Селекция растений

ВВЕДЕНИЕ

Слово"селекция"произошло отлат. "selectio", что впереводе обозначаетвыбор, отбор".Селекция этонаука, котораяразрабатываетновыепути и методыполучениясортов растенийи их гибридов,пород животных.Это также иотрасль сельскогохозяйства,занимающаясявыведениемновых сортови пород с нужнымидля человекасвойствами:высокой продуктивностью,определеннымикачествамипродукции,невосприимчивыхк болезням,хорошо приспособленныхк тем или инымусловиям роста.Теоретическаяоснова селекции- генетика иразрабатываемыеею закономерностинаследственностии изменчивостиорганизмов.Эволюционнаятеория ЧарльзаДарвина, законыГрегори Менделя,учения о чистыхлиниях и мутацияхпозволилиселекционерамразработатьметоды управлениянаследственностьюрастительныхи животнымиорганизмов.Большую рольв селекционнойпрактике играетгибридологическийанализ.

Селекционныйпроцесс разбиваетсяна три отрасли:селекция врастениеводстве,селекция вживотноводствеи селекциямикроорганизмов.

Отыскатьопределенныйген, извлечьего из клетки,вживить в другуюи получитьабсолютно новыйорганизм, идеальноотвечающийвсем требованиям,– о таком можнотолько мечтать.Найди нужноесочетаниегенов, и картофельперестанетбояться колорадскогожука, пшеница– дождей изаморозков,соя даст невиданныеурожаи, в помидорахбудет вдвоебольше бета-каротина,капуста брокколиначнет тормозитьрост раковыхклеток, курыосчастливятнас яйцами,богатымиполиненасыщеннымижирными кислотами,которые естьтолько в рыбе.Да мало ли чегоеще можно добиться,манипулируягенным кодом!

Селекцияв растениеводстве

Примитивнаяселекция растенийвозникла одновременнос земледелием.Начав возделыватьрастения, человекстал отбирать,сохранять иразмножатьлучшие из них.Многие культурныерастениявозделывалисьпримерно за10 тысяч лет донашей эры.Селекционерыдревностисоздали прекрасныесорта плодовыхрастений, винограда,многие сортапшеницы, бахчевыхкультур. Нозначительноевлияние наразвитие селекциирастений оказаларабота западно-европейскихселекционеров-практиков18 века, например,английскихученых Галлета,Ширефа, немецкогоученого Римпау.Они создалинесколькосортов пшеницы,разработалиспособы выведенияновых сортов.В 1774 под Парижемоснована селекционнаяфирма «Вильморен»,селекционерыкоторой первымистали оцениватьотбираемыерастения попотомству. Имудалось вывестисорта сахарнойсвёклы, которыесодержали почтив 3 раза большесахара, чемисходные. Этаработа доказалаогромное влияниеселекции наизменениеприроды растенийв нужную человекусторону. С развитиемкапитализмав конце 18 - начале19 веков в Европеи СевернойАмерике возникаютпромышленныесеменные фирмыи крупныеселекционно-семеноводческиепредприятия;зарождаетсяпромышленнаяселекция растений,на развитиекоторой большоевлияние оказалидостиженияботаники,микроскопическойтехники и мн.др.

Ив России И.В.Мичурин началработы по селекцииплодовых культур.Успешно применивряд новыхоригинальныхметодов, онсоздал многосортов плодовыхи ягодных культур.Большое значениедля теории ипрактики селекциирастений имелиего работы погибридизациигеографическиотдаленныхформ. В это жевремя в США Л.Бёрбанк путемтщательногопроведенияскрещиванийи совершенногоотбора создалцелый ряд новыхсортов различныхсельскохозяйственныхкультур. Некоторыеиз них относилиськ формам, ранеене встречавшимсяв природе(бескосточковаяслива, неколючиесорта ежевики).

Вселекции растенийособое значениеимеют развитиенаучных основотбора и гибридизации,методы созданияисходногоматериала -полиплоидия,экспериментальныймутагенез,гаплоидия,клеточнаяселекция, хромосомнаяи генная инженерия,гибридизацияпротопластов,культура зародышевыхи соматическихклеток и тканей растений; изучениегенетическихи физиолого-биохимическихоснов иммунитета,наследованиеважнейшихколичественныхи качественныхпризнаков(белка и егоаминокислотногосостава, жиров,крахмала, сахаров).В современнойселекции растенийв качествеисходногоматериалаиспользуютестественныеи гибридныепопуляции,самоопыленныелинии, искусственныемутанты иполиплоидныеформы. Большинствосортов сельскохозяйственныхрастений созданометодом отбораи внутривидовойгибридизации.Получены мутантныеи полиплоидныесорта зерновых,техническихи кормовыхкультур. Успехгибридизациив значительнойстепени определяетсяправильнымподбором дляскрещиванияисходных родительскийпар, особеннопо эколого-географическомупринципу. Принеобходимостиобъединитьв гибридномпотомствепризнаки несколькихродительскихформ используютступенчатуюгибридизацию.Этот методшироко применяетсяво всем мире.Для усиленияв гибридномпотомствежелаемых свойстводного из родителейприменяютвозвратныескрещивания.Для сочетанияв одном сортепризнаков исвойств разныхвидов или родоврастений применяютотдаленнуюгибридизацию.

Мичурини его работа

И.В. Мичурин -выдающийсяучёный-селекционер,один из основателейнауки о селекцииплодовых культур.Он жил и работалв уездном городеКозлове (Тамбовскаягуберния),переименованномв 1932 г. в Мичуринск.Работа в садус юных лет былаего любимымделом. Он поставилцелью своейжизни обогатитьсады Россииновыми сортамии добилсяосуществленияэтой мечты,несмотря наневероятныетрудности илишения.

Имбыли разработаныоригинальныепрактическиеметоды получениягибридов сновыми, полезнымидля человекасвойствами,а также сделанывесьма важныетеоретическиевыводы.

Поставивперед собойзадачу продвиженияюжных сортовплодовых деревьевв среднюю полосуРоссии, Мичуринсначала пыталсярешить ее путемакклиматизацииуказанныхсортов в новыхусловиях. Новыращенныеим южные сортазимою вымерзали.Одно лишь изменениеусловий существованияорганизма неможет изменитьфилогенетическивыработавшийсястойкий генотип,притом в определеннуюсторону.

Убедившисьв непригодностиметода акклиматизации,Мичурин посвятилсвою жизньселекционнойработе, в которойиспользовалтри основныхвида воздействияна природурастения:гибридизацию,воспитаниеразвивающегосягибрида в различныхусловиях иотбор.

Гибридизация,т. е. получениесорта с новыми,улучшеннымипризнаками,чаще всегопроизводиласьпутем скрещиванияместного сортас южным, обладавшимболее высокимивкусовымикачествами.При этом наблюдалосьотрицательноеявление—доминированиеу гибрида признаковместного сорта.Причина этогозаключаласьв историческойприспособленностиместного сортак определеннымусловиямсуществования.

Однимиз основныхусловий, способствующихуспеху гибридизации,Мичурин считалподбор родительскихпар. В однихслучаях он бралдля скрещиванияродителей,отдаленныхпо своемугеографическомуместу обитания.Если для родительскихформ условиясуществованияне соответствуютих обычным,рассуждал он,то полученныеот них гибридыбудут иметьвозможностьлегче

приспособитьсяк новым факторам,так как не произойдетодностороннегодоминирования.Тогда селекционерсможет управлятьразвитиемгибрида,приспосабливающегосяк новым условиям.

Такимметодом былвыведен сортгруши Березимняя Мичурина.В качествематери былавзята уссурийскаядикая груша,отличающаясямелкими плодами,но зимостойкая,в качестве отца— южный сортБере рояль скрупными сочнымиплодами. Дляобоих родителейусловия среднейполосы Россиибыли необычными.У гибрида проявилисьнужные селекционерукачества родителей:плоды быликрупные, лежкие,обладали высокимивкусовымикачествами,а само гибридноерастение переносилохолод до — 36°.

Вдругих случаяхМичурин подбиралместные морозостойкиесорта и скрещивалих с южнымитеплолюбивыми,но с иными отличнымикачествами.Тщательноотобранныегибриды Мичуринвоспитывалв спартанскихусловиях, считая,что в противномслучае у нихпоявятся чертытеплолюбивости.Так был полученсорт яблониСлавянка отскрещиванияАнтоновки сюжным сортомРанетом ананасным.

Кромескрещиваниядвух форм,относящихсяк одной систематическойкатегории(яблони с яблоней,груши с грушей),Мичурин применяли гибридизациюотдаленныхформ: получалмежвидовыеи межродовыегибриды.

Имполучены гибридымежду вишнейи черемухой(церападусы),между абрикосоми сливой, сливойи терном, рябинойи сибирскимбоярышникоми др.

Вестественныхусловиях чужероднаяпыльца другоговида не воспринимаетсяматеринскимрастением искрещиванияне происходит.Для преодолениянескрещиваемостипри отдаленнойгибридизацииМичурин применялнесколькометодов.

Методпредварительноговегетативногосближения

Однолетнийчеренок гибридногосеянца рябины(привой) прививаетсяв крону растениядругого видаили рода, напримерк груше (подвой).После 5—6-летнегопитания за счетвеществ, вырабатываемыхподвоем, происходитнекотороеизменение,сближениефизиологическихи биохимическихсвойств привоя.

Вовремя цветениярябины ее цветкиопыляют пыльцойподвоя. Приэтом осуществляетсяскрещивание.

Методпосредника

Применялся Мичуриным приосуществлениигибридизациикультурногоперсика с дикиммонгольскимминдалем бобовником(в целях продвиженияперсика насевер). Посколькупрямое скрещиваниеуказанных формне удавалось,Мичурин скрестилбобовник сполукультурнымперсиком Давида.Их гибрид скрещивалсяс культурнымперсиком, за-что и был названпосредником.

Методопыления смесьюпыльцы

И.В. Мичурин применялразличныеварианты смесипыльцы. Смешивалосьнебольшоеколичествопыльцы материнскогорастения спыльцой отцовского.В этом случаесвоя пыльцараздражаларыльце пестика,которое становилосьспособнымвоспринятьи чужероднуюпыльцу. Приопылении цветковяблони пыльцойгруши к последнейдобавлялинемного пыльцыяблони. Частьсемяпочекоплодотворяласьсвоей пыльцой,другая часть— чужой (грушевой).

Преодолеваласьнескрещиваемостьи при опылениицветков материнскогорастения смесьюпыльцы разныхвидов без добавленияпыльцы своегосорта. Эфирныемасла и другиесекреты, выделяемыечужой пыльцой,раздражалирыльце материнскогорастения испособствовалиее восприятию.

Всейсвоей многолетнейработой повыведению новыхсортов растенийИ. В. Мичуринпоказал важностьпоследующегоза скрещиваниемвоспитаниямолодых гибридов.

Привоспитанииразвивающегосягибрида Мичуринобращал вниманиена состав почвы,метод хранениягибридныхсемян, частуюпересадку,характер истепень питаниясеянцев и другиефакторы.

Методментора

Крометого, Мичуриншироко применялразработанныйим методментора.Для воспитанияв гибридномсеянце желательныхкачеств сеянецпрививаетсяк растению,обладающемуэтими качествами.Дальнейшееразвитие гибридаидет под влияниемвеществ, вырабатываемыхрастением-воспитателем(ментором); угибрида усиливаютсяискомые качества.В данном случаев процессеразвития гибридовпроисходитизменениесвойств доминантности.

Менторомможет быть какподвой, так ипривой. Такимспособом Мичуринвывел двасорта—Кандиль-китайкуи Бельфлёр-китайку.

Кандиль-китайка— результатскрещиванияКитайки с крымскимсортом Кандиль-синап.Поначалу гибридстал уклонятьсяв сторону южногородителя, чтомогло развитьв нем недостаточнуюхолодостойкость.Чтобы развитьи закрепитьпризнак морозоустойчивости,Мичурин привилгибрид в кронуматери Китайки,обладавшейэтими качествами.Питание в основномее веществамивоспитало вгибриде нужноекачество. Выведениевторого сортаБельфлёр-китайкибыло сопряженос некоторымуклонениемгибрида в сторонуморозоустойчивойи раннеспелойКитайки. Плодыгибрида немогли выдерживатьдолгого хранения.Чтобы воспитатьв гибриде свойстволежкости, Мичуринпривил в кронугибридногосеянца Бельфлёр-китайкинесколькочеренков позднеспелыхсортов. Результатоказался хорошим— плоды Бельфлёр-китайкиприобрелижелаемые качества— позднеспелостьи лежкость.

Методментора удобентем, что егодействие можнорегулироватьследующимиприемами: 1)соотношениемвозраста ментораи гибрида; 2)продолжительностьюдействия ментора;3) количественнымсоотношениемлиствы ментораи гибрида.

Например,интенсивностьдействия менторабудет тем выше,чем старше еговозраст, кронабогаче листвойи чем длительнееон действует.В селекционнойработе Мичуринпридавал существенноезначение отбору,который производилсямногократнои весьма жестко.Гибридныесемена отбиралисьпо их крупностии округлости:гибриды — поконфигурациии толщине листовойпластинки ичерешка, формепобега, расположениюбоковых почек,по зимостойкостии сопротивляемостик грибковымзаболеваниям,вредителями многим другимпризнакам и,наконец, покачеству плода.

Результатыработы И. В. Мичуринапоразительны.Им были созданысотни новыхсортов растений.Ряд сортовяблонь и ягодныхкультур продвинутдалеко на север.Они обладаютвысокими вкусовымикачествамии в то же времяпрекрасноприспособленык местным условиям.Новый сортАнтоновкашестисотграммоваядает урожайс одного деревадо 350 кг. Мичуринскийвиноград выдерживалзиму без присыпкилоз, что делаетсядаже в Крыму,и вместе с темне снизил своихтоварных показателей.Мичурин своимиработами показал,что творческиевозможностичеловека безграничны.

Современныйвзгляд

Впринципе, ничегонового в идееполучениямодифицированныхпродуктов нет.Сама природав процессеэволюции создавалановые организмыи снабжаласозданные ранееновыми свойствами.Правда, на этоуходили тысячелетия.Человек решилускорить этотпроцесс и создалнауку о выведенииновых сортоврастений ипород животных– селекцию.Ученые скрещивалиорганизмы снеобходимымисвойствами,из полученногопотомстваотбирали удавшиесяобразцы и вновьскрещивалиих между собой,добиваясьполной генетическойчистоты. Требовалисьдесятилетия,чтобы с помощьютакого методаполучитьморозостойкуюпшеницу илипороду коров,дающую семикратныенадои. Несколькодесятков летпо сравнениюс тысячелетием– ничто, однаконетерпеливомучеловечествуи это показалосьслишком долгим.Ученые нашлиеще более быстрыйспособ полученияорганизмовс определеннымнабором генов.Живые клеткиподвергалижесткомурадиационномувоздействию,вызывая случайныемутации, – внадежде, чтохоть пара клетокмутирует внужном направлении.И хотя нежелательныхрезультатовпри этом методеселекции былобольше, чем приобычном скрещивании,сроки полученияжелаемогосократилисьдо 10-15 лет.

Применениерадиационногомутагенезавызвало средиученых бурю– но в стаканеводы. Спорывелись, но зазакрытымидверями, дабыне привлекатьвниманияобщественности.По сравнениюс радиационнымиметодами технологияпересадкифрагмента ДНК,применяемаягенной инженерией,кажется верхомделикатности.По крайнеймере, она практическиисключает рискполучения нежелаемых результатов.

Яблокомраздора явилосьоригинальноегенетическоетворение –помидор с жабрами,которому дляморозостойкостивживили генсевероамериканскойкамбалы. Никто,конечно, непредполагал,что получитсяв результате.Кто знает, какиееще сюрпризыпреподнесутлюдям трансгенныепродукты? Экологов,например, сильноволнует, чемстанут питатьсяколорадскиежуки, если вмире не останетсянемодифицированногокартофеля. Нопроизводителикартофеля неспешат разделитьих тревогу:картошка, устойчиваяк вредителям,выращиваетсятеперь практическиповсеместно.

Медиковнастораживаетдругая сторонавопроса: какскажутсямодифицированныепродукты наорганизмечеловека? Невоспримет лион клетки тойже картошкис внедреннымв них фрагментомДНК капустыкак аллергены?И вообще – насколькохорошо усвоитсятакая пища,даст ли она вполном объеменеобходимыеорганизмувещества?

Врядли споры вокругтрансгенныхпродуктовбыстроразрешимы.Скорей всего,пока ученыебудут тихомирно искатьзолотую серединумежду “полезно”и “вредно”,модифицированныепродукты незаметно,сами собойвольются в нашобиход. В настоящеевремя они ужеделают это.Сверкающиеяблоки, морковкаодна к одной,как на подбор,зимние помидоры…Не стоит такжедумать, чтоурожай с собственногоогорода неимеет отношенияк генной инженерии.Использованныедачникамисемена, возможно,тоже детищанауки.

Нов ряде случаевтрансгенныепродукты неопаснее и дажелучше обычных.Так, например,получилосьс соей – первымгенномодифицированнымпродуктом,получившимв России государственноерегистрационноеудостоверение,позволяющеебеспрепятственновыращиватьи использоватьэту культуру.Ученые пришлик выводу, чтотрансгеннаясоя более экологичнаи безопасна,чем обычная.Для борьбы ссорняками ивредителями,поражающимиэту культуру,традиционноприменялипестициды,гербициды иинсектициды,а трансгеннаясоя сама справляетсясо всеми напастями.То есть мы получилихоть и не совсемнатуральный,но зато экологическичистый продукт.

ВСоединенныхШтатах Америкиразрешаетсяиспользоватьгенномодифицированныепродукты безкаких-либоограничений(и даже без указания,что это детищегенной инженерии).В странах Евросоюзапродажу модифицированныхпродуктовразрешили сусловием снабжатьих специальнойэтикеткой. Внашей странекаждый продуктс измененнымгеном долженполучитьгосударственноерегистрационноеудостоверение,подтверждающееего безопасность.Всё выглядитотносительноблагополучно.Но на практикевсе гораздосложнее. Продуктможет содержатьвсего одинкомпонент,полученныйиз трансгенногосырья. Кто намскажет, модифицированныйон теперь илинет. Учитываяэто обстоятельство,медики и специалистыпо питаниюнастаивают,чтобы каждыйтакой продуктимел специальнуюэтикетку, накоторой быуказывалось,какая модифицированнаясоставляющаяи в какой пропорциив нем содержится.Каждый из насимеет правознать, что лежитв его тарелке.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Такоеявление какселекция явилосьпродуктомразвития человеческойцивилизации.Здесь есть иплохие и хорошиестороны, нофакта не уйти.Значит нужноизвлекатьпользу из открытия.Один толькоМичурин вошелв науку каксоздатель свыше300 видов растений.Страшно представитьна что способнысовременныеученые. Будемнадеяться, чтолюди не навредятсами себе, какэто уже не разслучалось...

Списоклитературы

1.ШикманА.П., Деятелиотечественнойистории. Биографическийсправочник.М., 1997 г.

2.Биологическийэнциклопедическийсловарь, М., 1989 г.

3.Сельскохозяйственныйэнциклопедическийсловарь, М., 1989 г.

4.СеребровскийА.С., Селекциярастений иживотных, М.,1969 г.

5.С. И.Исаев, "Селекциякак эволюция,управляемаячеловеком",1994 г.

СОДЕРЖАНИЕ