5. Бастапқы материал түрлері және оларды алу тәсілі

Н.И.Вавилов атап көрсеткендей, селекциялық жұмыста табысқа жету бастапқы материалды сұрыптаудан басталады.

Селекцияда бастапқы материал деп, жаңа сорттарды шығару үшін пайдаланылатын өсімдіктердің мәдени және жабайы формаларын айтады.

Бастапқы материал ретінде мыналар пайдаланылады:

1. табиғатта кездесетін өсімдіктердің сан алуан формалары мен сорттары;

2. селекция процесінде будандастыру жолымен және түрлі сыртқы жағдайлардың жасанды әрекетімен жасалған бастапқы материал болуы мүмкін.

Осы заманғы селекцияда бастапқы материал алу үшін қолданылатын негізгі түрлері мен тәсілдері мынадай болып келеді:

І. Табиғи популяция. Оған өсімдіктердің жабайы өсетін формалары, мәдени өсімдіктердің жергілікті сорттары және АШ-ғы өсімдіктерінің әлемдік коллекциясындағы үлгілер.

ІІ. Будан популяциясы. Бұл тәсілдің екі түрі бар:

1) бір түрдегі сорттар мен формаларды тозаңдандыру арқылы алынған ішкі түрі; 2) өсімдіктердің әр түрлері және тектерін тозаңдандыру арқылы алынғандар (түраралық және туысаралық).

ІІІ. Өздігінен тозаңданатын линиялар(инцухт линия). Өсімдіктердің айқас тозаңдануы селекция ісіндегі бастапқы материал алудың көзі болып табылады. Олар өсімдіктерді көп рет ықтиярсыз өздігінен тозаңдандыру арқылы алынады. Үздік линиялар өзара немесе гетерозистік будан алуға арналған сорттар мен тозаңдандырылып, нәтижеде бір жыл пайдаланылатын будан тұқымы шығарылады. Өздігінен тозаңдану негізінде алынған будандар кәдімгі будан сорттарына қарағанда жыл сайын қайта өндіруді қажет етеді.

ІҮ. Жасанды мутация және полиплоид формалары. Бастапқы материалдың бұл түрі өсімдіктерге радиация, химиялық заттар, температура және басқа мутаген құралдарын пайдалану жолымен жасалады.

Селекцияның даму тарихында және осы уақытқа дейінгі бастапқы материалдардың алуан түрлерінің маңызы біркелкі емес. Көптеген ғасырлар бойы оның бір ғана түрінің табиғи популяциясы болды. Кейіннен генетика будан қолдануды теориялық жағынан негіздеді. Практикалық селекцияда бұл тәсілді пайдалану бұрынғы КСРО-да 20-шы жж. басталды. 30-шы жылдардан бастап, будандастыру бастапқы материалдар жасаудың әдісі ретінде қолданылып келеді. Қазіргі уақытта ішкі түрлік будан барлық дақылдармен жүргізілетін жұмыстардың негізгі әдісі болып табылды. Алыс буданның үлкен қиындықтарына қарамастан, бұл әдіс бірқатар АШ-ғы дақылдарының селекциясына да бастапқы материал алу үшін қолданылады.

Мутация және полиплоид формалары – бастапқы материал алудың жаңа көздері болып табылады. Оны қолдану жыл сайын өріс алып, кейбір дақылдармен жүргізілген жұмыс бағалы нәтижелер беруде.

Шет аудандық бастапқы материал, оның селекция үшін маңызы

Жергілікті сорттар өте бағалы болғанымен олар бастапқы материал алудың дара көзі болып табылмайды. Экологиялық бейімділігіне қарамастан бұл сорттарда жаңа селекциялық сорт шығаруға қажетті қасиеттер бола бермейді. АШ-ғы өндірісінің талаптарына толық жауап беретін сорттар шығару үшін, басқа елдердегі және континенттердегі шет аудандық бастапқы материалдарды селекциялық жұмысқа пайдалану қажет.

Бірқатар елдердегі егіншілік тәжірибесі көрсеткендей мәдени дақылдардың шет аудандық сорттар материалын пайдаланудың үлкен маңызы бар. АҚШ және Канададағы бидайдың, арпаның, қара бидайдың, мал азықтық өсімдіктердің және жеміс дақылдарының бай сорттары Ресейден алынған бастапқы материалды пайдаланудың нәтижесі болып табылады. АҚШ-тың құрғақшылық аудандарында өсірілетін күздік бидайдың барлық сорттары біздің оңтүстік далалы сорттарынан шыққан бидайдың Еуропадан, Индия мен Қытайдан алынған географиялық алыс формалары Канадада, АҚШ-та және Аргентинада күздік және жаздық бидайлардың тамаша сорттарын шығаруға мүмкіндік берді. Швеция мен Франциядағы бидайдың жергілікті сорттары ағылшынның ірі масақты жоғары өнімді селекциялық сорттарымен тозаңдандыру нәтижесінде жақсы қасиеттерге ие болды.

И.В.Мичурин селекционерлер ішінде алғашқылардың бірі болып, буданның географиялық алыс формаларына назар аударды. Бұларды тозаңдандыруға пайдалана отырып, ол жеміс беретін өсімдіктердің көптеген сорттарын шығарды.

Өсімдікті жерсіндіру (интродукция)

Басқа жерде өніп шыққан өсімдік үлгілерін пайдалану өсімдікті жерсіндіруге байланысты болады.

Жерсіндіру – (лат. Introductio - енгізу) осы жергілікті жерде бұрын өспеген өсімдіктердің түрлері мен сорттарын басқа бір елден немесе облыстан әкелінгенін айтады. Жүгері, күнбағыс, картоп, темекі, мақта сияқты дақылдарды Американ Шығыс елдеріне әкеліп жерсіндірудің нәтижесінде осы елдерде жоғарыдағы дақылдар пайда болды. ал өсімдіктерді жерсіндірудегі жаңа дәуір жер шарының батыс жартысын ашуымен байланысты.

Өсімдік селекциясы үшін жерсіндірудің маңызы орасан зор.

Оның теориялық негізін Н.И.Вавилов қалады, ол бірқатар маңызды тұқым қуалаушылық заңдылықтарымен мәдени өсімдіктердің географиялық таралуын ашты. Н.И.Вавилов өсімдіктердің өзгергіштігін зерттеп, әр түрлерімен өсуінде тұқым қуалаушылық көптеген туыстас ұқсас белгілері бар екендігін дәлелдеп берді. Мысалы, қоңырбас (мятликовые – астық тұқымдас) өсімдіктерінде қылтанақты және қылтанақсыз масақтар (шашақ басты), олардың ішінде әр түрлі масақты, дәннің ақ, қызыл, қара және көк түрлері кездеседі, дәннің дөңгеленген үлгісі тары мен қонақ жүгеріде ғана емес, бидайықтан басқа барлық туыстастарынан табылған.

Паралельді өзгергіштік қатарларының ұқсастығы морфологиялық белгілері бойынша ғана танылып отырған жоқ, сонымен бірге шаруашылық-биологиялық қасиеті бойынша да танылуда. Мұның нақты селекция үшін маңызы ерекше зор.

1920 ж. Саратовта болған селекционерлердің ІІІ-съезінде Н.И.Вавилов, тұқым қуалаушы өзгергіштігіндегі гомологиялық қатары заңдарын қалыптастырды. Осыған байланысты өсімдік түрлерінің жақындығы тұқым қуалаушылық өзгерісі ұқсас қатарларын соншалықты дәлділікпен білдіреді, бар түрінің шеңберінде үлгі қатарын білу арқылы басқа да түрлері мен туыстарының болуын белгілеуге болатынын дәлелдеп берді. Бұл заң селекционерлерге өсімдік түрлерінің өсуінің бүкіл генетикалық потенциалын толық анықтауға мүмкіндік береді.

Н.И.Вавиловтың еңбектері өсімдіктердің әр түрлілік түрі барлық жерде бір қалыпты орналаспайтындығын білдіреді. Жер шарының бірқатар облыстарында (Оңтүстік-Шығыс Қытай, Үнді, Оңтүстік Батыс Азия, Эфиопия, Орталық және Оңтүстік Америка, Жер Орта теңіз жағалауларының елі) өсімдік түрлерінің көпшілігі орналасқан. ТМД елдерінің территориясында да, түрлері мен үлгілерінің бай жерлері өте көп (Кавказ, Орта Азияның тау бөктерлері).

Мәдени өсімдіктердің шығу орталығы және қалыптасуы

Н.И.Вавилов дүние жүзі өсімдік ресурстарын зерттеуінің нәтижесінде мәдени өсімдіктердің шығу орталығы туралы ілім жасады. Ол жер шарында мәдени өсімдіктердің әр түрлілігі мен шығуының негізі жөнінде 8 негізгі орталығын бөліп шығарды, олар: Қытай-Жапон, Үндістан, Орта Азия, Азияның алдыңғы жағы, Жерорта теңізі, Абиссина, Орталық Америка, Оңтүстік Америка. Бұл орталықтар шөл, таулы немесе үлкен сулы кеңістікке орналасқан. Олар біздіңше ежелгі АШ мәдениетінің даму орталығы болған.

Н.И.Вавиловтың 1935 ж. "Ботаникалық-географиялық селекциясының негіздері" деген мақаласында мәдени өсімдіктердің шығу орталығы жайында ілімі жарияланды. Бұрынғы Бүкіл-одақтық өсімдік шаруашылығы институтының ғалымдары Н.И.Вавиловтың теориясы негізінде селекция үшін мәдени өсімдіктердің дүние жүзілік генетикалық қорын зерттеу және оны жұмылдыру жөнінде зор жұмыс атқарды. Бұл ВАХСНИЛ академигі П.М.Жуковскийдің Н.И.Вавилов идеясын одан әрі дамытып, мәдени өсімдіктердің шығу және қалыптасу орталығын (Австралиялық, Африкалық, Еуропа-Сібірлік, Солтүстік Американдық) белгілеуіне көмек болды. Сөйтіп, П.М.Жуковский бойынша қазіргі кезде мәдени өсімдіктердің шығуы мен қалыптасуының 12 орталығы бар.

І. Қытай-Жапон орталығы. Екі генетикалық орталықтың алғашқысы Қытайлық болып саналады. Жапондық генетикалық орталық Қытайлықтың әсерінен кейін пайда болған. Бұл орталықта әр түрлі үлгілер кездеседі, олар басқа елдерде жоқ. Мұнда тары, қарақұмық, қытайбұршақ, кенеп, бұйракендір, көкеніс, эфирмайы, бояулы және дәрілік өсімдіктердің түрлері бар. Сонымен қатар бұл жалаңаш дәнді сұлы және балауызданған жүгерінің шыққан екінші орталығы болып табылады. Бұл орталықта дақылдардың 140тан астам әр түрлері топтастырылған.

Қытай орталығы жеміс түрлері жөнінен бірінші орын алады. Мұнда көптеген шырын жемістері, бамбук және басқа өсімдіктер көптеп өндіріледі. Жапондық күріш өзінің бастауын осы жерден алады. Жапония мәдени күріштің басты генетикалық екінші орталығы болып есептелінеді.

ІІ. Индонезия–Үнді-Қытай орталығы. Бұған Үнді-Қытай, Индонезия, Филиппин жарты аралдары кіреді. Мұнда күріштің жабайы тетраплоидты түрі, сондай-ақ егістік күріштің явандық түр тармағы, кокос, сағо пальмасы, манго және нандық ағаштың бастапқы генетикалық орталығы орналасқан.

ІІІ. Австралиялық орталық. Австралияда мақта өсімдігінің эндемиялық тоғыз түрі табылған. Сондықтан ол осы дақылдың Австралиялық түрінің бастапқы генетикалық орталығы болып есептелінеді. Мұнда табиғатта кездесетін әр эквалипттің 605 түрінің 500-нің бастапқы шығу орталығы, қарақаттың көптеген түрі және өсімдікті дақылдар, темекінің 21 түрі, оның ішінде осы дақылдың қауіпті переноспороз ауруына төзімділігі бар. Бұл ел беде шығатын екінші орталық болып саналады, оның егісі мұнда кең көлемді алып жатыр. Бұл аймақтан жабайы күріштің де түрлері табылған.

ІҮ. Үндістан орталығы. Бұл мәдени өсімдіктер шығатын орталықтың дүниежүзілік егіншілік даму тарихында алатын орны ерекше. Бұл күріш пен құрақ қантының отаны. Мәдени күріштің әр түрлі құрамы жөнінен дүниежүзінде ең бай орталық, осы жерден ноқат, күнжіт, кенеп, үнділік зығыр, көптеген көкеніс, эфир майы, бояу және дәрілік өсімдіктер өндіріліп шығарылған. Мұнда қонақ жүгері, мақсары және сарент қышасы сияқты дақыл түрлері жасалуының екінші орталығына айналған.

Ү. Ортаазиялық орталық. Бұған Үндістанның Солтүстік және Батыс жағы, Ауғанстан, Өзбек мемлекеттері және Батыс Тяньшань кіреді. Бұл жұмсақ бидайдың соншалықты көп түрлері өсетін орны. Бұл жерден аласа және дөңгелек дәнді бидай, дәнді бұршақтылардың – маңызды түрлері – бұршақ, жасымық, ноғатық, нұт, бадана өседі. Мұнымен бірге көптеген майлы өсімдіктер – қына, зығыр, кориандр, сәбіз, пияз, сарымсақ сияқтылар өседі.

ҮІ. Азияның ілгері орталық жағы. Бұл кең өлке. Бұған Кіші Азия мен Аравия жарты аралы, Иран, бүкіл Кавказдың күңгей жағы, Түркменстанның таулы бөлігі кіреді.

Мұнда мәдени бидайдың түрлері мол. Әсіресе бұл жөнінде Армения ерекше көрінеді. Күнгей Кавказда жер шарында бар бидайдың 28 түрінің 18-і табылған, оның ішінде 8-і жерде кездеспейді. Triticum Z туыстасының бүкіл түр потенциалы Азияның алдыңғы жақ орталығы ауданында топтасқан. Мұнда қазіргі уақытқа дейін түр жасау процестері әлі жалғасын табуда. Бидайдың белгілі 650 түр бөлігінің 200-ден астамы Армениядан ашылған, сондай-ақ көптеген жабайы бір дәнді және екі дәнді түрлері табылған. Бұл ауданда қатты және персид бидайының да формалары кеңінен тараған. Бұл аймақтан П.М.Жуковский бидайдың бағалы түрі – Тимофеев бидайын (T.timopheevii ZhuK) тапты, ол аурулар мен зиянкестерге қарсы тұра алады. Осы түрінен көптеген татқа төзімді мексикан сорты шығарылды.

Кіші Азия мен Күңгей Кавказ – негізінен қара бидайдың отаны. Бұл арада кейбір дақылдардың Еуропада кездеспейтін түрлері өседі. Бұрынғы Бүкілодақтық егіншілік шаруашылық институтының экспедициясы қарамасақты, қызылмасақты, мүлде құрғақшылыққа төзімді, сондай-ақ өздігінен ұрықтанатын үлгілерін, жер шарының басқа бірбе-бір ауданында кездеспейтін қара бидайдың табиғи полиплоидты үлгілерін және жабайы өсімдіктің түрлерін тапты. Бұл жерде көк жоңышқа, люпин, эспарцет, сиыржоңышқа өседі. Бұл орталықта қауынның бірнеше түрі жинақталған.

ҮІІ. Жер орта теңіз орталығы. Мұнда қатты бидайдың бірқатар түр тармақтары, полба, қияқ, сиыржоңышқа, қызылша топтастырылған. Бұл аудан бидай мен дәнді бұршақтардың екінші орталығы болып саналады.

ҮІІІ. Африкандық орталық. Территория жағынан ірі. Оған автономия ретінде Абиссин генетикалық орталығы кіреді. Мұнда бидайдың ботаникалық өзіндік үлгілері топтастырылған. Қатты бидайдың бой үлгісі ерекше білінеді. Бұл орталықтан Абиссин сұлысы – эндем тетроплоид түрі табылған (2n=28). Эфиопияда(бұрынғы Абиссин) мәдени арпаның түрлері көп кездеседі. Бұрын белгісіз болған және басқа жерде кездеспеген арпаның 16 түрі өседі, оның сары, көк, қара және көкшіл дәні табылған. Эфиопиядан шыққан арпаның түрлері осы дақылдың қатерлі вирус ауруларына – аласа, сары болуына қарсы тұра алады. Шведтық ғалымдар Хагберг пен Карлсон 1968 жылы АҚШ-тағы арпаның дүниежүзілік коллекциясының ішінен СJ-3947 линиясын бөліп шығарды, оның белок құрамы (19% дейін), онда лизин құрамы жоғары (4% астам), сондай-ақ басқа да таптырмайтын амин қышқылдары бар.

Қонақ жүгерінің барлық түрлері Африкадан бастау алады. Осы дақылдың алғашқы генетикалық орталығы осыдан басталады. Африкандық мақта егісі, күріш, қарбыз, құрма пальмасы осы жерге шығады.

ІХ. Еуропа – Сібір орталығы. Бұл аймақ қант қызылшасының бірінші және екінші шығу орталығы, қызылбас беденің бастапқы генетикалық орталығы болып табылады. Мұнда жоңышқаның бірқатар түрлері мен түр тармағы. Амурлық жүзім, жабайы алма, жабайы алмұрт шығады. Россияның солтүстік батыс бөлігінде салалы зығырдың тарихы – алғашқы генетикалық орталығы қалыптасқан. Кубань жерінде селекциялық потенциялы жоғары күнбағыстың бірден бір генетикалық орталығы орнатылған. Орыстың халық селекциясы шығарған күнбағыстың сорттарын алғашқы кезде май алуға пайдаланған, ал одан кейін ВНИИМК жұмысы нәтижесінде шығарылған будандар, жоғары сапалы көп май беретін түріне айналды.

Х. Ортаамерикан орталығы (Мексика, Тватемала, Коста-Рика, Гандурас, Панама). Бұл жүгері және соған жақын жабайы түрлері теосинте мен трипсакум дақылдарының негізгі орталығы. Осы жерден жүгері бүкіл жер жүзіне тараған. Ол жабайы түрінде бұдан 70 мың жыл бұрын өмір сүрген. Үрме бұршақ пен асқабақтың американдық, картоптың жабайы түйнек тәрізді түрі (олар диплоидтан гексаплоид түрлеріне дейін ұзақ жолдан өтті) осы ортада қалыптасты. Осыдан тараған мақта егісі дүние жүзілік мақта шаруашылығының негізін қалады.

ХІ. Оңтүстік американдық (Андылық) орталық. Бұл ортада мәдени өсімдіктердің пайда болу процестеріне Кордильер мен Анд үлкен таулы жүйесі ерекше әсер етті, бұл жерден көптеген эндемдік түрлері шықты. Кейіннен египеттік мақта егісі пайда болды. Бұл дақыл бұдан бірнеше жүздеген жылдар бұрын Оңтүстік Америкадан Египетке ауысқан, содан барып, ол египеттік болып атала бастады, сондықтан Египет бұл мақтаның екінші отаны. Перуде күнбағыстың оңтүстік американдық топтарының 17 бұта түрлері өсетін бастапқы генетикалық орталығы бар.

ХІІ. Солтүстік американдық орталық. Бұл аймақтағы күнбағыстың 50-ге жуық шөптес түрлері, картоп пен темекінің бірнеше жабайы түрлері, жабайы люпиннің 40-қа жуық түрі, мақта егісінің жабайы бір түрі бар. Бұл аймақ осы дақылдардың бастапқы генетикалық орталығы. Солтүстік Америкада сондай-ақ жүзімнің эндемдік түрлері бар, бұл аймақ осы дақылдардың бастапқы генетикалық орталығы болып саналады.

Талдаушы селекция және талдау әдістері

Ғылыми селекциянын пайда болуына деін өсіріліп жүрген өсімдіктерді жақсарту дарақтарды сыртқы белгілерімен талдай ең жақсыларын сұрыптауда болды. Бастапқы жадығат ретінде, күрделі популяциялар, яғни жерілікті сорттар болды. Бұл жағдайда селекционер популяцияда бар генотиптерді сұрыптайды. Сондықтан ол ұақыттың селекциясын талдаушы деп атаған.

Сұрыптау - өзгертудің бір жолы. Табиғи сұрыптау табиғат популяцияларын оларды қоршайтын жағдайларға сәйкес келмеген дарақтар жойылады, ал сәйкес келгендері дамып жаңа түрлер береді.

Қазіргі өсімдіктер селекциясында қолдан жасау сұрыптаудыңда маңызы зор. Ол селекцияның баолық әдістерінің қосымша элементі. өйткені лғашқы жадығат табиғи болуы мүмкін, және будандастыру полиплоидтау, мутагенезбен алынуы мүмкін. Бірақта селекцияның барлық әдістеріне сұрыптау принциптері бірдей.

Кейбір жағдайда сұрыптауды төзімді дарақтарды төзімсізден , жарымдыны жарамсыздан бөлетін елеуішпен салыстырады. Бірақ ондай салыстыру нәтижені есептегенде өте дұрыс емес. Өйткені сұрыптау тек генетикалық әртүрлі дарақтарды бөлумен аяқталмайды, ол сұрыпталатын популяциялардың құрылымына аз да көп та әсер етеді. Аутогамдық өсімдектердің біріншіден популяцияларының гетерогендік дәрежесіне әсер етеді, ол дарақтардың қарым-қатынасына мен экологиялық икемдігін өзгертеді. Аллогамдық өсімдектерді сұрыптау, онымен қатар, дарақтардың гетерозиготтылығына әсер етеді. Сонымен, ол дарақтардың аллельдік қарым қатынасымен өміршеңдігіне әсер етеді. Сондықтан кейбір жағдайларда сұрыптаудың творчестволық рөлі туралы айтады.