Методи селекції рослин
1. Яка різниця з генетичної точки зору між самозапиленням і перехресним запиленням?
2. Що таке поліплоїдія?
3. Чому більшість культурних рослин розмножують вегетативно?
Центри походження культурних рослин.
Основою успіху селекційної роботи в значній мірі є генетична різноманітність вихідного матеріалу. У своїй роботі селекціонери намагаються використовувати все різноманіття диких і культурних рослин.
На необхідність використовувати в селекції рослин все видове різноманіття флори нашої планети вказував ще академік Микола Іванович Вавилов, видатний генетик і селекціонер. Під його керівництвом були організовані наукові експедиції в різні регіони Землі для збору зразків культурних рослин, їх диких предків і родичів. В ході експедицій було зібрано понад 160 тис. Зразків різних видів і сортів рослин.
В даний час ця унікальна колекція зберігається у Всесоюзному інституті рослинництва і використовується селекціонерами в їх практичній роботі. Так, відомий сорт озимої пшениці Безостая-1 був отриманий в результаті гібридизації аргентинських пшениць з колекції Н. І. Вавилова з вітчизняними сортами.
Робота по створенню насінних колекцій культурних і диких рослин триває і в наш час. Зараз колекція, яку започаткував М. І. Вавілов, включає більше 320 тис. Зразків.
Аналіз зразків культурних рослин і їх диких предків, зібраних в зроблених експедиціях, дозволив свого часу Вавилову встановити закономірності географічного розподілу різновидів і форм культурних рослин, а також відкрити центри стародавнього землеробства, де були окультурені дикі види рослин. Н. І. Вавилов виділив 8 центрів походження культурних рослин: 1) Східноазіатський - батьківщина сої, проса, гречки, багатьох плодових і овочевих культур; 2) Південноазійський тропічний - батьківщина рису, цукрової тростини, цитрусових, багатьох овочевих культур; 3) Південно-западноазіатского - пшениця, жито, бобові культури, льон, конопля, морква, виноград і ін .; 4) Переднеазіатський - батьківщина м'якої пшениці, ячменю, вівса; 5) среднеземноморских - батьківщина капусти, буряка, маслин; б) Абиссинский - батьківщина твердої пшениці, сорго, бананів, кави; 7) Центральноамериканский - батьківщина кукурудзи, какао, гарбуза, тютюну, бавовнику; 8) Південноамериканський - батьківщина картоплі, ананаса, хінного дерева.
Подальші дослідження вчених привели до встановлення ще чотирьох центрів; Австралійського, Африканського, Європейсько-Сибірського і Північноамериканського (рис. 94).
Закон гомологічних рядів спадкової мінливості.
В результаті багаторічного вивчення різноманіття рослин Н. І. Вавилов зробив фундаментальні узагальнення, що мають важливе значення як для практичної селекції. так і для теорії еволюції. Ці узагальнення Н. І. Вавилов сформулював у вигляді закону гомологічних рядів спадкової мінливості: «Види і пологи, генетично близькі, характеризуються подібними рядами спадкової мінливості з такою правильністю, що, знаючи ряд форм у межах одного виду, можна передбачати знаходження паралельних форм у інших видів і родів. Чим ближче генетично розташовані в загальній системі роди і види, тим повніше подібність в рядах їх мінливості. Цілі родини рослин в загальному характеризуються певним циклом мінливості, що проходить через всі роди і види, складові сімейство ».
На прикладі злаків Н. І. Вавилов показав, що подібні ознаки спостерігаються у різних видів даного сімейства. Так, у пшениці, ячменю, вівса і кукурудзи буває біла, червона і чорна забарвлення зернівок, існують голі і плівчасті зернівки, зустрічаються колосся з довгими і короткими остюками, безості і з здуттям замість остюків. В ході подальших спостережень було з'ясовано, що даний закон можна застосувати не тільки для рослин, але поширюється на тварин і мікроорганізми. Так, альбінізм зустрічається у всіх класів хребетних тварин, короткопалость спостерігається у всіх порід великої рогатої худоби, овець і собак.
Основні методи селекції рослин.
Біологічні особливості рослин дозволяють в селекційній роботі з ними використовувати інбридинг, поліплоїдію, штучний мутагенез, віддалену гібридизацію і інші методи.
Відбір і гібридизація є основними і традиційними методами селекції рослин. Застосовуючи масовий або індивідуальний відбір, селекціонер не створює нічого нового, а виділяє рослини з корисними якостями, вже наявні в популяції. Цим методом виведені багато сортів, в тому числі так звані сорти народної селекції, наприклад знаменитий своїми рисами сорт яблуні Антонівка.
Для створення сортів рослин з запрограмованими якостями ведеться спеціальна цілеспрямована робота - підбирається вихідний матеріал, проводиться гібридизація з наступним відбором.
Використовуючи метод гібридизації з подальшим відбором, селекціонери отримали цінні високоврожайні сорти пшениці, жита, соняшнику, овочевих, плодових та інших культур.
У розробку теорії і практики селекції рослин великий внесок зробив учений-селекціонер Іван Володимирович Мічурін (1855- 1935), Він вивів близько 300 нових сортів плодових рослин. У своїх роботах він широко застосовував схрещування географічно віддалених форм. Так, схрещуючи французький сорт груші Бере рояль з дикої уссурийской і вирощуючи сіянці в умовах середньої смуги Росії, він створив сорт Бере зимова, що поєднує високі смакові якості плодів з зимостійкістю (рис, 95). Методи, розроблені І. В. Мічуріним, успішно використовуються селекціонерами і в даний час.
У селекції рослин широко застосовується явище гетерозису.
Спочатку виводять ряд відрізняються один від одного чистих ліній, а потім проводять міжлінійне схрещування.
З'ясувавши, в яких випадках ефект гетерозису проявляється найбільш сильно, використовують лише ці лінії для отримання гібридного насіння. Ця методика застосовується для отримання високих врожаїв кукурудзи, огірків, томатів та інших культур (рис. 96).
Поліплоїдію (кратне збільшення числа хромосом) здавна використовували при створенні сортів пшениці, вівса, картоплі, бавовнику, плодових, декоративних та інших культур. Поліплоїдні рослини з'являлися в популяціях випадково в результаті природних мутацій. В даний час застосовують методи штучного отримання полиплоидов, впливаючи на рослини різними мутагенами (в основному колхицином), які руйнують веретено поділу клітини. Таким чином з диплоїдних (2n) можна отримати тетраплоїдні (4n) форми.
Більшість їх безперспективні, але окремі форми служать цінним матеріалом для гібридизації та відбору. Поліплоїдні рослини можуть відрізнятися більш великими розмірами, високою врожайністю і більш активним синтезом органічних речовин. Використання методу полиплоидии дозволило селекціонерам одержати цінні сорти цукрових буряків, жита, гречки, квасолі та інших культур (рис. 97).
Р: пшениця (2n = 42) х жито (2n = 14)
G. n = 21
F1 2n = 28 (всі непарні)
G: Мейоз порушений, гібрид стерильний, нормальних гамет немає.
Обробка колхицином призводить до подвоєння числа хромосом,
F1: (колхіцірованное): 2n = 56
G. n = 28
F2, F3. Fn. 2n = 56 (тритикале)
У таких гібридів в клітинах міститься повний диплоїдний набір хромосом обох батьків, тому їх хромосоми кон'югують один з одним і мейоз проходить нормально.
За допомогою методу віддаленій гібридизації з подальшим отриманням поліплоїдних форм були виведені нові перспективні сорти картоплі, тютюну та інших культур.
Методами віддаленій гібридизації і радіаційного мутагенезу створені перспективні сорти бавовнику. Хімічний мутагенез лежав в основі отримання багатьох нових сортів кукурудзи, пшениці, рису, вівса, соняшника.
Методи клітинної інженерії.
Селекціонери все ширше починають застосовувати для отримання нових сортів рослин методи клітинної інженерії. Як приклад можна привести роботу по соматичної гібридизації двох видів картоплі: культурного - Solanum tuberosum і дикого Solanum chacoense (рис. 98). Для гібридизації використовувалися протопластів (грец. Protos - перший і грец. Plastos - виліплений, утворений) - клітини, повністю позбавлені клітинної стінки (оболонки) і мають тільки клітинну мембрану, яка обмежує цитоплазму з різними органоидами.
Отриманий соматический гібрид в порівнянні з батьківськими формами мав проміжні характеристики по формі листа, величиною бульб, але відрізнявся більшою потужністю куща і висотою стебел, завдяки чому і був включений в подальшу практичну селекційну роботу (рис. 99).
Метод вегетативного розмноження культурою тканин широко застосовується в селекції для швидкого розмноження нових перспективних сортів рослин.
У різних регіонах нашої країни створені науково-дослідні інститути і селекційні станції, які проводять роботи по виведенню і районування нових сортів рослин. Ця робота відіграє найважливішу роль в підвищенні врожайності сільськогосподарських культур і забезпеченні населення продовольством.
Центри походження культурних рослин. Закон гомологічних рядів спадкової мінливості.
1. Які методи застосовуються в селекції рослин?
2. Яке значення для селекції має відкриття закону гомологічних рядів спадкової мінливості?
3. Чому міжлінійні гібриди зберігають цінні ознаки при вегетативному розмноженні і втрачають їх при насіннєвому?
4. Чому селекціонери прагнуть Отримати рослини-поліплоїди?
5. Яка методика дозволяє подолати стерильність міжвидових (міжродових) гібридів?
Каменський А. А. Кріксунов Е. В. Пасічник В. В. Біологія 10 клас
Відправлено читачами з інтернет-сайту
Онлайн бібліотека з учнями і книгами, плани-конспекти уроковс Біології 10 класу, книги та підручники згідно календарного плану планування Біології 10 класу
Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.
Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.