходи­мыми для оптимального проявления селекционного признака. Пер­спективы получения трансгрессий тем больше, чем сильнее различа­ются скрещиваемые партнёры в генетическом отношении, чем мень­ше их родство. Большая величина признака у гибридов по сравнению с родительскими формами может быть обусловлена не только транс­грессией, но и гетерозисом. При гетерозисе в отличие от трансгрес­сии максимальная величина признака у гибридов всегда проявляется в F1, а в последующих генерациях она быстро снижается. В результа­те при семенном размножении растений закрепить гетерозис невоз­можно. Если повышенное значение признака вызвано трансгрессией, то это изменение наследуется в последующих поколениях.

Анализ родословных 91 сорта яровой мягкой пшеницы, ука­занных в «Каталоге районированных сортов сельскохозяйственных культур в Российской Федерации» (1992), показывает, что на долю сортов, созданных на основе гибридизации, приходится 95,6% (В.А. Зыкин, А.Х. Шакирзянов, 2001). Таким образом, основным ме­тодом создания сортов является рекомбинационная селекция, в осно­ве которой лежит гибридизация с последующим отбором (В.Я. Юрь­ев, 1971; Ф. Бриггс, П. Ноулз, 1972).

2. Успех гибридизации в большой степени зависит от правильного выбора родительских пар. Для этого нужно всесторонне изучить ис­ходный материал и точно определить отдельные признаки, проявле­ние которых ожидается у нового, рекомбинированного организма. Родительские пары выбирают на основе ряда критериев в зависимо­сти от цели селекции. Следует подбирать для скрещивания такие формы, которые обладали бы желательными для гибрида свойствами. Селектируемые признаки должны иметь максимальное выражение. Подбор пар чаще ведут по комплексу признаков и свойств

В разработку вопроса о подборе пар большой вклад внёс Н.И. Вавилов (1935). Основное содержание его подхода сводится к следующему: 1) широкое географическое использование и эколо- го-физиологическое исследование компонентов для скрещивания; 2) учёт генотипических индивидуальностей сортов и их специфиче­ских свойств, используемых в гибридизации; 3) важность сведений о видовом разнообразии селектируемой культуры; 4) роль различных типов скрещиваний в создании форм с необходимым сочетанием признаков; 5) необходимость комплексных исследований в поиске путей повышения эффективности селекции (В.А. Зыкин, А.Х. Шакир- зянов, 2001).

В селекции применяют следующие принципы подбора пар для скрещивания.

Подбор пар на основе эколого-географических различий. В

разных почвенных и климатических условиях в процессе естествен­ного и искусственного отборов сформировались разные экотипы рас­тений. Цель данного принципа - объединить по возможности все по­ложительные признаки разных экотипов в новом сорте. Трансгрессии возникают чаще всего при скрещивании географически отдалённых форм. Причина трансгрессий в данном случае заключается в генети­ческих различиях родительских форм, возникших в результате гео­графической изоляции. Основоположником этого принципа является И.В. Мичурин (1949). Суть принципа в понимании И.В. Мичурина такова: «...чем дальше отстоят между собой пары скрещиваемых растений-производителей по месту их родины и условиям среды, тем легче приспосабливаются к условиям среды и новой местности гибридные сеянцы». В дальнейшем принцип был развит в работах Н.И. Вавилова. При использовании данного принципа в скрещивания включают формы с наилучшим выражением общих для экотипа при­знаков и с наиболее удачным их сочетанием. Многие сорта созданы путём сочетания свойств различных экологических типов в резуль­тате скрещивания. Например, В.Е. Писарев вывел сорт яровой пше­ницы Московка в результате скрещивания восточносибирского сорта Тулун 70 В/В и канадского - Китченер. В ОмГАУ создан сорт яровой мягкой пшеницы Нива 2 (PS 360/76 (Румыния) х Иртышанка 10 (Рос­сия, СибНИИСХ).

Одним из примеров успешного применения описываемого принци­па подбора пар для скрещиваний является результативное использова­ние озимых форм для повышения потенци