Для виведення нових рослин застосовують методи селекції. Це ціла наука, яка має на увазі сам процес виведення нових сортів. У селекції використовують індивідуальний і масовий відбір, метод гібридизації, мутагенез. Кожен з них допомагає отримати різні сорти культур.
Історія селекції
Історики стверджують, що перші роботи з селекционированию проводилися більше десяти тисяч років тому, коли люди почали освоювати нові території. При переселенні люди стали залежати від певних видів рослин, що призвело до необхідності проводити поліпшення якості вирощуваних культур. Поступово стали з’являтися нові сорти. Всі вони походять від диких предків.
Першими рослинами, які потрапили в культуру, стали хлібні злаки. Люди навчилися вирощувати просо, рис, пшеницю, ячмінь. Серед них проводилися масові відбори: увійшли матеріали, в яких зберігалися насіння в колосі і не обсипалися. Пізніше стали проводити свідомий вибір: люди зрозуміли, що багато ознаки передаються з покоління в покоління. В результаті людина брала лише ті культури, які володіли певними ознаками, і зберігав їх, а по можливості і посилював.
Археологи довели, що вже в давні часи люди володіли знаннями з селекционированию культурних рослин, овочів.
Прорив в селекції
Стрімкий розвиток селекції сталося в дев’ятнадцятому столітті. У цей період були побудовані селекційні станції, де почали проводити експерименти з рослинами. На станціях масово відбирали тільки ті рослини, які відповідали всім поставленим цілям. Остаточне формування селекції як науки відбулося лише у двадцятому столітті. Підставами для її виділення стали генетика, еволюція, екологія та біологія, географія сільського господарства.
Завдання та основи селекції
Основними завданнями селекції є створення високопродуктивних сортів, які володіли б високою стійкістю до хвороб і несприятливих умов середовища. Були розроблені нові методи генетичного селекціонування.
В якості основи для виведення нових культур виступали знання про вихідні матеріали, типах спадкової мінливості, роль середовища, теоретичні знання про масове відборі та інші відомості.
При проведенні селекції вчені ретельно підбирали матеріал з урахуванням всіх відомих їм генетичних особливостей. Великий внесок у цю науку зробив М. Вавілов. Він провів більше півсотні експедицій в різні країни світу для збору насіння культурних рослин та їх диких предків. Після цього була створена перша в світі енциклопедія рослин, що включає більше тисячі видів. Вона все ще зберігається в Інституті рослинництва в Санкт-Петербурзі. Роботою Вавілова користуються вчені по всьому світу.
Поліпшення рослин
Н. Вавілов ще в тридцятих роках припустив, що для підвищення стійкості до хвороб необхідно проводити індивідуальний відбір або ж схрещувати між собою різні сорти. Головні складності у створенні стійких видів – це необхідність враховувати шкідливі організми, які вражають певні види рослин та особливості культур. В селекційній роботі вчені застосовують гібридизацію, масовий та індивідуальний відбір, біотехнологію, генну інженерію, мутагенез та інші методи, що дозволяють отримувати покоління рослин з високим імунітетом.
Методи одержання нових культур
Традиційно використовуються наступні методи селекції:
- Відбір. Він може бути масовим або індивідуальним.
- Мутагенез.
- Гібридизація. Цей метод передбачає внутрішньовидову, віддалену гібридизацію, а також backcrossing.
Кожен метод селекції має свої особливості і підвиди.
Відбір
Головним критерієм одержання нових видів рослин є відбір. Найбільш ефективний цей метод у виведенні нових культур при роботі з самоопыляемыми і вегетативно-розмножуються рослинами.
При перевірці на стійкість відбір проходить двома способами: масово або індивідуально.
Масовий вибір
Найстарішим вважається масовий добір в селекції, за допомогою якого були отримані цінні вихідні матеріали для нинішнього покоління селекціонерів. Дана різновид відбору допомагає вибрати з великої кількості рослин ті, які відповідають поставленим вимогам. При роботі оцінюється цілий комплекс ознак, в числі яких стійкість до хвороб.
Під час масового добору рослин з них збирають насіння, а потім їх висівають на одному полі. Підсумком виконаної роботи повинні стати культури, які повністю будуть відповідати певному ознакою.
Головним достоїнством штучного масового відбору є простота і можливість швидко поліпшити відразу великі обсяги матеріалу. Однак у цього методу є і недоліки: з матеріалу неможливо визначити цінні гібриди в плані селекції і застосовувати їх для подальшої роботи. Прикладом масового відбору служать поля з пшеницею, житом та іншими хлібними злаками. Для отримання такого ж сорту (гібриду) необхідно постійно схрещувати певні види. Брати для подальшої роботи отримані від гібридів насіння не можна, так як вони непридатні в генетичному плані.
Індивідуальний вибір рослин
Одним з найбільш ефективних методів вважається саме індивідуальний відбір. Він дозволяє оцінити рослини на стійкість, а також виявити цінність матеріалу для подальшої роботи. Саме цей тип одержання нових сортів вважається найбільш значущим.
Метод індивідуального добору допомагає отримати окремі стійкі культури, потомство яких розмножують. Так вчені отримують можливість попрацювати з кожною одиницею отриманих примірників: кожного «дитини» вивчають окремо, оцінюючи за певними критеріями.
При питанні про те, в чому відмінність масового відбору від індивідуального, відразу напрошується відповідь – у виборі однієї культури, з якою працюють науковці, а при масовому вибирають відразу багато матеріалу.
Індивідуальний відбір допомагає оцінювати генетичну цінність кожного окремого сорту рослин з обраних генотипів, контролювати певні ознаки в потомстві на всіх етапах селекційного процесу. Але щоб отримати новий сорт за допомогою цього методу відбору, необхідно багато часу. Найчастіше він застосовується як перевірка на стійкість до різних видів хвороб і шкідників.
Масовий та індивідуальний методи можуть бути одноразовими і багаторазовими.
Одноразовий відбір
Даний метод застосовується переважно при виведенні нових сортів самоопыляемых рослин. Одноразовий індивідуальний відбір передбачає послідовне вивчення всіх ланок процесу відбору за певними ознаками. Одноразовий масовий вибір дуже ефективний у насінницької практиці, тому його ще називають оздоровлюючим.
Багаторазовий відбір
При роботі з рослинами, разводящимися перехресно-опылительным методом, визначається ефективність гетерозиготності вихідного матеріалу. Багаторазовий масовий відбір допомагає підтримувати стійкість рослин до різних збудників хвороби, наприклад, до фузаріозу, гнилизни. Також цей метод допомагає отримати культури, стійкі до шкідників.
Переваги і недоліки масового вибору
Переваги методу масового відбору такі:
- Можливість отримувати відразу багато матеріалу. При засіви полів вчені отримують відразу тонни матеріалів.
- Можливість збору насіння тільки з кращих екземплярів культур. Всі висаджені рослини оцінюються за певними ознаками. Після дозрівання врожаю вчені збирають з найкращих рослин насіння. Однак при використанні їх у подальшій селекційній роботі враховується можливість отримати гібриди: у перехресно-опыленных культур насіння мають гени матері і батька. Згодом від нових сіянців можна отримати скорорастущие рослини, які легко розводити навіть новачкові.
- Можливість вибору рослин для розведення з урахуванням певних ознак.
При масовому розмноженні можна отримати відразу багато рослин з різними характеристиками. Селекціонери оцінюють ріст, плодоношення, ступінь стійкості до хвороб і шкідників і т. д. По кожному критерію знаходяться рослини, які ідеально відповідають вимогам. Далі з них одержують посадковий матеріал, який зберігає властивості батьків (різні види культур здатні зберігати властивості як батька, так і матері, причому вираженість властивостей залежить від виду рослини).
Інші методи отримання нових сортів
Одним з найбільш стійких методів селекціонування, при якому отримують високостійкі сорти, є гібридизація. Вона передбачає схрещування між собою рослин з різними генотипами і різними спадковими здібностями. В результаті виходять гібриди, що поєднують в собі батьківські форми.
При визначенні стійкості до хвороб гібридизація ефективна в тому випадку, якщо хоча б одна з батьківських форм є носієм цінних ознак, здатних забезпечити захист майбутнього гібрида від потенційно небезпечних хвороб і шкідників.
При отриманні рослин з високим ступенем стійкості до негативних факторів в селекції застосовують різні методи зміни генів. Однак внутрішньовидова гібридизація не має хороших результатів. Для досягнення поставлених цілей хоча б одна батьківська форма повинна відповідати необхідному рівню ефективності: зазвичай від таких батьків і матерів передається ген стійкості до хвороб. З-за цього все більше вченими стали застосовуватися рослини, що належать до різних біологічних таксонам. Тут враховується, що найкращим імунітетом мають дикорослі види, а культурні практично завжди слабкі.
Геномом стійкості завжди були і залишаються дикорослі родичі культурних сортів. Був час, коли віддалений метод застосовувався рідко із-за неможливості збалансувати геноми батьківських форм і з небажанням передавати ознаки.
Зараз все змінилося. Віддалені методи гібридизації дозволили отримати найбільш стійкі види, а також вивести нові сорти, форми зернових і овочевих культур.
«Ремонт» сортів
Іноді виведені культури втрачають свої ознаки. Щоб цього не відбувалося, селекціонери проводять зворотне схрещування, тобто виконується запилення культури з однієї з батьківських форм. Цей метод допомагає «ремонтувати» сорти, покращуючи їх і додаючи нові ознаки. Однак такий метод не дає можливості підвищити продуктивність рослини, а тільки допомагає поліпшити стійкість до певного виду хвороб.
Робота селекціонерів може займати багато років. Є сорти рослин, які були отримані після десятиліть роботи. Також є метод, який допомагає отримувати гібриди з потрібними якостями, але на це йдуть довгі роки. Для цього застосовують метод мутагенезу. Його використання допомогло вивести рослини з максимальною стійкістю до різних хвороб. До застосування цього способу в світі не було жодної культури з подібною захистом.
