Довідник з біології

ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ

ОСНОВИ СЕЛЕКЦІЇ

СЕЛЕКЦІЯ РОСЛИН

Основною задачею селекції рослин є підвищення врожайності в рослинництві шляхом створення високопродуктивних сортів. Основними методами селекції рослин є гібридизація і штучний добір.

На початку селекційної роботи ставиться конкретна задача, для виконання якої підбирають відповідні батьківські форми. При неможливості знайти потрібний початковий матеріал застосовують різні мутагенні чинники (хімічні речовини, випромінювання) для прискорення отримання індукованих мутацій, серед яких іноді вдається знайти і корисні, що використовуються в подальшій селекційній роботі. При дії мутагенних чинників, які руйнують веретено поділу (наприклад, колхіцина), часто вдається отримати рослини з кратним збільшенням набору хромосом — поліплоїдні форми. Поліплоїди рослин мають більшу врожайність і стійкість до несприятливих умов середовища в порівнянні з диплоїдними.

Гібридизація — процес утворення або отримання гібридів, в основі якого лежить об'єднання генетичного матеріалу різних клітин в одній клітині. У селекції застосовують близькоспоріднене схрещування (інбридинг) і схрещування неспоріднених організмів (аутбридинг). Близькоспоріднена гібридизація у рослин заснована на штучному запиленні своїм пилком звичайно перехресно-запилюваних рослин. Самозапилення веде до підвищення гомозиготності і закріплення спадкових властивостей. Потомство, отримане від однієї гомозиготної рослини шляхом самозапилення, називається чистою лінією. У особин чистих ліній часто знижується життєздатність і падає врожайність. Але якщо схрестити різні чисті лінії між собою (міжлінійна гібридизація), то спостерігається явище гетерозису — підвищена життєздатність і плодючість в першому поколінні гібридів, яка поступово знижується. Гетерозис пояснюється переходом більшості генів в гетерозиготний стан. Міжлінійна гібридизація дозволяє підвищити врожайність насіння кукурудзи на 20—30%. Явище гетерозису у рослин можна закріпити при вегетативному розмноженні (бульбами, живцями, цибулинами тощо).

Віддалена гібридизація дозволяє поєднувати в одному організмі цінні ознаки різних видів і навіть родів. Така гібридизація здійснюється насилу, і міжвидові гібриди звичайно безплідні, оскільки утруднена кон'югація хромосом різних видів при мейозі. Подолати безплідність міжвидових гібридів вперше вдалося Г. Д. Карпеченку в 1924 р. Він отримав гібрид редьки і капусти з диплоїдним набором хромосом 18 (9 «редькових» і 9 «капустяних»), який був абсолютно безплідний. Для подолання безплідності учений подвоїв число хромосом кожного виду (отримав поліплоїдну форму гібрида), внаслідок чого в каріотипі опинилося 36 хромосом (по 18 «редькових» і «капустяних»). Це створило можливість кон'югації гомологічних хромосом капусти з «капустяними» і редьки з «редьковими». Кожна гамета несла по одному набору хромосом капусти і редьки (9+9 = 18). В зиготі знову виявлялося 36 хромосом. Отриманий міжвидовий гібрид став плодовитим. Таким чином, поліплоїдія е одним із способів відновлення плодючості міжвидових гібридів у рослин.

Поліплоїдні форми зустрічаються у багатьох рослин. Не виключено, що еволюція деяких груп квіткових рослин йшла шляхом поліплоїдизації. Більшість культурних рослин — поліплоїдні, вони економічно вигідніші диплоїдних. У поліплоїдних рослин клітини звичайно мають великі розміри, і вся рослина більше диплоїдної. Поліплоїди часто більш стійкі до несприятливих чинників середовища. На півночі і в горах більшість видів рослин — поліплоїдні. В експериментах і в селекційній практиці для отримання поліплоїдних рослин діють на них різними чинниками зовнішнього середовища: підвищена радіація, хімічні речовини, критична температура. Наприклад, для отримання поліплоїдів досить зручним виявився колхіцин, оскільки він руйнує при мітозі веретено розподілу, але не перешкоджає подвоєнню хромосом.

Селекціонери часто використовують для отримання поліплоїдних форм мутагени. Широке розповсюдження придбали високоврожайні поліплоїдні сорти гречки, цукрового буряка, проса, кукурудзи, льону, редиски і деяких інших рослин.

Після отримання гібридів проводиться штучний добір отриманих форм. Добір полягає в збереженні для розмноження рослин з бажаною комбінацією ознак. При масовому відборі виділяють групу особин з потрібними ознаками і одержують потомство. При повторних посівах добір доводиться повторювати, оскільки особини можуть давати розщеплювання в потомстві. Індивідуальний добір проводять для виділення форм з необхідними ознаками і вирощують нащадків однієї особини. При такому відборі результат досягається швидше, але нащадків виходить значно менше. Індивідуальний добір частіше проводять серед рослин, що самозапилюються, і одержують чисті лінії. Представники однієї чистої лінії мають однаковий генотип і дають цінний початковий матеріал для селекції.

Штучний добір на основі спадкової мінливості служить основним способом отримання нових сортів рослин. Проте не слід забувати про те, що на сорт впливає і природний добір. Природний добір діє одночасно і з штучним і підвищує пристосованість рослин до умов середовища. Знову створений сорт завжди є результатом діяльності людини і навколишнього середовища.

Методи роботи І. В. Мічуріна. Великий внесок в селекцію рослин зробив І. В. Мічурін (1855—1935). В основі його робіт лежить поєднання трьох основних методів: гібридизації, добору і дії умов середовища на гібриди, що розвиваються (їх «виховання» в бажаному напрямі). Велике значення І. В. Мічурін надавав підбору початкових батьківських форм для гібридизації. Він схрещував місцеві морозостійкі сорти з південними. Одержувані сіянці піддавав строгому добору і поміщав у відносно суворі умови. Цим методом отримана яблуня Слов'янка, гібрид Антонівки та південного Ранету ананасового.

Особливе значення Мічурін надавав схрещуванню географічно віддалених форм, що не ростуть в тій місцевості, де здійснюється гібридизація. Таким методом виведений сорт Бельфлер-китайка, отриманий у результаті гібридизації китайської яблуні з Сибіру і американського сорту Бельфлер жовтий.

Серед методів «виховання» гібридів І. В. Мічуріним розроблений метод ментора. Він полягає у тому, що ознаки гібрида, що розвивається, змінюються під впливом щепи або підщепи. Цей метод застосовувався при виведенні сорту Бельфлер-китайка, оскільки перші гібридні плоди дрібні та кислі. Під впливом живців Бельфлера плоди гібрида в подальшому стали набувати якості Бельфлера. Вплив ментора слід розглядати як зміну домінування в процесі розвитку гібрида.

Широко використовував І. В. Мічурін і віддалену гібридизацію: отримав гібриди малини і ожини, горобини і сибірського глоду тощо. Щоб подолати несхрещуваність при віддаленій гібридизації, Мічурін розробив низку методів.

Метод вегетативного зближення полягає в попередньому щепленні одного виду рослин на іншому; внаслідок цього змінюється хімічний склад тканин, що, напевно, сприяє проростанню пилкових трубок у маточці материнської рослини. Так можна добитися запліднення при гібридизації таких видів, які звичайно не схрещуються. Саме завдяки цьому методу були отримані гібриди груші і горобини, яблуні з грушею, вишні й японської черемхи (церападус), айви з грушею.

Метод посередника полягає в наступному: якщо схрещування між двома віддаленими формами (А і В) не вдається, то підшукують третю (С), яка схрещується з однією з перших двох (наприклад, з А). Здобутий від цього схрещування гібрид (D), що має розхитану спадковість, порівняно легко схрещується з другою з двох спочатку намічених для гібридизації форм (з В). Гібрид D і є «посередником», зв'язуючою ланкою між А і В. Цим методом Мічурін вивів сорт північного персика.

Метод суміші пилку реалізується через використання для штучного запилення суміші пилку декількох сортів батьківського виду і материнської рослини, а іноді ще і з додаванням пилку інших видів рослин.

Слід зазначити, що більшість сортів, отриманих І. В. Мічуріним, є складні гетерозиготи, тому для їх збереження застосовують вегетативне розмноження — відведеннями, щепленнями тощо.

Селекційна робота має величезне народногосподарське значення. Заміна маловрожайних сортів високопродуктивними є одним з основних шляхів підвищення врожайності. Творче використовування всіх методів селекційної роботи дозволяє добиватися великих успіхів. Озима пшениця Безоста 1, створена академіком П. П. Лук'яненком, має високу врожайність і відмінні борошномельні якості. Роботи із селекції пшениці продовжуються, і вже створені нові сорти (Аврора, Кавказ), врожайність яких досягає 100 ц/га. Високоврожайні сорти пшениці виведені і академіком В. В. Ремесло: Миронівська 264, Миронівська 808. Академіком М. В. Цициним отриманий цінний гібрид пшениці і жита — тритикале. Гібрид високоврожайний, стійкий до несприятливих умов середовища і перспективний як кормова і зернова культура. Колектив селекціонерів, очолюваний академіком В. З. Пустовойтом, добився збільшення вмісту масла в насінні соняшнику до 50% (початкові сорти містили 32—33% масла). За останні роки завдяки створенню нових поліплоїдних сортів (А. М. Лутков, В. П. Зосимович) різко підвищилися цукристість і врожайність цукрового буряка. М. І. Хаджиновим отримані нові гібридні високоврожайні сорти кукурудзи. Генетика і селекція далеко ще не вичерпали всіх можливостей підвищення врожайності культурних рослин.






Personalised Essay Writing Service for You

Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити