6. Явление гетерозиса и его использование на примере кукурузы.

Понятие о гетерозисе. В селекции особое место занимает явление гибридной мощности, или гетерозиса, которое заключается в следующем. При скрещивании разных видов, рас, пород животных и сортов растений гибриды Fi по ряду признаков и свойств часто превосходят исходные родительские организмы. Скрещивание гибридов Fi между собой ведет к затуханию этого эффекта в следующих поколениях.

Хотя эффект гетерозиса известен с древнейших времен, его природа до сих пор остается малоизученной. Глубокий научный анализ явления гетерозиса стал возможен только с начала XX в. после открытия основных генетических закономерностей.

Межлинейные гибриды кукурузы. С начала нашего столетия на кукурузе стали проводить систематическое исследование скрещиваний между инбредными линиями. При этом было показано, что скрещивание некоторых линий дает гибридные растения, более урожайные по зерну и вегетативной массе, чем исходные линии и сорта.

ИНБРЕДНАЯ ЛИНИЯ(инцухт-линия). Возникает вследствие неоднократного скрещивания потомков с родителями или братьев с сестрами, благодаря чему она становится в значительной степени гомозиготной.

Сейчас посев гибридными семенами стал основным приемом производства кукурузы. Для получения гибридных семян сначала создают большое количество инбредных линий из лучших сортов, отвечающих требованиям данного климатического района. Инбредная линия создается в течение 5—7 лет путем самоопыления. При отборе линий оцениваются качества, которые необходимо получить у будущего гибридного потомства. Значительная часть линий (около 99%) бракуется из-за тех или иных отрицательных свойств.

Создание инбредных линий — необходимый этап работы для получения гетерозисных форм. Особи в пределах линии имеют сходные генотипы и являются практически гомозиготными. Поэтому скрещивание таких линий дает одинаковых по генотипу гетерозиготных гибридов.

Создав большое число инбредных линий, приступают к скрещиванию между ними. Межлинейные гибриды первого поколения оценивают по эффекту гетерозиса, отбирают линии, дающие лучшие комбинации, и затем размножают их в больших масштабах для производства гибридных семян. Чем больше создано ценных линий, тем вернее и скорее можно отыскать лучшие гибридные комбинации с необходимым сочетанием свойств. Чтобы найти пару линий, дающих при скрещивании высокий эффект гетерозиса, необходимо проверить несколько тысяч гибридных комбинаций.

7. Методы оценки сортов и селекционного материала по прямым и косвенным признакам в обычных и провокационных фонах.

Методы оценки - Лабораторные методы оценки Лабораторно-полевые методы оценки Полевые методы оценки

Лабораторные методы применяются при определении биохимического состава зерна, листьев, стеблей, клубней и других органов для оценки на содержание азота, фосфора и калия, золы, микроэлементов, белков, жиров, крахмала, сахара, витаминов, ферментов, гармонов, органических кислот, алкалоидов, ингибирующих веществ.

Лабораторно-полевые методы применяются в тех случаях, когда дополнительно к полевым исследованиям требуется измерения, взвешивания, подсчеты в лабораторных условиях, применяя для этого измерительные и другие приборы. Для оценки, например, изучаемого материала по элементам структуры урожайности отобранные в опыте растения анализируются в полевых лабораториях путем измерения высоты стеблей длины главного и дополнительных колосьев, подсчета числа зерен в колосе и с растения, определения массы зерен с колоса и растения, массы 1000 зерен.

Полевые методы оценки являются самыми основными, длительными и трудоемкими. Они используются непосредственно в полевых условиях на протяжении всего вегетационного периода. С их помощью осуществляются анализы, учеты и наблюдения за ростом и развитием подопытных растений на всем протяжении онтогенеза от посева до уборки.

Оценка селекционного материала в обычных условиях и на провокационных фонах Для уверенности в качестве создаваемых сортов, которые бы наилучшим образом противостояли неблагоприятным и даже экстремальным условиям окружающей среды используются все вышеперечисленные методы не только в обычной обстановке, но и на провокационных и инфекционных фонах.

Без суровых бесснежных зим, например, нельзя найти и создать высоко зимостойкие сорта озимых культур. Поэтому такие жесткие условия создаются путем промораживания изучаемых образцов в морозильных камерах, удаления снега с заложенных питомников, создания искусственной ледяной корки, накопления снега, промораживания выращенных с осени номеров в ящиках на открытых площадках. Контролем при этом должны служить такие эталоны зимостойкости по озимой пшеницы как сорта Альбидум 114, Кинельская 4 и другие.

Засухоустойчивость определяется в специально построенных засушниках, путем посева в вегетационных домиках с регулярным влагообеспечением или при специальном испытании в зонах засушливого климата. Эталонами засухоустойчивости могут служить сорта Саратовская и другие.

Особое значение создание провокационных и инфекционных фонов имеет при селекции на устойчивость к вредителям и болезням. Без инфекционного участка, зараженого грибом фузариозного увядания и фузариозной гнили, например, немыслимо создать фузариозоустойчивые сорта люпина, льна и других культур. Благодаря использованию таких фонов в последние годы найдены необходимые источники фузариозоустойчивости и созданы сорта люпина БСХА-382, Кастрычник, Мотив-369, Пружанский и многие новые сортообразцы, которые отличаются высокой устойчивостью к этому весьма губительному заболеванию, поставившему под угрозу люпиносеяние в предыдущие годы в основных зонах возделывания этой ценной высокобелковой культуры.

Для заражения инфекцией изучаемых объектов необходимо знать биологию болезни. При поисках доноров или источников устойчивости, например, ячменя, пшеницы и овса к пыльной головне и изучаемый исходный материал следует заражать во время цветения путем нанесения спор гриба на пестики цветков или развешивания пучков пораженных колосьев в посевах коллекционного питомника этих культур. При селекционной работе на устойчивость к твердой головне достаточно обработать семена растертыми головневыми мешочками, которые образовались на зараженных растениях вместо семян.

Благодаря использованию провокационного фона определенные успехи достигнуты в селекции картофеля. В настоящее время все вновь районируемые и принимаемые в государственное испытание сорта обладают устойчивостью к раку. Созданы первые нематодоустойчивые сорта белорусской селекции и многие сеянцы, полученные в результате отдаленной гибридизации культурного картофеля с дикими нематодоустойчивыми видами.

При оценке картофеля на поражаемость фитофторозом применяют посадку изучаемых сортов или сеянцев в окружении заранее известных высоко восприимчивых сортов к этой весьма распространенной и губительной болезни. При массовом поражении неустойчивых сортов инфекция легко пе­реходит на испытываемые образцы и создает наглядную картину для их оценки.

Методы оценки сортов и селекционного материала по прямым и косвенным признакам

Оценка сортов и селекционных номеров по прямым признакам дается непосредственно путем подсчета, взвешивания, измерения и т. д. Например, число сохранившихся к весне растений — прямой признак зимостойкости сортов озимой пшеницы. Сорт, у которого оказался наибольший процент перезимовавших растений, — наиболее зимостойкий из числа сравнивавшихся с ним в одинаковых условиях. Степень поражения листьев у сорта пшеницы — прямой признак его ржавчиноустойчивости. Разное число осыпавшихся зерен у нескольких сортов овса — прямой признак их устойчивости к осыпанию и т. д.

Оценивать некоторые свойства сортов можно по косвенным признакам, чаще всего по биохимическим и технологическим показателям. В этом случае оценку по интересующему селекционера свойству проводят с помощью такого показателя, который связан с данным свойством. Например, процент и прочность клейковины дают косвенную характеристику хлебопекарных качеств мукипшеницы; концентрация сахара в клеточном соке растений озимых культур — косвенный признак морозостойкости сортов. Интенсивность прироста сухого вещества растений и развитие корневой системы косвенно характеризуют засухоустойчивость сортов зерновых культур.