Лекция. Селекция растений

План

1 Отбор.

2 Межлинейная гибридизация. Явление гетерозиса.

3 Полиплоидия и отдаленная гибридизация.

4 Достижения селекции растений.

Селекция растений направлена на выведение хозяйственно цен­ных сортов культурных растений. В селекции растений широко при­меняют методы отбора и гибридизации.

1. Отбор. В селекции растений в зависимости от особенностей их размножения применяют массовый и индивидуальный отбор. Массо­вый отбор применим к перекрестноопыляющимся растениям. Се­лекционеры работают с большой группой особей растений, обла­дающими желательными для человека свойствами. При этом мас­совый отбор не ведет к выделению однородного в генотипическом отношении материала, поскольку в популяциях перекрестноопы­ляющихся растений велик процент гетерозиготных особей. Мно­гие современные сорта ржи, получившие широкое распростране­ние, выведены методом массового отбора, например сорт Вятка. Сорт, выведенный данным методом, не является генетически од­нородным, и массовый отбор приходится периодически прово­дить заново, т.е. осуществлять так называемый многократный мас­совый отбор.

Индивидуальный отбор в отличие от метода массового отбора применим в селекционной работе с самоопыляющимися рас­тениями. Этот метод используется в селекционной работе с таки­ми злаками, как пшеница, ячмень, овес. Сущность индивидуаль­ного отбора заключается в выделении отдельных особей с необхо­димыми признаками и получение от них потомства. Потомство од­ной самоопыляющейся особи носит название чистой линии. Все особи чистой линии гомозиготны. Полученный в результате инди­видуального отбора сорт состоит из одной или нескольких гомози­готных чистых линий.

Самоопыление повышает гомозиготность особей, способствует закреплению наследственных свойств. Но в целом это приводит к снижению жизнеспособности, к постепенному вырождению. Про­блема заключается в том, что большинство мутаций рецессивны и вызывают неблагоприятные изменения на генном уровне. Однако со временем в чистых линиях в результате некоторых мутаций об­разуются гетерозиготные особи, у которых рецессивные мутации не проявляются.

Вегетативным путем возможно сохранение и размножение ге­терозиготных форм. При половом размножении свойства сортов, состоящих из гетерозиготных особей, не сохраняются — в потом­стве наблюдается расщепление признаков.

2. Межлинейная гибридизация. Явление гетерозиса. Селекционе­ры давно замечали, что при скрещивании друг с другом генети­чески отдаленных форм, нередко появляются особи, отличаю­щиеся повышенной жизнестойкостью и высокими показателями урожайности — в 1,5 — 2 раза выше урожайности сорта. Такое яв­ление получило название гетерозиса. Эффект гетерозиса, или гиб­ридной силы, также проявляется при проведении перекрестного опыления между самоопыляющимися чистыми линиями. Этот ме­тод получил название межлинейной гибридизации. По-видимому, в основе явления гетерозиса лежит высокая гетерозиготность гиб­ридов. Во втором и последующих поколениях эффект гетерозиса снижается.

В селекционной работе обычно сочетают скрещивание и искус­ственный отбор. У самоопыляющихся форм отбор эффективен лишь до момента получения чистых линий. Сам по себе отбор в чистых линиях малорезультативен, поскольку генетическое разнообразие исходного материала невелико. В таких ситуациях наследственные изменения возможны лишь благодаря мутациям. Для изменения свойств чистой линии проводят гибридизацию, приводящую к ком-бинативной изменчивости. После этого отбор снова действует эф­фективно.

3. Полиплоидия и отдаленная гибридизация. Как вы уже знаете, многие культурные растения являются полиплоидами, т.е. содер­жат более двух гаплоидных наборов хромосом. Такие растения от­личаются более крупными размерами, повышенной плодовитос­тью и высокой устойчивостью к заболеваниям и действию различ­ных факторов окружающей среды.

Полиплоидами являются такие продовольственные культуры, как картофель, пшеница, овес. Для получения новых высокопро­дуктивных сортов культурных растений используют метод отда­ленной гибридизации. Это скрещивание растений разных видов и даже родов. В результате отдаленной гибридизации могут быть по­лучены совершенно новые формы культурных растений: известны гибриды ржи и пшеницы, пшеницы и злака эгилопс. У отдаленных гибридов обычно нарушен нормальный процесс созревания поло­вых клеток.

Заметное морфологическое несходство родительских хромосом практически делает невозможным процесс их конъюгации, что приводит к нарушению хода мейоза. Еще большие нарушения на­блюдаются, если родительские растения имеют различные дипло­идные наборы хромосом. Все сказанное приводит к бесплодию от­даленных гибридов.

Проблему восстановления плодовитости отдаленных гибридов решил отечественный генетик Г.Д.Карпеченко, который в 1924 г. на основе полиплоидии получил капустно-редечный гибрид (рис. 2.17).

И капуста, и редька в диплоидном на­боре имеют по 18 хромосом и по 9 в га­плоидном наборе. Но поскольку хромосо­мы капусты и редьки не могут конъюгировать друг с другом и процесс образо­вания гамет нарушается, гибрид абсолют­но бесплоден. Тогда Г. Д. Карпеченко до­бился удвоения числа хромосом гибрида (2«= 36). В полученном гибриде оказалось два полных диплоидных набора хромосом капусты и редьки. В подобной ситуации стал возможен мейоз, поскольку теперь у каждой хромосомы есть своя парная. Ины­ми словами, «капустные» хромосомы конъюгировали между собой, а «редеч­ные» — между собой. В гаметах было по одному гаплоидному набору капусты и редьки (9 + 9 = 18). При слиянии гамет образовалась зигота с 36 хромосомами (2п = 36). Полученный капустно-редечный гибрид оказался плодовитым. Он не расщепляется на родительские формы, по­скольку хромосомы редьки и капусты все­гда оказываются вместе. Стручки капустно-редечного гибрида являются чем-то средним между стручками капусты и редь­ки. Таким образом, было получено совер­шенно новое, неизвестное в природе рас­тение.

4. Достижения селекции растений

Селекционная работа, проводимая на основе достижений гене­тики, направлена на создание новых и улучшение существующих сортов растений. В селекции используются методы гибридизации и отбора.

Работы И.В.Мичурина. Выдающийся русский селекционер И.В.Мичурин (1855—1935) на основе методов межсортовой и от­даленной гибридизации, искусственного отбора и воздействия фак­торами среды (температура, влажность) достиг крупных практи­ческих результатов в создании новых сортов плодово-ягодных куль­тур. Ученый показал возможность управления доминированием. Если гибриды выращивать на хорошо удобренных почвах, то у них фор- мируются свойства более культурного вы­сокопродуктивного сорта. Благодаря рабо­там И.В.Мичурина многие южные сорта плодовых растений стали выращивать в средней полосе России. Например, ябло­ня Славянка была выведена в результате гибридизации Антоновки с южным сор­том Ранет ананасный.

Много внимания И. В. Мичурин уделял скрещиванию географически удаленных форм и их внедрению в новые регионы. Так был создан сорт яблони Бельфлер-ки­тайка (исходные формы: китайская ябло­ня из Сибири и Бельфлер желтый из Аме­рики). От сибирской Китайки новый сорт унаследовал морозоустойчивость и стой­кость к болезням, а от американской — высокие вкусовые качества. А знаменитый

сорт груши Бере зимняя Мичурина получен в результате скрещи­вания уссурийской груши и сорта из Франции Бере-рояль. При создании сорта Бельфлер-китайка был использован метод ментора. Суть метода в том, что признаки развивающегося гибри­да изменяются под влиянием привоя или подвоя. Возможны два основных варианта. В первом варианте гибридный сеянец служит привоем и его прививают на взрослое плодоносящее растение (под? вой). Во втором случае гибридный сеянец сам выступает в качестве подвоя — к нему прививают черенок (ментор) от того сорта, при­знаки которого желательно получить у гибрида. В частности, для получения Бельфлер-китайки был использован второй вариант. В качестве ментора выступил сорт Бельфлер — он способствовал фенотипическому проявлению (доминированию) у гибрида генов от Бельфлера, не меняя при этом генотипа гибрида.

Методом отдаленной гибридизации И. В. Мичурин получил гиб­риды рябины и боярышника, сливы и терна, малины и ежевики. Созданные гибриды представляют собой сложные гетерозиготы, и для сохранения их свойств в потомстве гибриды размножают веге­тативным путем — прививками, отводками и др.

Достижения в селекции зерновых культур. Для России основной зерновой культурой является пшеница. Известный отечественный селекционер академик Н. В.Цицин, используя метод отдаленной гибридизации и полиплоидизации, получил ценные сорта зерно­вых культур. Н.В.Цицин осуществил гибридизацию пшеницы и пырея. Полученные растения выдерживают морозы до -35 °С. А в результате гибридизации пшеницы с рожью была получена новая высокоурожайная кормовая и зерновая культура, названная три­тикале (ТгШсит — пшеница и Secale — рожь). По урожайности,питательной ценности тритикале превос­ходит родительские формы.Целый ряд высокоурожайных сортов пшеницы был создан академиком П. П. Лу-кьяненко. Наиболее известен сорт пше­ницы Безостая-1 (урожай до 50 ц/га). Уро­жайность сортов Аврора и Кавказ дости­гает 100 ц/га. Высокими хлебопекарными качествами отличается сорт пшеницы Са­ратовская 29, выведенный селекционера­ми А. П. Шехурдиным и В. Н. Мамонтовой.

Методом искусственного мутагенеза был выведен сорт яровой пшеницы Но-восибирская-67. Сорт был получен в ре­зультате облучения рентгеновскими лу­чами сорта Новосибирская-7. Новосибир-ская-67 отличается устойчивостью против полегания, высокой урожайностью и вку­совыми качествами (рис. 2.18). Высокой урожайностью и хорошей зимостойкос­тью обладают сорта сибирской озимой пшеницы Лютесценс-4 и Багратионовка. Эти сорта были созданы в Институте ци­тологии и генетики (г. Новосибирск).

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: