1.Общая часть

1. Селекционно-генетические методы создания исходного материала

Самым длительным в селекции был период, связанный с использованием естественных популяций и местных сортов, которые формировались под влиянием природных и простейших приемов индивидуального отбора.

Дальнейшее повышение требований к селекционным сортам привело к необходимости применения новых методов, таких как гибридизация, полиплоидия и мутагенез.

Гибридизация - скрещивание организмов, имеющих разную наследственность хотя бы по одному или нескольким признакам, при котором достигается сочетание в одном гибридном организме свойств и признаков двух и большего числа родительских форм. А особи, возникшие в результате такого скрещивания, называются гибридами.

Гибридизация расширила творческие возможности отбора и значительно ускорила селекционный процесс. Родительские организмы передают потомству не признаки, а гены, на основе которых в каждом поколении гибридов признаки, контролируемые этими генами, развиваются вновь. Человек сам получил возможность создавать новые формы растений путем скрещивания интересных для него родительских пар. Они имеют такое же значение для селекции растений, как и в их общей и частной эволюции. Генетическое обоснование метода отбора в гибридизации способствовало разработке новых методов получения исходного материала, таких как полиплоидия и мутагенез .

Полиплоидия – увеличение числа хромосом в клетках растений или животных полными наборами. Изменение нормального числа хромосом может происходить как в соматических клетках тканей, так и в половых клетка. Если произойдет удвоение числа хромосом в какой-либо одной соматической клетке растения, то полиплоидной будет только та часть растения, которая разовьется из этой клетки. Если же полиплоидизация произойдет при первом делении зиготы, то все клетки зародыша, а затем и новое развивающееся растение будут полностью полиплоидными. Если не произойдет расхождение хромосом при мейозе, то половая клетка будет обладать диплоидным набором хромосом, и после ее оплодотворения, могут появиться растения с тремя или четырьмя наборами хромосом.

Полиплоидия вызывает глубокие и разносторонние изменения признаков и свойств организма. У полиплоидов, как правило, клетки значительно крупнее диплоидных, что часто приводит к увеличению размеров отдельных органов и всего растения в целом. Они имеют часто увеличенные цветки, что особенно цениться в декоративном цветоводстве, пыльцевые зерна, плоды, листья.

Триплоиды к тому же часто интенсивнее растут в высоту. Полиплоидия изменяет физиологические процессы, интенсивность жизнедеятельности и т.д. Полиплоиды часто характеризуются большей экологической приспособленностью, чем у обычных растений (но исключение: почти все полиплоиды хвойных пород характеризуются пониженной жизнеспособностью, не выдерживают конкуренцию и погибают в молодом возрасте).

В селекционной работе с древесными и декоративными растениями полиплоидия приобретает большее значение как метод восстановления фертильности (плодовитости) и преодоления явления несовместимости при отдаленной межвидовой гибридизации.

Так же у полиплоидов значительно меньше, чем у диплоидов опасность снижения вариабельности, коэффициента изменчивости и появления депрессии в результате самоопыления.

В селекции могут использоваться как полиплоиды возникшие в природе, так и полиплоиды возникшие в результате:

1) воздействия высоких и низких температур;

2) индуцирования колхицином и хлороформом;

3) получения триплоидов из семян;

4) ионизирующего излучения.

Однако следует помнить, что часто между количеством и свойствами полиплоидов не всегда существует прямая связь. Очень часто диплоидные особи оказываются значительно лучше полиплоидных особей, полученных от них. Так же результаты полиплоидии достаточно непредсказуемы, случайны и очень трудно поддаются каким-либо закономерностям, усложняет селекционную работу.

Мутагенез – процесс возникновения наследственных изменений (мутаций) под влиянием внутренних или внешних, естественных или искусственных факторов. Мутагенные факторы делят на химические и физические.

К основным физическим мутагенам относятся: радиация, температурные шоки, ультрафиолетовые лучи, ионизирующее излучение, волновые излучения (рентгеновские лучи, гамма-лучи), корпускулярные излучения (α-частицы, протоны, нейтроны, дейтроны и др.).

Примерами химических мутагенов могут быть: этилметансульфанат, этиленамин, интрозометил мочевина, интрозоэтил мочевина и др. Они вызывают преимущественно генные и геномные мутации, физические – хромосомные. Характер мутации зависит от чувствительности растения к мутагену. Слабое воздействие мутагена стимулирует процессы роста и жизнедеятельности организма. С усилением воздействия мутагеном эффект возрастает и достигает придела, затем постепенно падает и снижается до нуля. После этого он оказывает противоположное действие – начинает подавлять процессы жизнедеятельности и тем больше чем сильнее воздействие. Подавляющее воздействие мутагенов возрастает с повышением дозы воздействия до полной гибели клеток, органа или всего растения.

Говоря о мутационном процессе, нельзя не затронуть вопрос о роли мутаций в селекционной работе. Мутации, особенно крупные, приводят, как правило, к понижению жизнеспособности или вообще летальны. Чаще всего мутации нарушают равновесие внутри комплекса генетической системы, что не может не сказаться на взаимодействии между организмом и средой. Поэтому возникшие мутации бывают или “вредными” для организма, так как снижают его устойчивость, или “полезными”, так как расширяют нормы реакции организма. Но все мутации, в том числе и «вредные», представляют ценность в эволюционном отношении и с точки зрения селекции. Мутации создают резерв наследственной изменчивости данного вида, который позволяет виду приспосабливаться меняющимся условиям среды и завоевывать новые жизненные пространства. Но для селекционера мутации являются «сырым» материалом, который может быть использован в селекции растений с нужными для человека качествами. Однако число благоприятных исходов с нужными человеку последствиями в результате мутагенов очень низко, так как это достаточно непредсказуемый, случайный процесс. Это в значительной степени усложняет задачу селекционера.

Для проведения эффективной селекционной работы важно во всех случаях иметь не только как можно больше разнообразного исходного материала, но и уметь правильно его оценить, наиболее рационально использовать в дальнейшей селекционной работе. Изучение и оценка исходного материала осуществляется по прямым и косвенным признакам с помощью полевых, лабораторных и лабораторно-полевых методов в обычных естественных и искусственно созданных провокационных условиях.

Для селекции необходимо иметь подробную характеристику исходного материала, особенно по длине вегетационного периода и его структуре, продуктивности и элементам структуры урожайности, степени развития вегетативных и генеративных органов, отношению к температурному и вводно-воздушному режимам, требовательности к почвам и элементам питания, устойчивости к различным видам болезней и вредителей, устойчивости к полеганию, осыпанию и д.р.

Только глубокие и всесторонние знания исходного материала позволяют наиболее эффективно его использовать и добиваться желаемого успеха.