Наука. яка розробляє методи (способи) виведення сортів рослин, називається селекцією. Латинське слово «Селекція» по-російськи означає «відбір» або «вибір».
Відбір осіб застосовує з давніх пір. Спочатку люди відбирали безпосередньо в природі дикі рослини, які давали їм їжу або волокно для одягу. Відібрані рослини вони вирощували біля своїх осель. З року в рік від кращих рослин брали насіння, бульби, коренеплоди для посіву або посадки. В результаті тривалого відбору з'явилися деякі культурні рослини. Число їх у міру зростання знань і досвіду людей поступово збільшувалася. Можна сказати, що всі ті рослини, які ми обробляємо на своїх полях, городах, в садах, в основному результат багатовікової діяльності людини. Багато видів і форми рослин, створені невідомими селекціонерами, існують з незапам'ятних часів.
Близько 2 тис. Років тому в стародавньому Римі з'явилися твори письменника і агронома Колумелли, вченого Варрона, поета Вергілія, в яких зустрічаються перші вказівки, як потрібно вести відбір рослин. Довгий час селекція була мистецтвам, яке передавалося з покоління в покоління. До кінця XVIII - початку XIX ст. селекціонери-практики вивели чимало сортів і небачених до того часу форм рослин, особливо овочевих і декоративних. Великих успіхів вони досягли і в виведенні нових порід сільськогосподарських тварин.
З першої половини минулого століття почалося особливо бурхливий розвиток природознавства, наукові відкриття слідували одна за одною. Велику роль в той час зіграло створення Шванном і Шлейденом клітинної теорії. Були встановлені багато закономірностей у розмноженні і харчуванні рослин.
З розвитком природознавства з'явилася і наукова селекція. Фундаментом її стала теорія англійського вченого Чарльза Дарвіна. Використовуючи свої особисті дослідження і величезний досвід тваринників і рослинників в створенні і улучшеаіі порід і сортів, він довів, що сучасні рослини і тварини походять від більш простих організмів в результаті природного відбору і еволюції, неминучою через мінливість організмів. Наукова селекція стала могутньою зброєю в руках людини - перетворювача природи.
Познайомимося з методами, які застосовують у своїй роботі вчені-селекціонери, щоб вивести нові сорти або форми рослин.
Метод відбору, хоча він і найбільш древній, залишається і до оіх пір одним з основних методів селекції рослин. Людина давно помітив, що кожна рослина здатна в тій чи іншій мірі передавати нащадкам свої ознаки. На цьому явищі природи і грунтуються метод відбору та інші селекційні методи. Наведемо приклади.
У кожному посіві є кращі і гірші рослини, а серед кращих - найкращі. Наприклад, для злаків це рослини з великим і многозерним колосом, стійкі до хвороб, осипання, вилягання. Взявши кращий колос з обраного рослини, треба обмолотити його і висіяти кожне зерно окремо. Серед виросли рослин ми знову знайдемо кращі і гірші. Знову відберемо з них кращі. Відбір треба вести в тих грунтових і кліматичних умовах, в яких новий сорт буде оброблятися. Треба вміти помічати особливості будови, властивості та ознаки рослин, що виділяють їх з усіх інших. Для цього необхідно ретельно спостерігати за вирощуваними рослинами. Переконавшись, що рослини стали однорідні з цінних для нас ознаками і властивостями, ми можемо приступити до простого розмноження їх.
Треба знати, що не завжди відбір дає позитивні результати. Іноді відібрані рослини з тих чи інших причин втрачають необхідні ознаки в наступному ж поколінні. Причини цього явища різні. Наприклад, під впливом різних умов середовища в рослині можуть відбуватися неспадкові зміни, так звані модифікації. Багато форм м'якої пшениці, вирощені в долині, мають білий або злегка червонуватий колос, а у високогірних районах колір колоса у них стає темно-червоним або майже чорним. Але якщо насіння, зібрані з таких рослин, посіяти в долині, вони дадуть знову світлі колосся.
Інший приклад відбору. Майже всі квіткові рослини діляться на перекрестноопиляющееся і самозапильні. Але є рослини, які за характером запліднення є одночасно і тим і іншим одночасно. Якщо умови сприятливі, т. Е. Стоїть сонячна тепла погода. вони цвітуть відкрито і відбувається перехресне запилення. В негоду квітка повністю не розкривається, що призводить до самозапилення. Вести відбір серед «перекрестніков» значно важче, ніж серед самозапильних рослин.
У озимого жита можна спостерігати, хоча і не часто, рослини з зеленим колосом, що з'явилися в результаті спадкових змін - мутацій. Щоб закріпити цей ознака, ми перш за все
повинні виключити можливість перезапилення цієї рослини з будь-яким іншим, що має звичайне будову колоса.
Для цього все колосся обраного рослини гіллястого типу повинні бути ізольовані разом, під одним паперовим мішечком. Тоді запилення відбудеться лише між ними. Рослини з зеленим будовою колоса, що розвинулися з отриманого насіння, треба вирощувати окремо, видаливши всі рослини з неветвящимися колоссям. Щоб закріпити цей ознака, треба і в наступних поколіннях відразу ж після колосіння знищити всі рослини, у яких колосся звичайні, неветвістие. Тоді природне перехресне запилення відбудеться між рослинами, що мають тільки гіллясте будову колоса.
У деяких випадках спадкові зміни бувають досить різкими. Таким шляхом, наприклад, відомий американський селекціонер Л. Бербанк вивів новий сорт картоплі. Ось як це сталося. На одному з рослин маловідомого сорту картоплі, котрий не давав зазвичай насіння, Бербанк виявив ягоду. У ній виявилося 23 насіння. Навесні їх посіяли на грядці. З кожного насіння розвинулися пишні кущі, але восени жодне з цих рослин ягід не дало, зате кожне з них утворило гніздо прекрасних бульб. Бербанк писав: «У міру того як ми просувалися уздовж ряду, викопуючи один кущ за іншим, ми виявляли на кожному наступному кущі бульби нового типу. На одному були дрібні бульби незвичайної форми, на іншому - великі з глибокими очима, на наступному - бульби червоного кольору з грубою шкіркою. Але на двох кущах виросли бульби, які можна було негайно виділити в самостійний сорт. Це були дуже великі гладкі білі бульби, що перевершують у багатьох відношеннях будь-який з існуючих сортів ».
Сорт картоплі Бербанк, незважаючи на те що він був виведений в 1872 р до наших днів обробляє-ся на полях. Важливо відзначити, що сам факт знаходження такої цінної ягоди картоплі Бербанк назвав відкриттям. За його словами, «матеріали для подібних відкриттів оточують нас в достатку». Це дуже вірно. Уважний спостерігач може знайти багато цінного в лісі, на луках, по схилах гір. берегів морів, річок та на будь-якому полі.
Відбір - найпростіший метод отримання нових сортів рослин, але і в ньому є свої складності, як ви переконалися. Все ж цей метод найбільш доступний всім любителям природи.
Основна зернова культура в нашій країні - пшениця. Більшість старих сортів пшениці було отримано з місцевих і зарубіжних сортів шляхом відбору. До них відносяться такі знамениті свого часу сорти, як ярі - Цезіум 111, Лютесценс 62, Мільтурум 321; озимі-Українка. Лютесценс 329, Кооператорка, степовичка і ін. Всі ці пшениці зіграли в історії розвитку селекції і насінництва зернових велику роль. Зараз на зміну їм прийшли нові сорти (Безостая 1, Сумиская 29 і ін.), Отримані головним чином методом гібридизації (схрещування). Приблизно те ж саме можна сказати і про сорти інших культурних рослин. Як же застосовується в селекції метод гібридизації?
Перш ніж приступити до схрещування, потрібно поставити певне завдання. Наприклад, необхідно отримати такий сорт пшениці, який був би більш врожайним. Для досягнення цієї мети потрібно перш за все підібрати вихідний матеріал. Яким він повинен бути? Поряд з іншими позитивними властивостями і ознаками обрані сорти пшениці повинні відрізнятися високою врожайністю.
Насіння відібраних сортів висівають на ділянці (селекціонери називають його розплідником вихідного матеріалу) в звичайних, польових умовах. З вирощених рослин вибирають найкращі за поєднанням господарсько-корисних ознак, а також по продуктивності і схрещують їх між собою. Отримане насіння висівають потім в гібридному розпліднику з добре обробленої і удобреному грунтом, де знову відбираються найкращі рослини. Насіння кращих гібридних рослин різних поколінь потім висівають в селекційному розпліднику. Тут дається оцінка потомству від виділеного раніше рослини. Потомство називають лінією. Кращі лінії надходять в контрольні розплідники для подальшого вивчення і потім в попереднє сортовипробування гібридів. Найкращі сорти, які витримали випробування. проходять станційне конкурсне сортовипробування. Тут зазвичай відбираються сорти високого класу, які направляються на державне сортовипробування. Якщо сорт витримає конкурс. т. е. в певних районах, областях країни займають по урожаю і іншим господарсько-цінними ознаками перше місце, то він рекомендується там для обробітку. З цього моменту він стає районованих сортом, т. Е. Сортом державним.
Більшість сучасних сортів отримано в результаті схрещування близьких форм (всередині виду).
Однак у наш час все частіше застосовується так звана віддалена гібридизація рослин, що відносяться не тільки до різних видів, а й родам. Наукові основи віддаленій гібридизації закладені І. В. Мічуріним. Приклад - схрещування стійкої до несприятливих умов Уссурійської груші, плоди якої поганої якості, з грушею Бере рояль, що володіє абсолютно протилежними властивостями. Методом віддаленій гібридизації створив Мічурін і прекрасний новий сорт вишні Краса півночі. Квітки вишні Смелаская рання він запилюючи пилком черешні сорту Вінклер біла (вишня і черешня відносяться до різних ботанічних видів). Вишня витривалішими черешні, зате плоди черешні крупніше і містять більше цукру. Отримані гібридні рослини дали великі рожеві плоди, в той же час новий сорт вишні виявився стійким проти морозів і хвороб.
У наш час метод віддаленої гібридизації широко застосовується в селекції всіх культур, в тому числі і зернових рослин - пшениці, жита, ячменю та ін.
При віддаленій гібридизації іноді проводяться зворотні схрещування - гібриди першого покоління знову схрещуються з однією з батьківських форм.
Методом складної ступінчастої гібридизації отримані цінні сорти пшениці - Альбідум 43, Альбідум 210, Альбідум 24, Склоподібна 1 і ін.
Людина створює рослини, яких ніколи не було на Землі, наприклад нові форми, пшениці. Зліва направо: колос звичайної неветвістие пшениці, колос озимої твердої гіллястої пшениці, остистий колос озимої м'якої гіллястої пшениці, безостий колос озимої м'якої гіллястої пшениці.
У виведенні нових сортів, а також видів пшениці і жита особливо цікавих результатів можна очікувати від схрещування культурних рослин з дикорослими. Наведу приклад зі своєї практики отримання пшенично-пирейно гібридів. У звичайній пшениці є ряд недоліків: вона малоустойчива проти несприятливих умов, страждає від морозів і посухи, уражається хворобами, її зерно мучнистое. Пирій ж не боїться ні посухи, ні холоду, окремі види його дуже стійкі проти грибних захворювань. У зерні пирію міститься багато клейковини, цінної для хлібопечення. Чи можна. схрещуючи ці дві рослини, отримати гібриди, в яких поєднувалися б корисні ознаки і пшениці і пирію?
Колосся звичайної озимого жита (два ліворуч) і гіллястою озимого жита.
Можна, якщо правильно підібрати вихідні батьківські пари, домогтися їх схрещування, ретельно вести відбір в певних умовах. Потрібно надати, що культурні рослини здатні схрещуватися з дикими в більшості випадків з працею. Часто гібриди першого покоління бувають стерильними, т. Е. Нездатними зав'язувати зерна ні від природного запилення, ні від штучного нанесення пилку на рильця. У таких випадках доводиться вдаватися до різних способів подолання стерильності у рослин.
Один з кращих сучасних методів в цих випадках - метод полиплоидии. Він полягає в наступному. Проросток гібридного насіння першого покоління піддають обробці розчином отруйної речовини колхіцину, який, діючи на діляться кліті, затримує в них розбіжність хромосом і утворення клітинної перегородки між дочірніми клітинами. В результаті виникають клітини з подвоєним набором хромосом. Вони дають початок Поліплоїдний паросткам або поліплоїдному рослині в цілому. Такі растеніянполіплоіди вже здатні давати насіння. Далі з полиплоидами ведеться селекційна робота.
З'єднання ознак схрещується рослин не відбувається механічно. Це складне біологічне явище. яке сучасна наука посилено вивчає. При віддаленій гібридизації відбувається перебудова всього організму, нерідко з'являються такі ознаки і властивості, які у батьків не були ясно виражені, а перебували як би в прихованому стані. Ученим належить ще багато попрацювати, щоб пізнати ці складні життєві явища.
За допомогою віддаленої гібридизації можна створити не тільки нові види і форми рослин, але і нові культури, наприклад багаторічну пшеницю, яка може давати врожай 2-3 роки поспіль від одного посіву. Після прибирання на зерно вона відростає, і пізньої осені її або згодовують худобі у вигляді трави, або прибирають на сіно. Ці нові рослини, які раніше не зустрічалися ні в природі, ні серед культивованих людиною, вже створені і зараз удосконалюються.
Жива природа, зокрема світ рослин, безперервно змінюється. Це один з великих законів життя. Використовуючи цей закон. людина може нескінченно не тільки покращувати вже існуючі рослини, а й створювати нові, такі, яких ніколи не було на Землі.
Селекція, як і будь-яка наука, рік від року збагачується новими методами виведення сортів. Бурхливий розвиток фізики і хімії поставило на службу селекціонерові новітні технічні прилади, станції штучного клімату, нові конструкції оранжерей, де не тільки можна вирощувати рослини самих різних країн світу. але і ставити досліди, виводити нові сорти і створювати нові види, різновиди і форми.
У селекції все частіше застосовуються радіаційні випромінювання, радіоактивні і хімічні речовини (мутагени), за допомогою яких можна змінювати окремі ознаки у рослин.
Однак найбільш плідних результатів можна очікувати тільки в тому випадку, коли всі ці методи застосовуються в тісному поєднанні з основними селекційними і генетичними методами - відбором і гибридизацией. Саме єдність селекційних методів - той ключик, за допомогою якого людина відкриє нові таємниці рослин і зробить їх ще більш корисними.