12.2. Селекция растений

Успех селекционной работы в определенной степени зависит от генетического разнообразия исходной группы организмов. Многолетнее изучение наследственной изменчивости растений дикой и культурной фауны пяти континентов позволило Н.И.Вавилову сформулировать закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, согласно которому близкие по эволюционному происхождению роды и виды растений имеют сходные ряды наследственной изменчивости. Более поздними исследованиями закон гомологических рядов был подтвержден у животных и микроорганизмов. Так, черная окраска семян встречается у многих злаковых; у животных также наблюдаются сходные мутации: у млекопитающих – альбинизм, отсутствие волосяного покрова, гемофилия и т.п. Это позволяет при знании ряда вариантов признаков в пределах одного вида предвидеть наличие аналогичных вариантов у представителей родственных видов и родов.

Вторым важным вкладом Н.И. Вавилова в учение об исходном материале для селекции являются сформулированные им представления о центрах происхождения культурных растений.

1) Южно-азиатский тропический центр – родина риса, сахарного тростника, многих плодовых и овощных культур;

2) Восточно-азиатский – родина сои, проса, гречихи, множества плодовых и овощных культур;

3) Юго-западно-азиатский – родина пшеницы, ржи, бобовых культур, льна, конопли, винограда, плодовых;

4) Средиземноморский – родина маслин, многих кормовых растений (клевер, чечевица, сахарная свекла), многих овощных (капуста) культур;

5) Абиссинский – родина сорго, твердой пшеницы, ячменя, одного из видов бананов;

6) Центрально-американский – родина кукурузы, длинноволокнистого хлопчатника, какао, ряда тыквенных, фасоли, табака;

7) Южно-американский – родина картофеля, ананаса, ряда лекарственных растений (хинное дерево, кокаиновый куст). Именно эти районы стали впоследствии источником ценного исходного материала для селекции новых сортов растений.

Большой вклад в селекцию плодовых растений внес ученый-селекционер И.В. Мичурин. В основе его работ лежит сочетание гибридизации, в том числе и отдаленной, отбора и воздействия условиями среды на развивающиеся гибриды. Важное место в селекционной работе Мичурина занимало управление доминированием. В конкретных условиях среды у гибридов преимущественно доминируют те признаки, которые получают наиболее благоприятные условия для своего развития. Если один из родительских сортов был морозостойким, а другой обладал хорошими вкусовыми качествами плодов, то развития этих качеств в гибриде И.В.Мичурин достигал специальными приемами выращивания такого гибрида. К их числу относится метод ментора. Воспитание в гибриде желательных качеств достигается путем специальных прививок между гибридом и одним из родительских сортов. Дальнейшее развитие гибрида идет под влиянием растения-воспитателя (ментора).

Для преодоления нескрещиваемости при отдаленной гибридизации Мичурин применял несколько методов. 1. Метод предварительного вегетативного сближения – черенок одного вида (рябины) прививали в крону растения другого вида (груши), после 5 – 6-летнего питания за счет веществ подвоя происходило сближение физиологических и биохимических свойств привоя и подвоя. Затем во время цветения рябины ее цветки опыляли пыльцой груши, при этом осуществлялось скрещивание. 2. Метод посредника – прямое скрещивание культурного персика с диким миндалем не удавалось, поэтому Мичурин скрестил миндаль с полукультурным персиком Давида, а затем полученный гибрид скрестил с культурным персиком. 3. Метод опыления смесью пыльцы разных видов растений – в этом случае свойства рыльца пестика менялись, что способствовало восприятию пыльцы других видов.

Селекция имеет огромное народнохозяйственное значение. Комплексное использование разнообразных методов селекции позволило ученым активно участвовать в процессе создания новых сортов растений и улучшения уже существующих.

Многие сорта культурных растений являются полиплоидными. Таковы некоторые сорта пшеницы, ржи, клевера, картофеля, свеклы и т.д. В настоящее время проводятся работы по получению полиплоидных форм гречихи и ряда других растений.

Сочетание отдаленной гибридизации с последующим получением полиплоидных форм позволило преодолеть бесплодие отдаленных гибридов. В результате многолетних работ Н.В. Цицина и его сотрудников были получены гибриды пырея и пшеницы, пшеницы и ржи (тритикале).

Методами отдаленной гибридизации и радиационного мутагенеза созданы перспективные сорта хлопчатника. Химический мутагенез лежал в основе получения многих новых сортов кукурузы, пшеницы, риса, овса, подсолнечника.