ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ План 1. Виды и способы получения исходного материала. Требования к исходному материалу. 2. Интродукция и акклиматизация растений. 3. Создание мировой коллекции ВИР. 4. Использование в селекции местных сортов.
1. Виды и способы получения исходного материала. Селекционная работа начинается с подбора исходного материала, от которого, как считал Н. И. Вавилов, прежде всего зависит успех селекционной работы. Исходным материалом в селекции называют культурные и дикие формы растений, используемые для выведения новых сортов. В качестве исходного материала используют: 1) формы и сорта растений, имеющиеся в большом разнообразии в природе; 2) формы растений, создаваемые в самом процессе селекции путем гибридизации и при искусственном воздействии различных внешних условий.
В современной селекции применяют следующие основные виды и способы получения исходного материала. 1. Естественные популяции. К ним относятся дикорастущие формы, местные сорта культурных растений и образцы мировой коллекции сельскохозяйственных растений. 2. Гибридные популяции. Различают два вида гибридных популяций: 1) внутривидовые, получаемые в результате скрещивания сортов и форм в пределах одного вида; 2) создаваемые путем скрещивания разных видов и родов растений (межвидовые и межродовые).
3. Самоопыленные линии (инцухт-линии). Служат важным источником исходного материала в селекции перекрестноопыляющихся растений. Их получают путем многократного принудительного- самоопыления этих растений. Лучшие линии скрещивают между собой или с сортами для создания гетерозисных гибридов в результате образуются гибридные семена, которые используют в течение одного года. Гибриды, полученные на основе самоопыленных линий, в отличие от обычных гибридных сортов нужно воспроизводить ежегодно.
4. Искусственные мутации и полиплоидные формы. Этот тип исходного материала создается путем воздействия на растение различными видами радиации, химическими веществами, температурой и другими мутагенными средствами. К физическим мутагенам относят – рентгеновы лучи (рентгеновым излучением воздействуют на семена), гамма – лучи (источником излучения служит радиоактивный кобальт или цезий), ультрафиолетовые лучи, атомные реакторы, лучи лазера - воздействуют на семена, либо на вегетирующие растения- импульсным непрерывным лазерным излучениями т.д.(повышают скороспелость, продуктивность, повысить содержание белка). Возможность получения мутаций под влиянием химических веществ была установлена в начале 30-х годов. Приоритет открытия в этом направлении принадлежит советскому ученому Рапопорту.
Химические вещества – это мутагены относящиеся к различным классам химических соединений – этиле- нимин, этил-метан-сульфонат, диэтил-сульфат и др. Химическими мутагенами можно обрабатывать сухие проросшие семена, черенки, клубни, луковицы, вводить эти вещества в стебель. Химические мутагены оказались наиболее эффективнее физических. Если под влиянием излучений у с.-х. растений возникает % жизнеспособных изменений, то при использовании химических мутагенов позволяет получить до 30-60%.
Обрабатывая физическими и химическими мутагенами, можно получить следующие изменения признаков: 1. Усилить или ослабить или изменить окраску цветков, листьев, побегов, ветвей. 2. Ослабить рост получить слаборослые формы растений, которые характеризуются густым расположение почек, плодовых веточек, короткие плодоножки и побеги. 3. Повысить стерильность либо фертильность. 4. Изменить сроки созревания и способность храниться в свежем виде. 5. Повысить урожайность. 6. Повысить укореняемость вегетативно размножающихся растений. 7. Повысить зимостойкость. 8. Повысить устойчивость растений к болезням и вредителям. 9. Изменить биохимический состав.
Практическое значение мутаций Мутагенез решает следующие селекционные вопросы 1. Использование мутантов в качестве исходного материала для дальнейшей работы 2. Преодоление нескрещиваемости растений при отдаленной гибридизации 3. Увеличение изменчивости признаков в гибридном потомстве 4. Нарушение сцепленности в наследовании некоторых ценных и нежелательных признаков 5. Отбор и непосредственное использование мутантов в качестве новых сорт
Полиплоидия - наследственные изменения, связанные с увеличением числа целых хромосомных наборов. Полиплоидные клетки, а в дальнейшем органы и растения можно получить следующими способами. Регенерационный, у растений срезают побеги или иным путем наносят подобные повреждения. Температурный режим, растения подвергают действию низких или высоких температур в течение мин в результате температурного шока могут появиться полиплоидные клетки. Полиспермия, одновременное оплодотворение яйцеклетки двумя и большим числом спермиев. Гибридизация видов с разным числом хромосом (в результате спонтанного нарушения процесса деления клеток). Действие химическими соединениями.
Практическое значение полиплоидов. 1. С увеличением числа хромосом наблюдается гигантизм увеличивается - размер клеток и органов (листьев, цветков семян, плодов) 2. Повышается содержание ряда химических веществ 3. Изменяются сроки цветения и плодоношение (преодоление нескрещиваемости) ( что хорошо для отдаленной гибридизации).
Интродукция растений. Использование растительных форм инорайонного происхождения связано с интродукцией растений. И н т р о д у к цепей (от латинского introductio введение называется перенос в какую-либо страну или область видов сортов растении, ранее не произраставших в данной местности. Такие культуры, как кукуруза, подсолнечник, картофель, табак, хлопчатник- появились в странах восточного полушария в результате их интродукции из Америки. Значение интродукции для селекции растений исключительно велико.
Изучая изменчивость растений, Н. И. Вавилов доказал, что различные виды и роды обладают множеством сходных наследственных признаков. Например, растения родов семейства Мятликовые (Злаковые) имеют и остистые и безостые колосья (метелки), среди них встречаются виды с разнообразной окраской колосковых чешуй и зерна белой, красной, черной и фиолетовой окраски; округлая форма зерна обнаружена не только у проса и сорго, но и у всех других родов, кроме пырея; антоциановая окраска, присущая всходам ржи, свойственна и некоторым формам всех других родов и т, д.
На третьем съезде селекционеров в Саратове в 1920 г. Н. И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, согласно которому близкие виды растений характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение форм с подобными признаками у других видов и родов. Этот закон дает селекционерам возможность наиболее полно вы выявлять генетический потенциал возделываемых видов растений. Работы Н. И. Вавилова показали, что видовое разнообразие растений распределено по земле неравномерно.
В ряде областей земного шара (Юго-Восточный Китай, Индия, Юго-Западная Эфиопия, Центральная и Южная Америка, страны побережья Средиземного моря) сконцентрировано наибольшее число видов растений. Особенным богатством видов и форм отличаются Кавказ и Предгорная Средняя Азия. Сибирь, Центральная и Северная Европа, Северная Америка имеют сравнительно бедный видовой состав.
3. Создание мировой коллекции ВИР Для сбора исходного материала ВИР (Всесоюзный институт растениеводства) провел более трехсот экспедиций в страны пяти континентов и по СССР. В этих же целях был организован широкий обмен сорта образцами с многими зарубежными научными учреждениями. В результате двадцатилетней работы коллектива ученых ВИР под руководством Н. И. Вавилова удалось обнаружить столько же новых видов, сколько их было открыто за два века после Линнея.
Установлено, что Россия является родиной многих важных культурных растений: пшеницы мягкой, ржи, гороха, вики, клевера, люцерны, льна, большого числа плодовых. Наша страна обладает лучшими в мире зимостойкими и засухоустойчивыми сортами мягкой пшеницы, высококачественными сортами пшеницы твердой, высокомасличными сортами подсолнечника.
В Западной Европе были собраны высокопродуктивные селекционные сорта зерновых, свеклы, картофеля, овощных и плодовых культур. Из стран Средиземноморья получили крупносеменные сорта льна и зерновых бобовых культур, высокопродуктивные сорта твердой пшеницы. В странах Средней Азии обнаружен озимый ячмень с очень высокой солодообразующей способностью, а также неполегающие, устойчивые к мучнистой росе безостые разновидности. В Армении найдены формы ячменя, устойчивые к пыльной головне и представляющие поэтому исключительную селекционную ценность. Засухоустойчивые и жароустойчивые образцы ячменя получены из Средней Азии.
В Китае было обнаружено очень много форм мягкой пшеницы с коротким прочным стеблем, многоцветковыми колосками и многорядного ячменя с короткой соломиной, устойчивых к полеганию. Из Индии происходит неполегающая короткостебельная пшеница с шаровидным зерном листья у растений данного вида направлены вверх, благодаря чему они лучше используют солнечную энергию, поэтому допустимы значительно более густые посевы. Шаровидное зерно пшеницы дает высокий выход муки и низкий процент отрубей, Оно отличается большой стекловидностью и содержит много белка.
Из стран Южной Америки Мексики, Перу, Боливии, Чили Аргентины получено большое число ценнейших форм кукурузы, диких видов подсолнечника, обладающих устойчивостью ко всем, известным в Европе болезням этой культуры. Здесь был обнаружен весь полиплоидный ряд видов картофеля. Некоторые дикие и примитивные виды оказались устойчивыми к различным болезням и вредителям, а отдельные из них одновременно устойчивы к колорадскому жуку, фитофторе и раку.
В результате огромной работы коллектива ученых ВИР в Советском Союзе была создана мировая коллекция культурных растений, по разнообразию и общей численности собранных форм не имеющая равной в мире, являющаяся самым крупным растительным « банком генов ». Она включает весь основной генофонд возделываемых растений земного шара, что представляет исключительную ценность для селекции. Мировая коллекция ВИР насчитывает около 500 тыс. сортообразцов, представляющих более 1700 видов растений.
4. Использование в селекции местных сортов. Начиная практическую селекцию - необходимо прежде всего знать хорошо местный ассортимент. Он должен служить исходным материалом для дальнейшего улучшения сортов. В течение многих веков использовали естественные популяции культурных растений, характеризующиеся обычно большим - разнообразием по морфологигческим, биологическим и хозяйственным признакам. Эти популяции были первыми и до сих пор служат важнейшим источником исходного материала для выведения селекционных сортов.
В зависимости от продолжительности и направления действия отбора создавались популяции, часто очень хорошо приспособленные к неблагоприятным условиям произрастания в той или иной природно-климатической зоне. В различных экологических условиях под влиянием продолжительного действия отбора сформировались засухоустойчивые, зимостойкие, скороспелые и другие популяции. В 1911 г. А. П. Шехурдин предложил путем отбора из местных сортов - лучших растений создавать селекционные сорта различных культур. Исходную популяцию, использовавшуюся в качестве лучшего сорта, подвергали разложению на составляющие ее линии и анализировали, лучшие из них отбирали, размножали н использовали в дальнейшем как новые селекционные сорта.
Так возникла аналитическая селекция - метод, связанный с анализом линий, из которых состоит популяция, и отбором лучших из них. Создаваемые этим методом сорта называются л и н е й н ы м и. Линия - потомство одного гомозиготного самоопыляющегося растения, размножающееся половым путем. Наследственность линейных сортов формировалась, в исходных популяциях в течение длительного периода под влиянием естественного и искусственного отбора. Выделяемый селекционером из популяции новый линейный сорт - это потомство самого лучшего растения среди хороших, а не выдающегося среди большинства плохих растений.
Местные сорта, формируясь под действием длительного отбора в той или иной местности, постепенно хорошо приспосабливались к неблагоприятным условиям возделывания, поэтому они были и остаются очень важным источником исходного материала. Селекционная ценность местных сортов и естественных популяций определяется их экологической приспособленностью к определенным внешним условиям и разнообразием их наследственных форм. Важный источник исходного материала для селекции представляют дикорастущие формы. Их используют как для отбора исходных родоначальных растений будущих сортов, так и в скрещиваниях. Ценность этого вида исходного материала заключается в большой приспособленности многих форм дикорастущих растений, их устойчивости к неблагоприятным условиям произрастания засухе, морозу, засолению почвы, болезням и вредителям.