Программа селекции растений

В природе растения изменяются обычно вследствие изменений в их генетическом материале, называемых мутациями, или благодаря скрещиванию (гибридизации) разных видов или разновидностей, как это произошло в свое время с пшеницей (1). Современная селекция растений основана главным образом на планируемой гибридизации в сочетании с жестким отбором с целью ускорения эволюции.

1. Наш хлеб делается из пшеницы, которая ведет свое происхождение от древнейших случайных гибридов злаков, росших на Ближнем Востоке более 10 тыс. лет назад.

Дикая пшеница (Triticum топососсит) (1) и эгилопс (Aegilops speltoides) (2), содержащие по 14 хромосом, имеют естественные приспособления, которые не позволяют семенам рассыпаться на ветру до уборки урожая. Урожайный гибрид между ними-эммер (Triticum dicoccoides), он попал в культуру, хотя его зерна не удерживаются на ветру.

Второй случайный гибрид эммера и эгилопса А squarrosa (4); это полноколосая пшеница (Triticum aestivum) (5), содержащая 42 хромосомы. Естественный механизм разбрасывания зерен в новых гибридах - прародителях современных сортов пшеницы - был уничтожен. Выживание и распространение гибридов пшеницы- целиком заслуга человека

Начальный этап селекционной программы как правило составляют эксперименты, позволяющие оценить относительное влияние генов и среды. Легче всего установить признаки, управляемые одним или немногими основными генами, как, например, низко- рослость у бобов. Труднее изучать и контролировать опытным путем признаки, определяющиеся кумулятивным воздействием многих генов.

Отдельные растения, отобранные для выполнения программы, используются как родители в схемах контролируемого скрещивания. Эти схемы зависят от используемого типа механизма оплодотворения, или опыления. Пшеница, рис, томаты, бобы, горох и многие другие важные культурные растения являются самоопыляющимися; это значит, что пыльца, которая оплодотворяет яйцеклетку, дающую семя, происходит из цветка с того же самого растения.

У самоопыляющихся видов пыльца и яйцеклетка имеют много общих генов, и их потомство представляет, как принято говорить, чистую, или инбредную, линию. Чистые линии легко поддаются контролю; особи в посеве однородны по размерам и качеству.

К перекрестноопыляемым, или аутбридным, культурным растениям, у которых пыльца и яйцеклетка происходят от разных родителей, относятся кукуруза, клевер, капуста. Хотя эти растения редко дают чистые линии, первое поколение их потомства, называемое гибридами F1? обнаруживает особую мощность и выравненность по сравнению со своими родителями. Это так называемый гетерозис, который находит все возрастающее коммерческое использование, особенно у кукурузы, гибридизация которой относительно легко контролируется, так как у этого растения мужские и женские цветки находятся на разных частях.

У перекрестноопыляемых растений получение гибридного потомства и массовый отбор-два наиболее важных метода селекции. Перекрестное опыление может также использоваться для гибридизации разновидностей с близкими генетическими наборами, чтобы получить «синтетические» разновидности.

У самоопыляющихся видов массовый отбор заменяется получением чистых линий. При этом отбираются растения с требуемыми признаками. От них полу получают потомство, которое в свою очередь служит источником нескольких поколений самоопыленных растений.

Гибридизация у самоопыляющихся растений включает прежде всего отбор родительских растений и их перекрестное опыление. Каждый из подобранных родителей обычно имеет желаемые признаки, отсутствующие у другого. Потомство от скрещивания образует поколение F₁ и лучшие растения из его числа скрещиваются для получения поколения F₂. Растениям F₂ и следующих поколений обычно предоставляется возможность самоопыляться. Для получения действительно отличных растений может потребоваться ряд поколений до F₁₅.

По ходу выполнения селекционной программы ведутся подробные записи, растения испытываются в сравнительных опытах вместе с другими разновидностями в широком диапазоне условий. Из многих тысяч скрещиваний только одна новая линия обычно имеет вероятность достичь стадии F₁₅

Успех «зеленой революции» зависит не только от введения новых сортов и лучшей техники земледелия. При традиционных методах (А) высевались семена зерновых разных сортов, при этом удобрения использовались слабо, некоторые растения поражались болезнями, высокие растения полегали перед уборкой.

Урожай соответствовал условиям. В случае Б использован новый сорт зерновых. Почва обильно удобрена и обработана пестицидами. Низкорослые растения не полегли до уборки урожая. Урожай возрастает вдвое по сравнению с предыдущим случаем, но такое положение не остается неизменным.

Продолжение описанной обработки посевов (В) в конце концов приводит к распространению новых болезнетворных организмов, уничтожающих урожай. Свойства почвы могут ухудшиться из-за накопления остатков . ядохимикатов и удобрений. При плохих погодных условиях урожай падает ниже среднего уровня при старой агротехнике (А). Перед введением новых сортов необходимо испытание их в местных условиях. Даже в районах с высокой культурой земледелия каждый сорт не должен занимать более чем одну треть засеваемой площади.