шпоры по селекции 2012 год. Селекция как наука и отрасль с х. производства
 Скачать 229.79 Kb.
|
|
1. Селекция как наука и отрасль с.-х. производства. Наука о методах выведения новых сортов и гибридов сельскохозяйственных растений называется селекцией (от латинского selectio – отбор, выбор). Селекция изучает: 1) методы создания исходного материала (гибридизация, мутагенез, полиплоидия, методы биотехнологии); 2) методы отбора и идентификации новых форм; 3) методы сравнительной оценки отобранных форм на разных этапах селекционного процесса. Как отрасль селекция представляет совокупность селекционных учреждений, к которым относятся селекционные центры, опытные селекционные станции, государственная сортоиспытательная сеть, а также органы управления. Самым существенным элементом отрасли является технологический процесс, в ходе которого создаются сорта – селекционный процесс. Селекция в отличии от других наук воздействует на наследственность растения. Для увеличения урожайности и качества с\х продукции. Селекция связанна с семеноводством – отрасль с\х пр-ва, которое занимается ускоренным внедрением сортов в производство и сохранением их хозяйственно-ценных признаков и св-в. Теоретическая основа селекции и семеноводства это генетика. Их один общий метод работы – отбор, но в селекции для увеличения сорта, а в семеноводстве для его сохранения и поддержания. 2. Этапы в истории развития селекции, выдающиеся отечественные и зарубежные учёные-селекционеры.1. примитивная селекция2. народная селекция3. промышленная селекция4. научная Примитивная селекция. Особенность: бессознательный отбор крупных семян и плодов, т.о. появились растения с более крупными семенами.Народная селекция. Создала первые местные народные сорта. Сорта возникли в рез-те длительного отбора на 1 территории в сочетании с естественным отбором. Например: зимостойкие пермские клевера, сорта льна долгуна и др. сорта пшеницы – красноколоски, усатки. Основне отличия местных народных сортов- они были неоднородны(состояли из нескольких разновидностей), малоурожайны, но были хорошо приспособлены к местным условиям. Промышленная селекция. Конец18в начало 19в в Европе , С. Америка. 1774г под Парижем основана селекционно-семеноводческая фирма «Вильморен», которая занимается выведением и размножением сортов сахарной свеклы. Основная черта этого этапа- применяли более сложные и точные методы отбора и оценки селекционного материала, т.о. темпы селекции увеличились. Научная селекция. 1859г Дарвин в труде обосновал метод искусственного отбора. Вывел факторы эволюции в природе и сортов. Дальнейшее развитие научного этапа селекции стало благодаря развития в области генетики (законы Мендаля, т. Моргана, т. Фриза) Особенность: применение научно обоснованных методов создания сортов и гибридов. Современная научная селекция основана на знаниях законов генетики. Бербанк Лютер – американский селекционер по плодовым кульруром. Вывел сливы- 100 сортов, сорт картошки, кактус без колючек, гибрид абрикоса и сливы, гречкий орех с тонкой кожурой. Применяя метод гибридизации и умело используя многократный отбор, он создал много ценных сортов. В селекции пшеницы больших успехов достиг немецкий селекционер В. Римпау. В 1888 г. он впервые получил плодовитый гибрид пшеницы и ржи – тритикале. Берлоуг Норманн Эрнест – Сорта Сонора 64, Лерма Рохо – «Зеленая револицич». Мичурин И.В. более 300 сортов яблок, слив,груш. Разработал приемы отдаленной гибридизации яблони: Пепин шафранный, Славянка. Вавилов - крупная коллекция культурных раст,центры происхождения раст,закон гомологич.рядов. Лукьяненко П.П. занимался Оз.пшеницей. 46 сортов, 25 из которых районированы. Уникален безостая1. Ремесло В.Н. занимался Озимой пшеницей 20 сортов. Мироновская-808. Мироновская Юбилейная. В.М.Мамонтова и А.П.Шехурдин. мотод ступенчатой гибридизации. Яр мяг пш – саратовская 29, саррубра. Хаджинов М.И. открыл явление ЦМС кукурузы. Гибрид краснодарский 303. Е.А. Грачёв работал с овощными культурами и картофелем. Первая кафедра селекции была организована в 1889 г. в Геттингене профессором Рюмкером, а в 1892-м курс этой дисциплины начал читать К. Фрувирт в Вене.В целом как научная дисциплина селекция стала складываться только в начале XX в., когда стали создаваться селекционные учреждения, вводиться преподавание селекции в высшей школе, появляться учебники, учебные пособия и специальные журналы. 3. Значение сорта и экономическая эффективность селекции.Сорт – это созданная человеком для удовлетворения своих потребностей совокупность культурных растений, происходящих от одного или нескольких родоначальников и обладающих относительно одинаковыми, наследственно закреплёнными ботанико-биологическими и хозяйственными признаками и свойствами, которые позволяют в определённых природных и производственных условиях получать высокие и устойчивые урожаи продукции требуемого качества. Сорт (или гибрид) как средство сельскохозяйственного производства – один из элементов научно-технического прогресса в сельском хозяйстве. Внедрение новых сортов обеспечивает увеличение урожайности, а следовательно, и производства зерна и другой сельскохозяйственной продукции. Например, благодаря внедрению новых сортов и ежегодному сортообновлению подсолнечника выработка растительного масла за год в конце 60-х – начале 70-х гг. в стране возросла на 0,8–1 млн т, что в стоимостном выражении составило 1,2–1,5 млрд руб. Подсчитано, что если бы хозяйства выращивали сорта подсолнечника довоенного периода, то для получения такого количества масла необходимо было бы дополнительно посеять его на площади 3 млн га. Соответственно дополнительно потребовалось бы несколько десятков тысяч тракторов, комбайнов и других сельскохозяйственных машин, десятки тысяч рабочих рук.Группа отечественных селекционеров – М.И. Хаджинов, Г.С. Галлеев, В.Е. Козубенко и др. – в 60-е гг. осуществила перевод гибридов кукурузы на андростерильную основу. Это позволило избавиться от ручного обрывания метёлок на материнских растениях. На это ежегодно тратилось 2–2,5 млн чел.-дн. Возделывание сорта озимой пшеницы Безостая 1 обеспечило в отдельные годы получение по стране до 273 млн руб. условно чистого дохода. При этом уже за первые 10 лет после внедрения сорта каждый рубль затрат на его селекцию принес доход в размере 2 027 руб. Удвоение урожайности сельскохозяйственных культур в Европе за 100 лет (1820–1919) наполовину было обеспечено успехами селекции. К середине ХХ века урожайность в Европе увеличилась на 50%, причём половина прироста была обусловлена селекцией. В результате внедрения в США гибридов кукурузы валовые сборы зерна этой культуры значительно возросли. Стоимость прибавочного урожая к моменту окончания второй мировой войны в 150 раз превзошла затраты, связанные с созданием гибридов и их внедрением. Эти данные показывают, что селекционные работы имеют исключительное экономическое значение в сельскохозяйственном производстве и вложенные в них средства многократно окупаются. 4. Требования к сортам, основные направления и задачи селекции. Основным стратегическим направлением в селекции остаётся создание сортов с высоким потенциалом продуктивности. При решении данной задачи необходимо учитывать специализацию и условия природно-экономической зоны, для которой создаётся сорт, почвенный покров, метеорологические факторы, распространение болезней и вредителей растений, особенности агротехники. Кроме этого, нужно выявить критические периоды в развитии культур (суховеи, заморозки). Всё это будет определять главное направление селекции той или иной сельскохозяйственной культуры. Например, в засушливой зоне на первый план выдвигается задача выведения засухоустойчивых сортов, в зоне распространения болезней – устойчивых к ним сортов, в зоне с коротким периодом вегетации – раннеспелых сортов и т. д.Для решения задач, стоящих перед сельскохозяйственным производством, намечены основные стратегические направления в селекции по отдельным культурам. Например, по озимой пшенице поставлена задача создать высокопродуктивные (7–8 т/га) морозоустойчивые сорта для Центральной чернозёмной зоны и Поволжья в целях возделывания их по интенсивной технологии и на орошаемых землях, устойчивых к фузариозу, корневым гнилям, септориозу. По яровой пшенице поставлена задача создать раннеспелые и среднеспелые сорта, способные противостоять засухе в условиях Западной Сибири и других регионов страны.1. Высокая урожайность. 2. Широкая экологическая пластичность. Сорта с широкой экологической пластичностью способны при разном сочетании природных условий, сохранять урожайность относительно стабильной, на высоком уровне. Например, высокой пластичностью отличаются сорт яровой мягкой пшеницы Саратовская 29, сорта озимой пшеницы Безостая 1 и Мироновская 808. 3. Приспособленность к условиям высокомеханизированного сельскохозяйственного производства. У зерновых культур необходимы сорта с устойчивым к полеганию стеблем и неосыпающимся зерном4. Устойчивость к болезням и вредителям. 5. Высокое качество продукции. Качество – это сложный признак, охватывающий различные свойства. Нужны специальные сорта зерновых культур с особыми технологическими качествами для хлебопекарной, пищевой, кондитерской промышленности, для диетического и детского питания, производства фуража. Требования к качественным показателям зависят от культуры и назначения сортов. Например, сорта ячменя могут быть продовольственного, кормового и пивоваренного направления. Сорта, используемые для пивоварения, должны иметь крупное и хорошо выравненное зерно с высокой всхожестью и энергией прорастания, низким содержанием белка. 6. Оптимальная продолжительность вегетационного периода. Для тех природно-экономических зон, где продолжительность периода вегетации ограничена температурными условиями или наступлением засухи (переувлажнения), важно иметь скороспелые сорта. Чтобы непрерывно обеспечивать население свежими овощами и фруктами, необходимы разные по срокам созревания сорта: ранние, среднеспелые, среднепоздние, позднеспелые и очень поздние.. 7. Засухоустойчивость. 8. Зимостойкость. Большое значение для всех экологических зон имеет селекция озимых культур на зимостойкость.Там, где проводится освоение малопродуктивных, рекультивированных земель, необходимы сорта, устойчивые к кислым, засолённым, заболоченным землям, способные расти и давать урожай на чистых песках. Например, для условий Западно-Сибирского региона актуальна селекция яровой пшеницы и других зерновых культур на солонцеустойчивость. 5. Структура модели сорта, экспериментальное обоснование параметров модели. Модель сорта – это научный прогноз, показывающий, каким сочетанием признаков должны обладать растения, чтобы обеспечить заданный уровень продуктивности, устойчивости и других требуемых производством качеств (В.А. Кумаков, 1985). Другими словами, модель – это образец какого-либо определённого сорта с научно обоснованным оптимальным сочетанием признаков для конкретных условий среды. К основным элементам структуры урожая у зерновых относятся такие признаки, как кущение, число колосьев, число зёрен и масса зерна в колосе. Эти элементы формируются в ходе онтогенеза последовательно, один за другим, и обнаруживают сезонную тенденцию, что выявляется при благоприятном влиянии экологических факторов на их формирование. По мнению В.А. Кумакова (1985), всесторонне разработанная модель должна включать: 1) характеристику условий выращивания, для которых создаётся модель, с доказательством реальности планируемого уровня урожайности; 2) описание всех селекционно-значимых признаков; 3) доказательства правильности (перспективности) выбранных параметров признаков; 4) генетический анализ признаков; 5) указания на доноров важнейших признаков. Параметры модели (идеала сорта) разделяют на три группы:1) признаки продуктивности (фотосинтез, транспорт веществ, конкуренция растений в посеве). Эти признаки играют ведущую роль в оптимальных условиях (сорта Мексики, США, Германии);2) признаки устойчивости к стрессам (климат, болезни, вредители и др.) определяют величину урожая в континентальном климате (большая часть России, Украины, Казахстана) и повышают урожай на фоне неблагоприятных факторов;3) признаки, связанные с требованиями к технологии возделывания (пригодность к механизированной уборке, скороспелость) и переработки урожая (хлебопекарные качества, лёжкость при зимнем хранении и др.). Основные факторы, формирующие модель: 1) агроэкологические условия – соответствие сорта экологическим ресурсам предполагаемой природно-климатической зоны его распространения и агротехническим условиям возделывания; 2) достижения селекции и смежных с ней наук; 3) технология возделывания; 4) требования народного хозяйства (требования пищевой и перерабатывающей промышленности, исторически сложившиеся требования к сорту и т. д.); 5) возможности культуры. Экспериментальное обоснование моделей сортов строится на сравнительном изучении существующих сортов, изогенных линий и гибридных популяций. Исследование вклада признаков в урожайность и разработка научных рекомендаций по направленности селекционного отбора могут быть проведены несколькими методами. 1. корреляционный мультифакторный анализ больших наборов сортов и гибридов. В системе Государственного сортоиспытания накоплен большой цифровой материал, который используется для анализа коррелятивных связей признаков и определения их вклада в урожай. Вторым источником являются конкурсные испытания. Для анализа этих данных цифровой материал вводится в компьютерные базы данных.2. исследование серии топкроссных или диаллельных скрещиваний.3. полевые испытания изогенных линий, несущих в одном генотипе различные интересующие селекционера признаки.4. отслеживание динамики частот признаков при многолетнем пересеве (не менее 4 лет) гибридных популяций (С.Ф. Коваль, 1983). 6. Методы ускорения селекционного процесса. В процессе селекционной работы новый сорт зерновых культур проходит длинный путь — от отбора родоначального элитного растения до районирования. На это затрачивается много времени, обычно не менее 10—12 лет. Необходимо сократить срок до 5—6 лет. Для ускорения селекционного процесса применяют различные приемы и методы работы. Прежде всего важно правильно подбирать родительские формы для скрещиваний. Для выращивания двух-трех гибридных поколений в год используют теплицы, озимые и позднеспелые сорта и формы сеют яровизированными семенами. Нужно практиковать широкорядные и разреженные посевы с уменьшенной нормой высева, выращивать растения на высоком агрофоне для повышения коэффициента размножения семян. Для этих же целей применяют, когда предоставляется возможность, вегетативное размножение и клонирование растений. Испытание и оценку селекционных номеров на морозостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям необходимо проводить на провокационных фонах. Особенно выдающиеся номера можно испытывать и размножать, минуя отдельные звенья принятой схемы селекционного процесса. Следует осуществлять предварительное размножение семян особенно ценных номеров параллельно с конкурсным в государственном и экологическом сортоиспытаниях. Широко практикуется размножение новых сортов и гибридных поколений в южных районах, чтобы получать два урожая в год, и т. д. Некоторые селекцентры нашей страны проводят размножение гибридных семян под Термезом (Узбекская ССР), в Мексике и на Кубе. П. П. Лукьяненко в Краснодарском НИИСХ и П. Ф. Гаркавый в ВСГИ разработали методы, позволяющие значительно ускорить селекционную работу соответственно с озимой пшеницей и ячменем. 7. Виды и способы создания исходного материала. Селекционная работа начинается с подбора исходного материала. Исходным материалом в селекции называют культурные и дикие формы растений, используемые для выведения новых сортов. Различают исходный материал местного происхождения и интродуцированный. Исходный материал местного происхождения формируется в каком-либо конкретном районе. К интродуцированным относятся сорта, привлечённые из других мест и при этом сохранившие свои прежние свойства. Как местный, так и интродуцированный исходный материал делится на сформировавшийся и создаваемый искусственно. К сформировавшемуся исходному материалу относят селекционные сорта и гибриды, собранные в мировой коллекции сельскохозяйственных растений, сорта народной селекции, а также дикорастущие формы. Селекционные сорта более однородны. У самоопылителей и вегетативно размножающихся культур сорт может быть представлен одной линией или клоном, где все растения имеют одинаковый генотип. Сорта народной селекции, как правило, сложны по генетической природе и включают ряд форм, иногда разновидностей и видов. В связи с этим средний урожай по годам колеблется незначительно. Местные сорта народной селекции в настоящее время практически вытеснены селекционными сортами, Из группы дикорастущих растений для улучшения той или иной культуры в селекцию вовлекают преимущественно близкие к ней в таксономическом отношении формы.Используя для отбора сформировавшийся исходный материал, селекционер не получает новых признаков или их комбинаций, а выделяет те, которые уже созданы в процессе длительного естественного отбора (дикорастуще формы) или совместного действия искусственного и естественного отбора (народные сорта) на основе спонтанно возникающих в природе мутаций и естественной гибридизации. Таким образом, направление селекции, основанное на отборе из естественных популяций дикорастущих форм, народных сортов и из гетерогенных селекционных сортов, т.е. из уже сформировавшегося исходного материала, называется аналитической селекцией.К искусственно создаваемому исходному материалу относят: 1) гибридные популяции (внутривидовые, межвидовые, межродовые); 2) искусственные мутации (получают путём воздействия на растения различными видами физических и химических мутагенов); 3) полиплоидные формы (получают путём обработки различных органов растений колхицином или другими веществами, вызывающими образование полиплоидных форм); 4) изолированные клетки и ткани, выращиваемые на искусственной питательной среде (создаётся методами биотехнологии). Кроме того, у перекрёстноопыляющихся растений для создания гетерозисных гибридов используют самоопылённые линии (инцухт-линии).Если селекционер осуществляет отбор из популяций, создаваемых путём искусственных скрещиваний (гибридизации) разных сортов, видов или родов, то он может выявить формы с новыми признаками или их сочетанием, поэтому данное направление в селекции называется комбинационной, или синтетической, селекцией. 8. Понятие об интродукции, формы интродукции, виды интродуцируемого материала и пути его использования.Интродукцией (от лат. введение) называют перенос в какую-либо страну или область видов и сортов растений, ранее не произраставших в данной местности. Например, кукуруза, подсолнечник, картофель, табак и хлопчатник-упланд появились в странах восточного полушария в результате их интродукции из Америки. В формировании сортимента США и Канады большую роль сыграли русские сорта пшеницы, ячменя, овса, клевера, донника и других культур. Случаи, когда интродуцированные виды и сорта оказываются хорошо приспособленными к новому местообитанию, называются натурализацией (от лат. подлинный). Это вариант интродукции, когда новые условия произрастания соответствуют потребностям перенесённых растений. Например, шведские сорта овса Победа и Золотой дождь, горох Капитал, картофель Ранняя роза и Берлихинген. Если почвенно-климатические факторы и широта местности, откуда привлекается интродуцированный сорт, совпадают с местными условиями, то можно рассчитывать на натурализацию. Часто при интродукции изучаемые формы не могут приспособиться к новым условиям. Способность растений изменяться под влиянием среды ограничена нормой реакции генотипа. Когда интродукция приводит к выживанию лишь части генотипов и популяция приспосабливается к новым условиям за счёт генетического сдвига на основе естественного и искусственного отбора, это явление называется акклиматизацией. Например, неудачной была интродукция в южные районы России сортов джута из Индии, восточной хурмы из Японии, итальянской конопли и др. Успешная интродукция этих видов в нашей стране оказалась возможной лишь на основе выведения новых отечественных сортов. Интродуцированный материал может быть использован в двух направлениях: 1) для непосредственного внедрения в производство, если сорт окажется хорошо приспособленным к местным условиям и высокоурожайным; 2) в качестве исходного материала для проведения отборов и гибридизации. Исходя из этого весь интродуцированный материал подразделяется на три группы: 1) новые культуры; 2) новые сорта существующих культур; 3) источники новых признаков для существующих культур.Новая культура – это любая культура, впервые завозимая в данный район или страну. Например, полба в Европе была вытеснена мягкой пшеницей и рожью. Страны с высокоразвитой селекцией обычно создают собственные сорта и распространяют их в другие страны. Например, сорт озимой пшеницы Безостая 1 благодаря своим ценным качествам и высокой пластичности быстро распространился в нашей стране и за рубежом. Интродуцированные сорта редко используют непосредственно в производстве. В основном в селекции используют отдельные признаки и свойства интродуцируемых сортов. Если нужный признак не удаётся найти у культурных видов, его находят у диких родственных видов. 9. Теория о центрах происхождения культурных растений, её значение для селекции. Эта теория впервые была сформулирована в 1926 г. Согласно теории о центрах происхождения наибольшее разнообразие форм, разновидностей и видов культурных растений, приуроченное к определённым областям, свидетельствует о географической локализации видообразовательного процесса этих культур.1) Китайский (136 культур). родина проса (3 вида), гречихи, сои, корнеплодов и клубнеплодов, большого числа плодовых растений (первое место), многих цитрусовых, эндемичных форм сахарного тростника. 2) Индийский (Индостанский) (117 культур). родина риса, сорго, нута и маша, кунжута и индийской конопли, чёрного перца и многих других овощных и плодовых растений, а также цитрусовых.2а) Индо-Малайский подцентр (55 культур). родина банана, кокосовой пальмы, некоторых цитрусовых.3) Среднеазиатский (42 культуры). родина гексаплоидной (мягкой), карликовой и круглозёрной пшениц, гороха, чечевицы, чины, нута, многих масличных, 26-хромосомного травянистого хлопчатника.4) Переднеазиатский (84 культуры). родина 9 видов пшеницы (культурной однозернянки, твёрдой и мягкой пшеницы, пшеницы тургидум и др.); винограда, груши, черешни и других плодовых; дыни; кормовых трав. Малая Азия и Закавказье – родина ржи.5) Средиземноморский (84 культуры). Родина большого числа овощных культур, пшеницы однозернянки, овса, чечевицы, вики, гороха и др. Многие культуры отличаются здесь крупносемянностью. Это вторичный центр разнообразия культурных растений.6) Абиссинский (38 культур). родина культурного ячменя, большого числа разновидностей пшеницы, кофейного дерева, финиковой пальмы, африканского проса, кунжута, абиссинского банана и др. 7) Южномексиканский и Центральноамериканский (49 культур). родина кукурузы, американских видов фасоли, трех видов тыквы, перца, многих плодовых, какао, хлопчатника-упланда (на нём основано мировое хлопководство).8) Южноамериканский (Перувиано-Эквадоро-Боливийский) (45 культур). родина большого числа видов картофеля, зерновых культур, табака, томата, перца, перувианского хлопчатника и др.8а) Чилоанский подцентр. родина четырех культур – обыкновенного картофеля, мадии, чилоанского костра и земляники.8б) Бразильско-Парагвайский подцентр (13 культур). родина каучуконосного дерева, арахиса, какао, ананаса и др.Значение центров происхождения для селекции состоит в том, что использование обнаруженных здесь форм в качестве исходного материала позволяет облегчить и ускорить селекционную работу. Гены некоторых ценных признаков, отсутствующих у среднеевропейских сортов, могут быть найдены в центрах происхождения. У некоторых культур гены устойчивости к болезням локализуются в центрах происхождения. Например, устойчивость к филлоксере и мильдью у американских диких видов винограда. Формы ячменя из Эфиопии являются источником устойчивости к жёлтой ржавчине. Устойчивые к расе 15В стеблевой ржавчины формы пшеницы были найдены в Эфиопии и их не удалось найти среди культурных пшениц. 10. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости признаков Н.И. Вавилова и его значение для селекции. Изучая большое разнообразие культурных растений, Н.И. Вавилов обнаружил, что у близких видов и родов изменчивость протекает сходным образом. Например, для двух видов пшениц – твёрдой и мягкой – можно составить два гомологичных ряда наследственных вариаций. Оба вида имеют разновидности: остистые, полуостистые и безостые, плотноколосые и рыхлоколосые, с опушённым и гладким колосом и т.д. Закон гомологических рядов был сформулирован Н.И. Вавиловым в 1920 г. Он включает два положения:1) Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости. Зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.2) Целые семейства растений характеризуются определённым циклом изменчивости, охватывающим все роды и виды, составляющие семейство.Открытие этого закона помогло обнаружить недостающие звенья в системах ботанических разновидностей и сортов культурных растений и их диких сородичей. Закон гомологических рядов применяется для систематизации внутривидового разнообразия. Он позволяет установить общие линии развития уже существующих в природе видов. Закон гомологических рядов также используется для исследования вновь возникающих форм (мутаций) и помогает селекционеру ориентироваться в исходном материале. Как отмечал Н.И. Вавилов, закон гомологических рядов показывает селекционеру – что следует искать. Он позволяет предугадывать открытие форм, ещё не найденных у данного вида, но уже обнаруженных у другого близкого вида. Этот закон может указать на существование отсутствующих звеньев в цепи гомологических рядов, которые могут быть ценным исходным материалом для получения новых сортов или даже культурных растений из дикорастущих. Например, Р. Зенгбуш выделил в посевах горького люпина 5 из 2,5 млн растений с низким содержанием алкалоидов. Эти растения стали родоначальниками новой культуры – кормового безалкалоидного люпина.Закон гомологических рядов помогает находить формы с ЦМС при селекции на гетерозис, облегчает поиск растений, размножающихся апомиктическим путём, а также поиск мутантов с изменённым качеством зерна типа опейк 2 и флаури 2 (у кукурузы) и т.д. 11. Создание и хранение мирового генофонда для селекции, задачи ВНИИР им. Н.И. Вавилова.Созданием генофондов растительных ресурсов занимаются во многих странах, а также в международных организациях, в частности ФАО (продовольственная сельскохозяйственная организация ООН). Организуются международные государственные институты по важнейшим культурам – рису, пшенице, кукурузе, картофелю и др. Генофонд различных сельскохозяйственных культур пополняется путём сбора уже существующих форм растений, а также путём гибридизации, мутагенеза, полиплоидии и т.д. В 1894 г. в России по инициативе Р.Э. Регеля было создано Бюро по прикладной ботанике. В 1930 г. это бюро было преобразовано во Всероссийский институт растениеводства (в настоящее время ГНЦ РФ ВНИИР), центр интродукции растений в России. Для изучения и сбора растительного материала с 1920 по 1940 г. было организовано 180 экспедиций, в том числе 140 – по бывшему СССР и 40 – в 64 зарубежные страны. После войны в 1965–1976 гг. проведено ещё 48 экспедиций в 54 страны. Основная задача Всероссийского института растениеводства (ВИР) – сбор и всестороннее изучение растительных ресурсов для использования в селекции сельскохозяйственных культур. По численности и составу коллекция ВИР является уникальной и одной из самых крупных в мире; насчитывает более 300 тыс. образцов исходного материала (сорта, виды и дикие сородичи культурных растений).Работа ведётся по следующим основным направлениям: 1) мобилизация растительных ресурсов путём экспедиций, закупка семян и посадочного материала и обмен ими с научными учреждениями и семенными фирмами зарубежных стран; 2) поддержание коллекции образцов в живом виде, размножение их, а также закладка на длительное хранение; 3) изучение коллекционных образцов для выявления доноров высокой продуктивности и других ценных качеств в селекции; 4) снабжение селекционных и других научно-исследовательских учреждений исходным материалом; 5) разработка теоретических проблем в области классификации, эволюции, географии и истории культурных растений, физиологии, генетики, иммунитета и др.; 6) оказание научно-агрономической помощи производству.В коллекции растительных ресурсов ВИР находится 1 740 видов растений. Национальное хранилище семян для генофонда ВИР было построено в 1976 г. в Краснодарском крае на территории Кубанской опытной станции института. Основная задача национального хранилища – сохранение генетических ресурсов для их использования в селекционно-генетических работах в будущем. Хранилище рассчитано на 400 тыс. образцов. По мере выявления ценных сортообразцов они используются как непосредственно для внедрения в производство, так и в качестве исходного материала для селекции. Так в создании многих сортов полевых культур, рекомендованных для возделывания в Омской области, участвовали образцы мировой коллекции ВИР. Это такие сорта яровой мягкой и твердой пшеницы, как Омская 26, Омская 32, Страда Сибири, Ангел, Омский корунд . Сорта ячменя: Сигнал, Омский 91. Сорта овса: Тарский 2 ((, Иртыш 13. 12. Понятие о внутривидовой гибридизации, её задачи, трансгрессия и гетерозис. Гибридизация – это скрещивание двух или большего числа родительских форм, различающихся одним или несколькими наследственно обусловленными признаками и свойствами. Возникшее потомство называют гибридным. Гибридизация стала методом целенаправленного образования новых генотипов в результате развития генетики, открытия законов Менделя, сцепления генов, кроссинговера и других открытий в области генетики. Путём скрещивания можно добиться сочетания у гибридов полезных признаков и свойств родительских форм. Возможность получения новых организмов, способных сочетать и развивать ценные признаки родительских форм, а также формировать новые качества, сделала метод гибридизации основным в селекционной работе. В сочетании с отбором гибридизацией создано большинство сортов растений. Условно выделяют две основные задачи, решаемые методом гибридизации:1) Получение новых признаков или их комбинаций путем комбинационных скрещиваний. В данном случае создают генотипы, которые объединяют желаемые признаки и свойства родительских форм и позволяют получить высокопродуктивные сорта. Кроме селекции на урожайность комбинационные скрещивания применяют в селекции на скороспелость, неполегаемость и устойчивость к болезням.2) Получение трансгрессивных форм путем планомерного скрещивания. Положительные трансгрессии по урожайности и другим признакам можно получить, например, при скрещивании озимой пшеницы с яровой. При этом удаётся отобрать в потомстве формы с более высокой зимостойкостью, чем исходный озимый сорт. Для получения трансгрессий желательно, чтобы ни один из компонентов скрещивания не обладал бы всеми генами, необходимыми для оптимального проявления селекционного признака. Перспективы получения трансгрессий тем больше, чем сильнее различаются скрещиваемые партнёры в генетическом отношении, чем меньше их родство. Большая величина признака у гибридов по сравнению с родительскими формами может быть обусловлена не только трансгрессией, но и гетерозисом. При гетерозисе в отличие от трансгрессии максимальная величина признака у гибридов всегда проявляется в F1, а в последующих генерациях она быстро снижается. В результате при семенном размножении растений закрепить гетерозис невозможно. Если повышенное значение признака вызвано трансгрессией, то это изменение наследуется в последующих поколениях.Анализ родословных 91 сорта яровой мягкой пшеницы (1992), показывает, что на долю сортов, созданных на основе гибридизации, приходится 95,6% (В.А. Зыкин, А.Х. Шакирзянов, 2001). Таким образом, основным методом создания сортов является рекомбинационная селекция, в основе которой лежит гибридизация с последующим отбором 13. Принципы подбора пар для скрещивания.Успех гибридизации в большой степени зависит от правильного выбора родительских пар. Родительские пары выбирают на основе ряда критериев в зависимости от цели селекции. Селектируемые признаки должны иметь максимальное выражение. Подбор пар чаще ведут по комплексу признаков и свойств. В селекции применяют следующие принципы подбора пар для скрещивания.Подбор пар на основе эколого-географических различий Цель данного принципа – объединить по возможности все положительные признаки разных экотипов в новом сорте. Трансгрессии возникают чаще всего при скрещивании географически отдалённых форм. Причина трансгрессий в данном случае заключается в генетических различиях родительских форм, возникших в результате географической изоляции. Основоположником этого принципа является И.В. Мичурин (1949). Суть принципа в понимании И.В. Мичурина такова: «...чем дальше отстоят между собой пары скрещиваемых растений-производителей по месту их родины и условиям среды, тем легче приспосабливаются к условиям среды и новой местности гибридные сеянцы». Одним из примеров успешного применения описываемого принципа подбора пар для скрещиваний является результативное использование озимых форм для повышения потенциала продуктивности яровой пшеницы (Э.Д. Неттевич и др., 1972; Р.И. Рутц, 1974, 1981 и др.). Так при скрещивании яровых сортов пшеницы с озимыми созданы сорта: Тулунская 12 (Бирюсинка х яровая форма сорта Безостая 1), Сибаковская 3 (Безостая 1 х Саратовская 29), Нива 2 (PS 360/76 (Румыния) х Иртышанка 10), Омская 18 (Омская 11 х Geines (США)), Эритроспермум 59 (Чайка х Иртышанка 10) и др.Результативность эколого-географического принципа зависит от следующих факторов: 1) наличия богатой коллекции разных экотипов, т.е. необходимого исходного материала; 2) правильного выбора исходного материала; 3) объёма скрещиваний (должен быть достаточно большим); 4) методики отбора из гибридного потомства.Подбор пар на основе элементов структуры урожая. Основным критерием оценки родительских пар при использовании этого принципа служит их урожайность и выраженность отдельных её элементов. Урожайность сорта определяется продуктивностью одного растения и числом растений на единице площади. У зерновых культур урожай каждого растения слагается из числа продуктивных колосьев, числа зёрен в колосе и средней массы одного зерна. Сорта примерно с одинаковой средней продуктивностью могут различаться по показателям отдельных компонентов продуктивности. Если использовать такие сорта в качестве родительских пар, то в потомстве могут встретиться особи, превышающие по продуктивности обе родительские формы. Этот принцип был разработан в селекции яровой пшеницы В.Е. Писаревым в 30-е гг. ХХ в. Для зерновых культур им была предложена следующая формула урожайности:У = (А ∙ В)(С ∙ Д ∙ Е),где А – число убранных растений на единице площади; В – число плодоносящих стеблей на одном растении; С – масса одного зерна; Д – число колосков в колосе или метёлке; Е – число зёрен в колоске.При использовании данного принципа родительские формы должны как можно сильнее различаться по элементам структуры урожая, чтобы одна дополняла другую по максимальному выражению разных компонентов продуктивности.Продолжением идей В.Е. Писарева можно считать векторный метод Графиуса. В данном случае урожай представлен как объём прямоугольного параллелепипеда со сторонами: Х – число метёлок (колосьев) на единицу площади, Y – число зёрен в метёлке (колосе) и Z – масса одной зерновки. Из курса геометрии известно, что наиболее существенный рост объёма этой фигуры достигается при удлинении самого короткого ребра. В соответствии с этим для повышения урожая нужно, прежде всего, увеличить среднее значение наименее развитого из трёх составляющих его компонентов (X, Y, Z) у лучшего родителя. Учитывая существование отрицательных связей между компонентами урожая, выбранными Графиусом, можно предположить наличие ряда трудностей при использовании этого способа в селекции (Графиус, 1956). Подбор пар на основе продолжительности фаз вегетации. При создании новых сортов часто необходимо совместить высокую урожайность со скороспелостью. Это актуально в связи с тем, что во многих районах позднеспелые сорта страдают от запалов (засухи) или от ранних заморозков (в северных районахОсновное требование при таком подборе – точное знание фенологии исходных сортов.Н.Т. Павлюк (1977) предложил проводить подбор родительских пар по темпам роста в осенний и ранневесенний периоды вегетации. По его данным, эти признаки наследуются независимо друг от друга. Отбор линий, характеризующихся медленным ростом осенью и быстрым – весной, способствует созданию высокозимостойких сортов.Подбор на основе разной устойчивости к болезням и вредителям. Получение устойчивых к болезням сортов связано с иммунитетом.Иммунитет, или резистентность растений к инфекции, зависит от ряда факторов.При морфологической резистентности инфекция не может поражать растение благодаря специфическому строению клеток, клеточной оболочки, устьиц или целых тканей. Физиологическая резистентность обусловлена активной реакцией поражённой клетки по отношению к инфекции. Она выражается в выработке растением различных антитоксинов и отмирании ближайших к внедрившемуся патогену клеток. Химическая резистентность связана с наличием в растении химических веществ (алкалоиды, дубильные вещества) или с химической реакцией клеточного сока, препятствующих жизнедеятельности возбудителя болезни. Эта форма резистентности часто обеспечивает и устойчивость к вредителям. При подборе пар стремятся объединить в будущем сорте различные типы устойчивости и устойчивость к разным расам возбудителя болезни. Принципы подбора по элементам продуктивности, устойчивости к болезням и продолжительности фаз вегетации и другие подобные объединяются в один – принцип взаимодополняемости, или комплементарности, признаков. Этот принцип является одним из механизмов реализации принципа эколого-географической отдалённости. Подбор родительских форм по результатам оценки их комбинационной способности. Значительные возможности для повышения эффективности подбора родительских пар в гетерозисной селекции перекрёстноопыляющихся культур открыла разработка способов определения общей и специфической комбинационной способности (ОКС и СКС) в системе топкроссов, диаллельных и сетевых пробных скрещиваний (Н.В. Турбин и др., 1974; М.А. Федин и др., 1980; В.А. Драгавцев и др., 1984; В.К. Савченко, 1984). ОКС характеризует среднюю ценность родительской формы в серии гибридов, полученных с её участием, а СКС – только ценность в той или иной гибридной комбинации. В связи с этим показатель ОКС более информативен при подборе пар для скрещиваний. Подбор пар с помощью компьютерной техники. Благодаря использованию ЭВМ в подборе родительских пар становится возможным на основании переданной информации по каждой линии или сорту быстро рассчитать, скрещивание каких форм позволяет с наибольшей вероятностью ожидать наилучшего сочетания признаков у гибридов. Этот принцип подбора пар успешно применяют в селекции кукурузы, сорго, риса и других культур. В СибНИИСХе в лаборатории селекции картофеля разработан и применяется метод подбора пробных комбинаций на основе результатов изучения коллекции по комплексу признаков (15 и более одновременно). Каждый признак выражен в баллах от 1 до 9. Предполагается преобладание промежуточного типа наследования, что позволяет суммировать балльные значения обоих родителей по каждому признаку. 14. Типы однократных и многократных скрещиваний.При однократных скрещиваниях отбор проводят непосредственно в гибридных потомствах. К ним относят: простые парные, реципрокные, поликроссы (множественные скрещивания), топкроссы и диаллельные скрещивания. Многократные скрещивания подразумевают повторное скрещивание гибридов F1 с одним из родительских компонентов, с третьим сортом или другими гибридами, т.е. осуществляют систему скрещиваний. К такому типу скрещиваний относят: возвратные (беккроссы), конвергентные, тройные, ступенчатые и межгибридные скрещивания. 15. Источники и доноры в селекции, сортообразующая способность образцов. Для характеристики родительских форм, имеющих высокий уровень развития селекционно-ценного признака, применяют термины «источник» и «донор». Слово «донор» означает «дающий», «дарящий». Поэтому донорами называют те сорта и линии с высокими показателями признака, которые могут передать этот признак другим сортам сравнительно легко и не передают вместе с ним нежелательных признаков, от которых трудно или невозможно освободиться без одновременной утери последнего признака. К донорам относят генетически изученные источники, которые: 1) скрещиваются с улучшаемыми сортами и образуют жизнеспособное, высокофертильное потомство; 2) достаточно универсальны, т.е. обеспечивают планируемый эффект в возможно большем числе гибридных комбинаций; 3) не имеют существенных недостатков, тесно связанных с передаваемым признаком и снижающих урожай до экономически неприемлемого уровня. Источниками называются выделенные по фенотипу формы с нужными селекционеру значениями какого-либо признака, принадлежащие к возделываемым или родственным им видам (родам) сельскохозяйственных растений. Эффективное решение проблемы доноров возможно на основе концепции гена, которая предусматривает знание генотипа привлекаемых в скрещивание сортов по различным признакам и особенностей генных взаимодействий.Некоторые сорта и линии приобрели особо широкую известность как исключительно ценные родительские формы в селекции. В гибридных комбинациях, полученных с их участием, наблюдается выщепление большого числа высокопродуктивных потомств, характеризующихся рядом биологических и хозяйственно важных признаков. Проанализировав ряд подобных фактов, М.С. Катаржин (1970) предложил учитывать при подборе пар для скрещивания «сортообразующую способность» родительских форм. Её можно определить на основе анализа родословных реестровых сортов. Высокая сортообразующая способность родительской формы, выявленная для одного региона, должна проявляться и в других агроклиматических зонах. Например, канадский сорт Маркиз. С его участием создано большое число ценных сортов в различных странах мира. Высокой сортообразующей способностью обладают также сорта озимой пшеницы Безостая 1, Мироновская 808 и яровой – Саратовская 29 |