Схрещування рослин. Як схрестити рослини в домашніх умовах. Улюблені квіти Схрещування квітів

Сторінка 2 з 4

Відомо, що переважна більшість рослин та тварин розмножується статевим шляхом. Насіннєве потомство їх виникає лише в результаті запліднення - злиття чоловічих та жіночих статевих клітин, що дає початок новим організмам.
На відміну від вегетативного способу розмноження (клубнями, живцями, нирками і т. д.), при якому організми, що ростуть, продовжують свій розвиток з тієї стадії, до якої дійшов розвиток взятої для їх отримання тканини материнського куща, при статевому розмноженні запліднена яйцеклітина - зигота дає початок нової рослини, що починає свій розвиток знову.
Процес запліднення має величезну біологічну значимість, тому що завдяки йому нові організми, що розвиваються, набувають подвійну спадковість - материнську і батьківську, а внаслідок цього і більшу життєвість, яка проявляється в кращій їх пристосованості до різноманітних умов зовнішнього середовища.
По Лисенку, біологічна роль процесу запліднення полягає в тому, що шляхом об'єднання різняться певною мірою за своїми спадковими властивостями жіночої та чоловічої статевих клітин в одну клітину і злиття двох ядер їх в одне ядро створюється суперечливість живого тіла, що є причиною саморозвитку, саморуху, т.п. е. життєвого процесу з властивим йому обміном речовин.
Штучне схрещування різних сортів рослин та порід тварин широко використовується у селекційній практиці.
Вирішальними моментами при виведенні нових високопродуктивних сортів рослин і порід тварин з позицій матеріалістичної мічуринської біології є осмислений і вмілий підбір для схрещування вихідних батьківських пар і подальше управління природою гібридного потомства, що формується, регулюванням умов життя.

Шляхом багаторічної наполегливої практичної роботи, що має під собою глибоко обґрунтований фундамент, І. В. Мічурін послідовно, крок за кроком, будував свою теорію статевої гібридизації. Ця теорія спростовує основні положення прихильників формально-генетичної науки, які стверджують незалежність спадковості організмів від умов їхнього життя та пропагують «славнозвісні горохові закони Менделя», про застосування яких у селекції багаторічних культур, як писав Іван Володимирович, не варто навіть мріяти. Він різко засуджував тих, хто працював за принципом: «Висип, підмішуй, говори, може щось вийде інше». На противагу цьому девіз І. В. Мічуріна говорить: «Ми не можемо чекати милостей від природи: взяти їх у неї – наше завдання».
Заперечуючи проти поглядів на спадковість, висловлюваних прихильниками формально-генетичної «науки», він неодноразово стверджував, що з неодноразовому схрещуванні тих самих вихідних батьківських пар у тому послідовних потомствах будь-коли вийде однакову кількість гібридів, які завжди домінували б суворо певні ознаки батька чи матері згідно з менделівським законом 3:1. Отримані рослини у всіх випадках схрещування одних і тих же батьківських пар за своїми морфологічними та біологічними ознаками не бувають тотожні, тому що успадкування ознак батьків залежить як від підбору сортів, що схрещуються, так і від багатьох інших причин.
Правильний підбір батьківських пар неможливий без знання біологічних закономірностей успадкування гібридним потомством ознак і властивостей батьків і наявності глибоких взаємозв'язків між природою рослинних організмів, що формується, і умов їх виховання, встановлених І. В. Мічуріним, Т. Д. Лисенком та їх послідовниками.
1. Щоб отримати новий сорт з бажаними якостями, необхідно насамперед підібрати для схрещування такі рослини, які мають господарсько цінні ознаки, що відповідають селекційному завданню.
І. В: Мічурін неодноразово підкреслював думку про те, що сучасним селекціонерам, як правило, нема чого проходити знову шлях, пройдений до них; завдяки наявності в організмів спадковості вони повинні користуватися результатами праць багатьох поколінь своїх попередників.
Цю думку проводив у своїх працях і Лютер Бербанк. Він образно порівнював вибір рослин для схрещування з роботою архітектора. Як архітектор підбирає будівельний матеріал, що відповідає ідейному задуму майбутньої будівлі, так і селекціонер намічає для схрещування рослинні форми, що мають ті ознаки, які він хоче бачити в майбутньому сорті. При цьому в розпорядженні селекціонера є набагато більш багатий і різноманітний матеріал, який він може залучити до роботи для здійснення свого задуму, ніж кількість мінералів або порід дерева, яке відомо архітектору.
При виведенні нових сортів, як вказує Т. Д. Лисенко, дуже важливо підібрати вихідні форми за принципом наявності у них найменшої кількості негативних якостей, які могли б обмежити в цих умовах розвиток у потомстві кращих ознак і властивостей батьків.
2. І. В. Мічурін надавав важливого значення сортової та індивідуальної історії материнської та батьківської рослин, тому що знання її дозволяє передбачати можливий характер успадкування ознак батьківських форм гібридним потомством.
«Найенергійнішою здатністю передачі своїх властивостей, - вказував Іван Володимирович, - мають, по-перше, всі рослини чистих видів, що ростуть у дикому стані, по-друге, більшою енергією відрізняються всі старі культурні сорти рослин, а найслабшими в цьому відношенні потрібно вважати нещодавно виведені молоді сорти плодових дерев та ягідних кущів»*.

* І. В. Мічурін, Вибрані твори, 1948, стор 69.

Домінування ознак диких рослин при схрещуванні їх з культурними обумовлено наявністю у них значно більш консервативної спадковості, ніж у пізніших у процесі діяльності людини культурних форм.
Ще Ч. Дарвін зазначав, що з рослин і тварин, поширених у природних умовах, немає такі різкі і раптові зміни, які відомі у приручених тварин і культурних рослин. Слід вважати, що сам факт окультурення, тобто переміщення рослин з природних умов у нові - штучні, і обробіток їх протягом багатьох поколінь під впливом певних прийомів агротехніки та фітотехніки сприяє формуванню у них пластичнішої спадковості і активнішої реакції їх на зміну умов довкілля, ніж у диких форм.
3. Для отримання гібридного потомства з пластичною спадковістю, здатного найбільше піддаватися спрямованому вихованню і дає найбагатший за різноманітністю форм матеріал для подальшого відбору, І. В. Мічурін рекомендував застосовувати географічно та генетично віддалене скрішування.
Як правило, при віддаленій (міжвидової або міжродової) гібридизації отримане гібридне потомство порівняно легко пристосовується до тих умов життя, що йому надаються.
На великому практичному матеріалі І. В. Мічурін довів можливість схрещування далеких за спорідненістю форм рослин і широко використовував віддалену гібридизацію у своїй практичній роботі при виведенні відомих сортів: яблуні – бельфлер-китайка, кандиль-китайка (гібриди між домашньою та китайською яблунею), бельфлер червоний, Бельфлер рекорд (гібриди між домашньою яблунею та яблунею Недзвецького), Таежное (гібрид між Кандиль-китайкою та сибірською яблунею); груші - Бере зимова Мічуріна, Товстобіжка, Раковка (гібриди між звичайною - культурною грушею та уссурійською); вишні - краса півночі, Бастард черешні (гібриди вишні з черешні); нових рослин - церападусів (гібриди степової вишні з японською черемхою); сливи - прозора жовта (гібрид сливи з абрикосом), ренклод терновий, терн солодкий (гібриди сливи з диким терном); виноград - Російський Конкорд, Металевий, Буйтур (гібриди між американськими та амурськими видами), Коринка Мічуріна (гібрид між амурським та культурним видами винограду). Відомі також його сорти - гібриди горобини з мушмулою, горобини з глодом, малини з ожиною і т.д.
Метод віддаленої гібридизації знайшов широке застосування у роботі радянських селекціонерів, оскільки він відкриває великі можливості отримання нових форм корисних рослин.
Віддалені за спорідненістю рослини можуть бути також далекими за географічним походженням та за умовами середовища, у яких кожне з них сформувалося.
Схрещування географічно віддалених рослин та виховання їхнього гібридного потомства бажано проводити в нових природних умовах, чужих як материнському, так і батьківському батькам. У цьому випадку, згідно з мічурінським вченням, як би виключаються ті умови, які необхідні для сильного прояву в потомстві ознак найближчих предків. Класичним прикладом практичного використання цього становища може бути отримання І. В. Мічуріним в умовах Тамбовської області нового високоякісного зимового сорту груші Бере зимова Мічуріна.
Йому довго не вдавалося отримати новий сорт груші з плодами добрих смакових якостей, придатними для тривалого зберігання зими. З цією метою він проводив численні схрещування високоякісних західноєвропейських зимових сортів груші (Бере Діль, Бере Клержо, Бере Лігеля, Сен-Жермен) із місцевими сортами (Тонковетка, Царська, Безсемянка). Однак вирощені сіянці не мали бажаної властивості внаслідок домінування у потомства раннього терміну дозрівання плодів, властивого місцевим сортам груш. Лише шляхом схрещування італійського сорту груші Бере Рояль із молодим, вперше зацвілим сіянцем уссурійської груші (батьківщина цього виду груші – Далекий Схід) він отримав гібриди з плодами літнього, осіннього та зимового дозрівання. Один з них виявився особливо цінним, оскільки успадкував найкращі властивості обох батьків - морозостійкість, властиву уссурійській груші, і величину плодів, прекрасний їх десертний смак, а також здатність до тривалого зберігання у свіжому вигляді, властиві сорту Бере рояль.
4. На підставі багаторічних експериментів та спостережень І. В. Мічурін відкрив ще одну важливу закономірність: у процесі схрещування сортів, рівноцінних у сенсі консерватизму спадковості материнський організм, будучи природним ментором, як правило, повніше передає свої ознаки та властивості потомству, ніж батьківський .
Керуючись цією закономірністю, радянські селекціонери під час проведення схрещувань у ролі материнського батька часто підбирають ту рослину, господарсько цінні ознаки та властивості якої бажано бачити у потомстві. Якщо виникає необхідність послабити індивідуальну силу спадкової передачі материнського батька, необхідно підбирати у ролі матері молодий, вперше квітучий сіянець, з уже розхитаною попередньою гібридизацією спадковістю.
5. Іван Володимирович Мічурін – перший селекціонер, який застосував для схрещування суміш пилку різних сортів. Щоправда, він використовував метод суміші пилку, в основному з метою подолання нехрещування при гібридизації рослин, віддалених у спорідненому відношенні, проте послідовники його довели доцільність застосування суміші пилку ряду сортів та при звичайних схрещуваннях.
Ще Дарвін зазначав, що схрещування особин, що піддавалися протягом життя попередніх поколінь різним умовам, надає сприятливу дію на потомство, оскільки у разі їх статеві клітини є у тому чи іншою мірою диференційованими. При самозапиленні квіток такої диференціації статевих елементів немає, тому його на потомство несприятливо.
Це спостереження послужило основою іншого важливого висновку Ч. Дарвіна про наявність обов'язкової вибірковості статевих елементів рослин у природних умовах. І. В. Мічурін та Т. Д. Лисенко розвинули дарвінське положення про наявність вибірковості запліднення рослин і довели, що успадкування ознак батьків потомством при штучній гібридизації перебуває у великій залежності від виборчого характеру процесу запліднення, причому ця залежність має двоякий характер.
Далеко не кожне пилкове зерно біологічно відповідає певній яйцеклітині, тому чим більше пилкових зерен різних сортів наноситься при запиленні на рильці кастрованої квітки, тим ширша можливість надається материнській рослині вибрати найбільш прийнятні з них. Численними експериментами мічуринців доведено, що за наявності великого вибору пилку квітками запліднення відбувається активніше, насіння, що зав'язалося, виявляється значно життєздатнішим і багатшим поживними речовинами, а виросли з них рослини - більш врожайними.
Крім того, при запиленні сумішшю пилку в результаті взаємодії пилкових зерен різних сортів створюється якісно нове фізіологічне середовище, більш сприятливе, ніж при звичайному запиленні.
І. В. Мічурін звертав увагу селекціонерів і на інший бік цього процесу. Далеко не завжди при штучній гібридизації слід очікувати отримання більш життєздатного потомства. Адже найчастіше в якості батьків залучаються рослини, що біологічно не відповідають одна одній, схрещування яких є примусовим. Наприклад, при віддаленій гібридизації іноді виходять рослини, які не здатні до побудови навіть найбільш життєво важливих органів. Тим не менш, Т. Д. Лисенко підкреслює, що вибірковою здатністю рослин необхідно користуватися для отримання різких змін спадковості шляхом примусового схрещування з тими особами, пилок яких не вибрав би материнський організм у природних умовах.
У цій галузі мічуринська агробіологічна наука висуває нові, ще не вирішені проблеми, що мають важливе теоретичне значення.
Для практичних селекційних робіт суміш пилку для схрещування підбирається за тими ж принципами, які зазначені раніше, тобто враховується селекційне завдання, господарсько цінні якості батьківських сортів (у тому числі кількох батьківських), їх біологічні особливості та історія походження.
6. Не завжди шляхом одноразового схрещування наперед підібраних з урахуванням зазначених закономірностей домінування спадковості батьківських пар селекціонеру вдається отримати гібридне потомство з бажаними ознаками. Щоб досягти здійснення своєї мети, іноді корисно вдатися до повторного схрещування кращих з отриманих гібридних рослин з одним з батьків або з будь-яким іншим сортом, що має потрібні якості.
Надаючи виняткове значення повторному схрещуванню першого гібридного покоління плодових культур, отриманих у середній смузі Росії, з південними сортами, І. В. Мічурін наполегливо вказував селекціонерам: «Далі, найважливішим у справі виведення нових сортів плодових рослин слід вважати третій спосіб - спосіб повторного схрещування гібридів з кращими культурними (і іноземними) сортами... Тут ми здебільшого отримаємо значне загальне поліпшення як від впливу введеного в схрещування сорту з новими добрими властивостями, так і від легшої сприйнятливості гібрида в його молодому віці і до того ж кореневласного». *.

* І. В. Мічурін, Соч., Т. 1, 1948, стор 496-498.

У той же час він застерігав від використання в суворих кліматичних умовах сіянців другої або навіть третьої генерації від природного запилення, тому що нові форми, які при цьому отримують, ухиляються в основному в гірший бік внаслідок повторного негативного впливу місцевих факторів середовища на домінування ознак батьків.
Встановлені І. В. Мічуріним, Т. Д. Лисенком та їх учнями закономірності домінування спадковості рослин поширюються і на культуру виноградних лоз.
Багаторічними дослідженнями, проведеними відділом селекції та сортовивчення Українського науково-дослідного інституту виноградарства та виноробства ім. Таїрова (П. К. Айвазян) встановлено, що у першому та другому насіннєвих потомствах статевих гібридів спостерігається досить складна картина успадкування ознак батьків. В одних сіянців можуть переважати ознаки одного з батьків, в інших - іншого, у третіх - може мати місце проміжне успадкування ознак і, нарешті, відомі випадки, коли в гібридному потомстві з'являються нові ознаки і властивості, що повністю були відсутні у вихідних батьківських пар.
Як правило, найбільш константними у сенсі спадковості виявляються дикорослі форми чистих видів: Вітіс Ріпаріа, Вітіс Рупестріс, Вітіс Лабруска, Вітіс Амурензіс і т. д., тому при міжвидовій гібридизації винограду сіянці першого потомства, отримані від схрещування культурного винограду з американським подвійними сортами та вирощувані у звичайних агротехнічних умовах, переважно успадковують ознаки диких батьків. При цьому більша частина рослин, що ухилилася за морфологічними ознаками у бік диких форм, успадковує від материнських рослин (європейських сортів) нестійкість до ураження мілдью та низьку морозостійкість, а від батьківських сортів (диких форм) – низька якість урожаю. Сіянці, що наближаються за морфологічними ознаками до культурних сортів, поступаються якістю врожаю материнському культурному сорту.
Невелика кількість міжвидових гібридів, що мають практичну стійкість до мильдь і морозу, за своїми морфологічними ознаками (пагони та листя), а також за кількістю та якістю врожаю наближаються до диких видів. Такі сіянці становлять інтерес для повторної та вегетативної гібридизації.
Дослідження показали також, що при міжвидовій гібридизації найкраще брати як материнські рослини стародавні аборигенні сорти винограду з гарною якістю врожаю. Такі сорти, що сформувалися в місцевих умовах і мають більш стійку спадковість, легше передають гібридному потомству свої ознаки та властивості, ніж інтродуковані.
У гібридному потомстві, отриманому від повторних схрещувань міжвидових гібридів з високоякісними сортами, як і слід було очікувати, значна частина сіянців є дикими формами. Отримання й у разі великої кількості сіянців, отклоняющихся за своїми ознаками від культурних рослин, можна пояснити тим, що у походження одного з батьків брали участь дикі різновиди, які з давності існування відрізняються винятковою здатністю зберігати свої спадкові властивості.
У межах однієї і тієї ж гібридної комбінації, за однакових умов середовища, сорт повніше передає потомству свої ознаки та властивості (урожайність, силу росту кущів, величину гронів та ягід, забарвлення ягід та соку, якість урожаю, стійкість рослин проти несприятливих умов та інші) у тому випадку, якщо він взятий як материнська рослина. Забезпечуючи гібридний зародок у наймолодшому його віці, починаючи з моменту утворення зиготи, необхідними поживними речовинами, материнський організм як ментор впливає на формування спадковості потомства.
Правильний підбір вихідних батьківських сортів для схрещування є лише першим етапом селекційної роботи, що закінчується отриманням гібридного насіння. Подальший процес формування спадковості сіянців є дуже складним біологічним явищем, що відбувається під впливом умов середовища і часто супроводжується проявом у них низки глибоких змін.

Типи схрещування

У селекційній практиці використовується два типи схрещування:

–просте (одноразове)- схрещують між собою два сорти (А Х Б)

Варіації:

Прості парні

Реципрокні

Множинні

Топкроси

Діалельні

–складне (багаторазове)– три сорти та більше [(А х Б) х С] х Д

Варіації:

Поворотні (бкроси)

Конвергентні

Ступінчасті

Міжгібридні

Прості схрещування

Відбір проводять безпосередньо у гібридних потомствах.

На основі простих парних схрещувань робота з гібридним матеріалом зводиться до відбору в поколіннях гібридних рослин, що розщеплюються, і оцінці їх потомств.

Такий тип схрещування має велике значення при міжсортовій гібридизації, ніж при міжвидовій, коли для отримання необхідного поєднання ознак у гібрида недостатньо одноразового схрещування.

Реципрокні схрещування

Реципрокне (пряме та зворотне схрещування, батьківська форма змінюється місцями) –

кожен із двох батьківських компонентів використовують у разі як материнської форми, тоді як у другий випадок як батьківської.

Цей тип схрещування особливо важливий при віддаленій гібридизації, коли в прямих і зворотних комбінаціях результати можуть вийти різними як за насіння, так і за якістю гібриду.

Потрібно для перевірки наявності генетичного матеріалу в цитоплазмі батьківських форм. Ядерний матеріал при прямому та зворотному схрещуванні передається порівну; цитоплазма ж передається гібридам лише з материнської лінії. При реципрокних схрещуваннях в одних випадках вплив цитоплазми материнської форми може бути суттєвим, в інших – не виявлятиметься зовсім.

11. Складні східчасті та міжгібридні схрещування.

Ступінчасті схрещування

При ступінчастій гібридизації отримані гібридні рослини повторно схрещують з третім сортом, а якщо необхідно, то потім у схрещування залучають і четвертий сорт або вид і т. д. Таким чином, у цих схрещуваннях беруть участь кілька батьківських форм, які послідовно (східчасто) включаються в гібридизацію .

При східчастих схрещування створюється гібридний матеріал, що включають зародкову плазму декількох сортів або навіть видів рослин. Підбираючи, наприклад, послідовність ступінчастої гібридизації сорту, один з яких – скропілий, другий – високоврожайний, третій – стійкий до хвороб, можна розраховувати отримати гібрид, що поєднує всі три зазначені властивості.

Міжгібридні схрещування

Для створення вихідного матеріалу з великою широтою генетичної мінливості доцільно використовувати метод складного або міжгібридного схрещування.

Сутність його полягає в тому, що популяція створюється шляхом схрещування великої групи батьківських форм, причому зазвичай схрещуються відразу ж особини F1.

Наприклад, схема схрещування 16 батьківських сортів матиме такий вигляд:

1-й рік: (1х2); (3х4); (5х6); (7х8); (9х10); (11х12); (13х14); (15х16).

2-й рік: (1х2) х (3х4); (5х6) х (7х8); (9х10) х (11х12); (13х14) х (15х16).

3-й рік: [(1х2) х (3х4)] x [(5х6) х (7х8)]; [(9х10) х (11х12)] x [(13х14) х (15х16)].

4-й рік: ([(1х2)х(3х4)]x[(5х6)х(7х8)])x([(9х10)х(11х12)]x[(13х14)х(15х16)]).

За допомогою цього способу протягом чотирьох поколінь зріщення створюється передумова для утворення рекомбінованого генотипу, гени якого можуть відбуватися з усіх 16 сортів або ліній.

Варіант 1 – складне ступінчасте схрещування

А х Б => F 1 (пересіяти) => F 2 - вибираємо помітні ознаки А і Б, схрещуємо з сортом С => F 1 (пересівання) => F 2 - вибираємо помітні ознаки А, Б, С, схрещуємо з Д => F 1 (пересів) => F 2 відбираємо АБСД (1 із 256). Витрачено 6 років.

Варіант 2 – міжгібридне:

Висіваємо паралельно А х Б і С х Д => їх F 1 схрещуємо між собою => F 1 пересіваємо => F 2 відбираємо АБСД (1 із 4096 – величезна робота). Витрачено 4 роки.

Майже завжди використовують перший варіант.

Як отримати якісний посівний матеріал овочів у домашніх умовах, у чому відмінність сортів від гібридів? Відповіді на ці та інші питання щодо насінництва ви знайдете в наведеному нижче матеріалі.

Одержання насіння з томатів, перців, баклажанів

Томати та інші пасльонові - культури самозапильні (тобто плоди зав'язуються від запилення своїм власним пилком). Для отримання власного насіння потрібно, щоб між одним сортом (або гібридом) у відкритому грунті була просторова ізоляція близько 50 м, а якщо місце захищене деревами, чагарниками - не менше 30 см.

Нині в багатьох овочевих культур селекціонери виводять сорти, а гібриди (F1). Такі гібриди називають гетерозисними. Гетерозис - це спосіб отримання гібридів першого покоління (F1), які перевершують батьківські форми (батьківську та материнську) при схрещуванні. Гетерозисні гібриди більш врожайні, стійкі до хвороб та шкідників, мають багато інших корисних властивостей порівняно з сортами. Однак з їх плодів не слід брати насіння, так як при посіві такого насіння на наступний рік відбудеться розщеплення, в потомстві виявлятимуться ознаки материнських та батьківських рослин (рослини матимуть різноманітну висоту, забарвлення та форму плодів, пізніше або раніше дозріватимуть і т.д. .).

Сорти в порівнянні з гібридами мають головну позитивну властивість - вони не будуть розщеплюватися при дотриманні умов для одержання чистосортного насіння.

Томат, перець, баклажан – теплолюбні культури, вони не переносять ранніх весняних заморозків. Для отримання насіння необхідно виростити якісну розсаду. Розсада на момент висадки повинна мати висоту 25-35 см, 7-8 листя, бутони квіток. Перед висаджуванням на постійне місце відбирають рівні рослини.

Висаджують рослини в теплицю або у відкритий ґрунт. На півдні (Волгоградська область, Краснодарський та Ставропольський краї) ці культури добре ростуть у відкритому ґрунті і дають повноцінний урожай насіння та плодів. Але в Нечорнозем'ї та у північних регіонах їх треба вирощувати у теплиці.

Насіннєві рослини вимагають посиленого підживлення мінеральними та органічними добривами, частіших поливів. Після висаджування рослини підв'язують до опори. Для кращого зав'язування плодів рекомендується акуратно постукувати па стеблі паличкою, щоб пилок потрапив на приймочку квітки. Тоді насіння у плодах буде набагато більше.

Перші плоди на рослині мають найсильніше і життєздатні насіння. Насіння треба виділяти з плодів, які дозріли прямо на рослині.

Добре дозрілі плоди томату миють водою, розрізають упоперек, витягають насіння разом з м'якоттю в чашку або банку, залишають на 2-3 дні. Після того як насіння забродять, промивають їх водою і просушують. Потім добре просушене насіння висипають у паперові пакетики і зберігають до сівби.

Слід пам'ятати, що для отримання насіння перцю треба дотримуватися головного правила - висаджувати солодкі сорти окремо від гострих сортів (тобто треба дотримуватись просторової ізоляції: на відкритій ділянці - 2000 м, на захищеному - 1000 м). Інакше солодкі сорти перцю - їх плоди та насіння - стануть гострими. Найкраще на дачній ділянці вирощувати якийсь один сорт або вид перцю (або солодкий, або гострий).

Отримання власного гібридного насіння

При отриманні власного гібридного насіння томату та інших пасльонових культур найголовніше полягає в техніці запилення квіток. Попередньо обирають один сорт - батьківську форму. З 8 до 10 ранку на квітках, що розпустилися, знаходять дозрілі пильовики (тичинки з пилком), обривають їх пінцетом і складають у скляну баночку.

Потім вибирають інший сорт – материнську форму. На цьому сорті акуратно пінцетом розкривають бутони, що не розкрилися (вони розкриються завтра-післязавтра), обривають тичинки і наносять на приймочку пестика пилок батьківської форми, попередньо розкривши пінцетом пиляки. Для запилення однієї квітки рекомендується наносити пилок з 2-3 пильовиків (підвищується гарантія зав'язування плода і у плоді утворюється більше насіння).

Після нанесення пилку на рильці квітки ізолюють від комах (вдягають на них мішечок з нетканого матеріалу), на квітконіжку вішають етикетку (на ній записують батьківську та материнську форму та дату запилення).

Наступного дня мішечки можна зняти з квіток. Вже за кілька днів стане зрозуміло, як пройшло схрещування: якщо зав'язь почне збільшуватися у розмірах - отже, запилення пройшло успішно.

Таким чином, можна отримати власне гібридне насіння, тобто. гібрид першого покоління (F1)

Вихід насіння з одного плоду перцю солодкого – 150-250 шт., перцю гострого – 300-700 шт., Баклажану – 600-1300 шт., томату – 600-1800 шт. Насіння томату зберігає схожість до 7-8 років, перцю та баклажану - 2-3 роки.

Власне насіння гороху та квасолі

Овочевий горох і квасоля - рослини, що самозапиляються. Використовуючи цю властивість для отримання власного насіння, можна висадити кілька сортів, дотримуючись відстань між ними 20-50 см.

Насіння гороху сіють у ґрунт наприкінці квітня – на початку травня, а квасолі – наприкінці травня – на початку червня. Відстань у ряду між рослинами – 10-12 см (для квасолі) та 5-6 (для гороху), між рядами – 20-30 см.

Після появи сходів проводять розпушування, підживлення мінеральними чи органічними добривами перед цвітінням чи під час нього.

Для отримання насіння відбирають типові для сорту рослини, здорові та однорідні. Відбір та прочищення потрібно вести починаючи з появи сходів, потім у період цвітіння та формування бобів.

Забирають рослини після пожовтіння. Акуратно висмикують їх, зв'язують та просушують під навісом для дозарювання. Потім повністю висохлі стручки з насінням обмолочують (очищають). З однієї насіннєвої рослини можна одержати 30-40 шт. насіння квасолі овочевої, 100 та більше шт. насіння гороху овочевого.

У гетевські часи, як згадував сам Ґете, у Карлсбаді – на карті не шукайте, тепер це Карлові Варі – на водах відпочиваючі любили визначати у букетах рослини по Ліннею. Ці букети мінеральні води, що п'ють у тіні колонади (гідрокарбонатно-сульфатно-хлоридно-натрієві - до відома збираються в Karlovy Vary) доставляв щодня молодий гарний садівник, що викликає у блідих самотніх дам підвищений інтерес.

Правильне визначення кожної рослинки було справою честі та успіху у садівника, який заохочував за скромну плату безневинні ботанічні захоплення. Важко сказати чому - чи через ревнощі до садівника, чи до Ліннея, але поет жорстко розійшовся з Ліннеєм у принципах систематики рослин. Лінней, як відомо, шукав у рослинах відмінності, Гете став шукати загальне і цим, треба сказати, зробив перший крок до генетичної систематизації рослин.

Захоплення жінок ботанікою можна було зрозуміти: система Ліннея була напрочуд проста і зрозуміла. Це вам не «Визначник вищих рослин європейської частини СРСР» Станкова-Талієва більш ніж тисяча сторінок, що приводить студентів до передфарктного стану.

Лінней, що зроду не любив арифметики, проте заклав її, можна сказати, в основу своєї системи. Він підрозділив рослини на 24 класи, з яких 13 виділено за кількістю тичинок. Рослини з однією тичинкою в кожній квітці вміщені в перший клас, з двома - в другій і так далі до десятого класу, до якого віднесені рослини з 10 тичинками. Клас 11-й включав рослини з 11-20 тичинками, 20 і більше тичинок у квітці говорило про приналежність до 12-го та 13-го класу. Ці два класи розрізняли за рівнем розташування основи тичинок щодо місця прикріплення маточка. Рослини 14-го та 15-го класів мають тичинки нерівної довжини. У квітах класів 15-20-го тичинки у рослин зрощені між собою або з маточкою. У 21-й клас були поміщені однодомні рослини, що мають частину тичинкові, частиною плодючі (пестичні) квітки. До 22-го класу потрапили дводомні рослини, що розвивають на одних рослинах лише тичинкові, на інших - тільки квітучі. Клас 23-й включав рослини з хаотичним розкидом чоловічих та жіночих квіток (у тому числі часом та спільному) на рослині. У 24-му класі були об'єднані «таємношлюбні» рослини - всі безквіткові рослини, починаючи з папоротеподібних і закінчуючи водоростями. Названі останні «таємничими» через те, що ботаніки не знали, як вони розмножуються. Це зараз біологам відомі їх організація та розмноження краще, ніж квіткових рослин.

Селекція- наука, що розробляє шляхи створення нових та покращення існуючих сортів рослин, порід тварин та штамів мікроорганізмів.

Створення нових сортів і порід ґрунтується на таких найважливіших властивостях живого організму, як спадковість та мінливість. Саме тому генетика – наука про мінливість та спадковість організмів – є теоретичною основою селекції.

Маючи свої власні завдання та методи, селекція твердо спирається на закони генетики, є важливою сферою практичного використання закономірностей, встановлених генетикою. Натомість селекція спирається і на досягнення інших наук. На сьогоднішній день генетика вийшла на рівень цілеспрямованого конструювання організмів з необхідними ознаками та властивостями.

Сорт, порода та штам- Стала група організмів, штучно створена людиною і має певні спадкові особливості.

Усі особини всередині породи, сорти та штаму мають подібні, спадково закріплені морфологічні, фізіолого-біохімічні та господарські ознаки та властивості, а також однотипну реакцію на фактори зовнішнього середовища.

Основні напрямки селекції:

висока врожайність сортів рослин, плодючість та продуктивність порід тварин;
поліпшення якості продукції (наприклад, смак, зовнішній вигляд плодів та овочів, хімічний склад зерна – вміст білка, клейковини, незамінних амінокислот тощо);
фізіологічні властивості (швидкість, посухостійкість, зимостійкість, стійкість до хвороб, шкідників та несприятливих кліматичних умов).

виведення стресостійких порід (для розведення в умовах великої скупченості – на птахофабриках, фермах тощо);
хутрове звірівництво;
рибництво - розведення риби у штучних водоймах.

ВІДМІННІСТЬ КУЛЬТУРНИХ ФОРМ ВІД ДИКИХ

Культурні форми	Дикі форми
розвинені ознаки, корисні для людини та часто шкідливі у природних умовах	наявність ознак, незручних для людини (агресивність, колючість тощо)
висока продуктивність	низька продуктивність (дрібні плоди; низька маса, несучість, удойность)
гірше адаптуються до мінливих умов середовища	висока адаптивність
не мають засобів захисту від хижаків та шкідників (гірких або отруйних речовин, шипів, колючок тощо)	наявність природних захисних пристроїв, що підвищують життєстійкість, але незручні для людини

основні методи селекції

Основні методи селекції:

підбір батьківських пар
відбір
гібридизація
штучний мутагенез

Підбір батьківських пар

Даний метод застосовується насамперед у селекції тварин, тому що для тварин характерно статеве розмноження та нечисленне потомство.

Виведення нової породи - процес тривалий, що потребує великих матеріальних витрат. Це може бути цілеспрямоване отримання певного екстер'єру(сукупності фенотипічних ознак), підвищення молочності, жирності молока, якості м'яса і т.д.

Розлучені тварини оцінюються не лише за зовнішніми ознаками, а й за походженням та якості потомства. Тому необхідно добре знати їхній родовід. У племінних господарствах під час підбору виробників завжди ведеться облік родоводів, у яких оцінюються екстер'єрні особливості та продуктивність батьківських форм протягом низки поколінь.

роботи І. В. Мічуріна

Особливе місце у практиці поліпшення плодово-ягідних культур займає селекційна робота І. В. Мічуріна.Велике значення він надавав підбору батьківських пар для схрещування. При цьому він не використовував місцеві дикорослі сорти (оскільки вони мали стійку спадковість, і гібрид зазвичай ухилявся у бік дикого батька), а брав рослини з інших, віддалених географічних місць і схрещував їх один з одним.

Важливою ланкою у роботі Мічуріна було цілеспрямоване вихованнягібридних сіянців: у певний період їх розвитку створювалися умови для домінування ознак одного з батьків та придушення ознак іншого, тобто ефективне управління домінуванням ознак (різні прийоми обробітку ґрунту, внесення добрив, щеплення у крону іншої рослини тощо).

Метод ментора- Виховання на підщепі. Як прищепи Мічурін брав як молоду рослину, так і нирки від зрілого плодоносного дерева. Цим методом вдалося надати бажане забарвлення плодам гібриду вишні з черешнею під назвою «Краса півночі».

Мічурін застосовував також віддалену гібридизацію. Їм отримано своєрідний гібрид вишні та черемхи – церападус, а також гібрид терну та сливи, яблуні та груші, персика та абрикоса. Всі сорти Мічуріна підтримують шляхом вегетативного розмноження.

Відбір

Штучний відбір- Збереження для подальшого розмноження особин з ознаками, що цікавлять селекціонера. Форми відбору: масовий та індивідуальний.

Інтуїтивний (несвідомий) відбір- найдавніша форма відбору, використовувана ще древнім людиною: відбір особин за фенотипом, тобто. з найкориснішими поєднаннями ознак.
Методичний відбір- відбір для розмноження особин з чітко визначеними ознаками, відповідно до мети та з урахуванням їх фенотипів та генотипів.

Масовий відбір- усунення з розмноження особин, які мають цінні ознаки, чи мають небажані ознаки (наприклад, агресивних).

Масовий відбір може бути ефективний у тому випадку, якщо відбираються якісні, просто успадковані і ознаки, що легко визначаються. Масовий відбір зазвичай проводять серед перехреснозапильних рослин. При цьому селекціонери відбирають рослини за фенотипом з ознаками, що їх цікавлять. Недолік масового відбору у тому, що селекціонер який завжди може визначити найкращий генотип по фенотипу.

Індивідуальний відбір- виділення окремих особин з цікавими для людини ознаками та отримання від них потомства.

Індивідуальний відбір ефективніший при відборі особин за кількісними, складно успадкованими ознаками. Цей вид відбору дозволяє точно оцінити генотип завдяки аналізу спадкування ознак у потомства. Індивідуальний відбір застосовують по відношенню до самозапильних рослин (сорта пшениці, ячменю, гороху та ін.).

Гібридизація

У селекційній роботі з тваринами застосовують в основному два способи схрещування: інбридингі аутбридинг.

Інбридинг- схрещування близьких форм: як вихідні форми використовуються брати і сестри або батьки і потомство.

Результат: одержання гомозиготних організмів → розкладання вихідної форми на низку чистих ліній.

Мінуси: знижена життєздатність (рецесивні гомозиготи найчастіше несуть спадкові захворювання).

Таке схрещування певною мірою аналогічне до самозапилення у рослин, яке також призводить до підвищення гомозиготності і, як наслідок, до закріплення господарсько цінних ознак у нащадків. При цьому гомозиготизація за генами, що контролюють ознака, що вивчається, відбувається тим швидше, чим ближче споріднене схрещування використовують при інбридингу. Однак гомозиготизація при інбридингу, як і у випадку рослин, веде до ослаблення тварин, знижує їхню стійкість до впливу середовища, підвищує захворюваність.

У селекції інбридинг зазвичай є одним із етапів поліпшення породи. За ним слідує схрещування різних міжлінійних гібридів, в результаті якого небажані рецесивні алелі перетворюються на гетерозиготний стан і шкідливі наслідки близькоспорідненого схрещування помітно знижуються.

Аутбридинг- неспоріднене схрещування між особинами однієї породи або різних порід тварин у межах одного виду.

Результат: отримання великої кількості гетерозиготних організмів → підтримка корисних якостей та посилення їхньої виразності в ряді наступних поколінь.

Віддалена гібридизація -отримання міжвидових та міжродових гібридів.

Віддалена гібридизація у селекції тварин застосовується значно рідше, ніж у селекції рослин.

Міжвидові та міжродові гібриди тварин та рослин найчастіше безплідні, оскільки порушується мейоз і гаметогенез не відбувається. При цьому відновлення плодючості у тварин є більш складним завданням, оскільки отримання поліплоїдів на основі множення числа хромосом у них неможливе.

Подолання безпліддя міжвидових гібридів рослин вперше вдалося здійснити на початку 20-х років ХХ століття радянському генетику Г. Д. Карпеченкопри схрещуванні редьки та капусти. Ця новостворена людиною рослина не була схожа ні на редьку, ні на капусту. Стручки займали хіба що проміжне становище і з двох половинок, у тому числі одна нагадувала стручок капусти, інша - редьки. Кожна з вихідних форм мала у статевих клітинах по 9 хромосом. У цьому випадку клітини одержаного від них гібрида мали 18 хромосом. Але деякі яйцеклітини та пилкові зерна містили всі 18 хромосом (диплоїди), а при їх схрещуванні створено рослину з 36 хромосомами, яка виявилася плідною. Так була доведена можливість використання поліплоїду для подолання несхрещуваності та безплідності при віддаленій гібридизації.

Буває, що безплідні особини лише однієї статі. Наприклад, у гібридів високогірного бика яка та рогатої худоби безплідні (Стерильні)самці, а самки плодючі (Фертильні).

Але іноді гаметогенез у віддалених гібридів протікає нормально, що дозволило одержати нові цінні породи тварин. Прикладом є архаромериноси, які, як і архари (гірські барани), можуть випасатися високо в горах, а як мериноси дають хорошу вовну. Отримано плідні гібриди від схрещування місцевої (індійської) великої рогатої худоби із зебу. При схрещуванні білуги та стерляді отримано плідний гібрид - бестер, тхора і норки - хонорик, продуктивний гібрид між коропом і карасем.

У природі зустрічаються гібриди зебри та коня (зеброїд), бізона та зубра (зубробізон), тетерука та куріпки (міжняк), зайця-русака та зайця-біляка (тумак), соболя та лисиці (кідус), а також тигра та лева (лігр) ).

Як приклади міжродових гібридів рослин можна назвати гібрид пшениці та жита (тритикале), пшенично-пирійний гібрид, гібрид смородини та аґрусу (йошта), гібрид брюкви та кормової капусти (куузика), гібриди озимого жита та житняку, трав'янистих .

Гетерозис- явище підвищеної життєздатності, врожайності, плодючості гібридів першого покоління, що перевищують за цими параметрами обох батьків.

Вже з другого покоління гетерозисний ефект згасає. Очевидно, це відбувається внаслідок зниження кількості гетерозиготних організмів та підвищення частки гомозигот.

Класичними прикладами прояву гетерозису є мул (гібрид кобили та осла) та коней (гібрид коня та ослиці) (рис. 1,2). Це сильні, витривалі тварини, які можуть використовуватися значно важчих умовах, ніж батьківські форми.

Мал. 1. Мул Мал. 2. Лошак

Тривалість їхнього життя значно вища, ніж у батьківських видів.

Лошак менше мула ростом і норовливий, тому менш зручний для використання в господарській діяльності людини.

Гетерозис широко застосовують у промисловому птахівництві, наприклад – бройлерні курчата, що відрізняються дуже швидким зростанням. Курча-бройлер - фінальний гібрид, отриманий в результаті схрещування кількох ліній різних порід курей (м'ясних батьківських форм), перевірених на поєднання. Спочатку для такого схрещування використовували породи корніш (як батьківську форму) та білий плімутрок (як материнську форму).

штучний мутагенез

Штучний мутагенез найчастіше використовують як метод селекції рослин. Він заснований на застосуванні фізичних та хімічних мутагенів для отримання форм рослин із вираженими мутаціями. Такі форми надалі використовуються для гібридизації чи відбору.

У селекції рослин широко використовується поліплоїдія.

Поліплоїдія- збільшення числа наборів хромосом у клітинах організму, кратне гаплоїдному (одинарному) числу хромосом; тип геномної мутації.

Статеві клітини більшості організмів гаплоїдні (містять один набір хромосом – n), соматичні – диплоїдні (2n). Організми, клітини яких містять більше двох наборів хромосом, називаються поліплоїдами, три набори - триплоїдами (3n), чотири - тетраплоїдами (4n) і т. д. Найбільш часто зустрічаються організми з числом хромосомних наборів, кратним двом - тетраплоїди, гексаплоїди (6n ) і т.д.

Поліплоїди з непарним числом наборів хромосом (триплоїди, пентаплоїди і т. д.) зазвичай не дають потомства (стерильні), тому що статеві клітини, що утворюються ними, містять неповний набір хромосом - не кратний гаплоїдному.

поява поліплоїдії

Поліплоїдія може виникнути при нерозбіжності хромосом у мейозі. У цьому випадку статева клітина одержує повний (нередукований) набір хромосом соматичної клітини (2n). При злитті такої гамети з нормальною (n) утворюється триплоїдна зигота (3n), з якої розвивається триплоїд. Якщо обидві гамети несуть диплоїдним набором, виникає тетраплоід. Поліплоїдні клітини можуть виникнути в організмі при незавершеному мітозі: після подвоєння хромосом поділу клітини може не відбуватися, і в ній виявляються два набори хромосом. У рослин тетрапоїдні клітини можуть дати початок тетрапоїдним пагонам, квітки яких будуть виробляти диплоїдні гамети замість гаплоїдних. При самозапиленні може виникнути тетраплоід, при запиленні нормальною гаметою – триплоїд. При вегетативному розмноженні рослин зберігається плідність вихідного органу чи тканини.

Завдяки поліплоїдії виведені високоврожайні поліплоїдні сорти цукрових буряків, бавовнику, гречки та ін. Поліплоїдні рослини часто життєздатніші та плідніші, ніж нормальні диплоїди. Про їх більшу стійкість до холоду свідчить збільшення числа видів-поліплоїдів у високих широтах та високогір'ях.

Оскільки поліплоїдні форми часто мають цінні господарські ознаки, штучну поліплоїдизацію застосовують у рослинництві для отримання вихідного селекційного матеріалу.

Одержання поліплоїдів в експерименті тісно пов'язане із штучним мутагенезом. З цією метою використовують спеціальні мутагени (наприклад, алкалоїд колхіцин), що порушують розбіжність хромосом у мітозі та мейозі.

Отримано врожайні поліплоїди жита, гречки, цукрових буряків та інших культурних рослин; стерильні триплоїди кавуна, винограду, банана популярні завдяки безнасінним плодам.

Застосування віддаленої гібридизації у поєднанні зі штучною поліплоїдизацією дозволило вітчизняним вченим отримати плідні поліплоїдні гібриди рослин (Г. Д. Карпеченко, гібрид-тетрапоїд редьки та капусти) та тварин (Б. Л. Астауров,гібрид-тетраплоід тутового шовкопряда).

Шовкопряди Астаурова

Дуже рідкісні випадки природної поліплоїдії у тварин. Однак, академік Б. Л. Астауров розробив метод штучного отримання поліплоїдів від міжвидового гібриду шовкопрядів Bombyx mori та В. mandarina. В обох цих видів n = 28 хромосом.

При синтезуванні тетраплоїду використовувався метод штучного партеногенезу. Спочатку були отримані партеногенетичні поліплоїди Ст mori - 4 n, 6 n. Усі отримані особини виявилися фертильними (плодючими) самками.

Потім схрещування партеногенетичних самок Ст mori (4n) з самцями іншого виду Ст mandarina (2n). У потомстві від такого схрещування з'являлися триплоїдні самки 2n Ст mori + 1 n Ст mandarina.

Ці самки, стерильні у нормальних умовах, розмножувалися шляхом партеногенезу. При цьому партеногенетично іноді виникали 6n самки (4n Ст mori + 2n Ст mandarina).

У потомстві від схрещування цих самок з 2n самцями Ст mandarina були відібрані 4n форми обох статей з подвоєним набором хромосом кожного виду (2n Ст mori +2n Ст mandarina).

Якщо гібрид 1n Ст mori + 1n Ст mandarina був безплідним, то тетраплоід (4n) виявився плідним і при розведенні дав плідне потомство. За допомогою поліплоїдії таким чином вдалося синтезувати нову форму шовкопряда.

біотехнологія

Біотехнологія- Наука, що вивчає можливість модифікації біологічних організмів для забезпечення потреб людини.

Застосування біотехнології (рис. 3):

виробництво ліків, добрив, засобів біологічного захисту рослин;
біологічне очищення стічних вод;
відновлення цінних металів із морської води;
корекція та виправлення генетичних патологій.

Мал. 3. Можливості біотехнології

Наприклад, включення до генома кишкової палички гена, відповідального за освіту в людини інсуліну, дозволило налагодити промислове отримання цього гормону (рис. 4).

Мал. 4. Біотехнологія отримання інсуліну

У біотехнології успішно застосовуються методи генної та клітинної інженерії.

ГЕННА І КЛІТИННА ІНЖЕНЕРІЯ

Генна інженерія- Штучне, цілеспрямоване зміна генотипу мікроорганізмів з метою отримання культур із заздалегідь заданими властивостями.

Дослідження у галузі генної інженерії поширюються як на мікроорганізми, а й у людини. Вони особливо актуальні при лікуванні хвороб, пов'язаних із порушеннями в імунній системі, у системі згортання крові, в онкології.

Основний метод генної інженерії: виділення необхідних генів, їх клонування та введення в нове генетичне середовище. Наприклад, введення певних генів за допомогою плазміди в організм бактерії для синтезу нею певного білка (рис. 5).

Мал. 5. Застосування генної інженерії

Основні етапи вирішення генно-інженерного завдання такі:

Одержання ізольованого гена.
Введення гена у вектор (плазміду) для перенесення в організм.
Перенесення вектора з геном (рекомбінантної плазміди) в організм, що модифікується.
Перетворення клітин організму.
Відбір генетично модифікованих організмів та усунення тих, які не були успішно модифіковані.

Клітинна інженерія- це напрям у науці та селекційній практиці, що вивчає методи гібридизації соматичних клітин, що належать різним видам, можливості клонування тканин або цілих організмів з окремих клітин.

Включає культивування та клонування клітин на спеціально підібраних середовищах, гібридизацію клітин, пересадку клітинних ядер та інші мікрохірургічні операції з «розбирання» та «складання» (реконструкції) життєздатних клітин з окремих фрагментів.

На даний момент вдалося отримати гібриди між клітинами тварин, далеких за систематичним становищем, наприклад миші та курки. Соматичні гібриди знайшли широке застосування як у наукових дослідженнях, і у біотехнології.

Гібридні клітини, отримані від клітин людини і миші та людини та китайського хом'ячка, брали участь у розшифровці геному людини.

Гібриди між пухлинними клітинами і лімфоцитами мають властивості обох батьківських клітинних ліній: вони необмежено діляться і можуть виробляти певні антитіла. Такі антитіла застосовують у лікувальних та діагностичних цілях у медицині.

В ембріології для вивчення процесів диференціювання клітин та тканин в ході онтогенезу використовують організми- химери, що складаються з клітин з різними генотипами. Їх створюють шляхом з'єднання клітин різних зародків на ранніх етапах розвитку.

Клонування тварин- Ще один спосіб клітинної інженерії: ядро соматичної клітини пересаджують у позбавлену ядра яйцеклітину з подальшим вирощуванням зародка в дорослий організм.

Перевага клітинної інженерії у цьому, що дозволяє експериментувати з клітинами, а чи не з цілими організмами.

Методи клітинної інженерії часто застосовують у поєднанні з генною інженерією.

роботи М. І. Вавілова

Микола Іванович Вавілов - російський генетик, рослинник, географ.

М. І. Вавілов організував 180 експедицій (20-30 рр. ХХ століття) по найважче доступних і найчастіше небезпечних районах земної кулі з метою вивчення різноманіття та географічного поширення культурних рослин.
Ним було зібрано унікальну, найбільшу у світі колекцію культурних рослин (до 1940 р. колекція включала 300 000 зразків), які щорічно розмножуються в колекціях Всеросійського інституту рослинництва імені М. І. Вавілова (ВІР) і широко використовуються селекціонерами як вихідний матеріал для створення нових сортів зернових, плодових, овочевих, технічних, лікарських та інших культур.
Створив вчення про імунітет рослин.
М. І. Вавілов підрозділяв імунітет рослин на структурний (механічний) та хімічний. Механічний імунітет рослин обумовлений морфологічними особливостями рослини-господаря, зокрема, наявністю захисних пристроїв, що перешкоджають проникненню патогенів у тіло рослин. Хімічний імунітет залежить від хімічних особливостей рослин.
Закон гомологічних рядів спадкової мінливості: у генетично близьких видів та пологів існують гени, які дають схожі ознаки. Таким чином, можна передбачити наявність ознак інших видів відомого роду.
Встановив, що найбільша різноманітність форм виду зосереджена тих районах, де цей вид виник. М. І. Вавілов виділив 8 центрів походження культурних рослин.

Центри походження культурних рослин

Центри походження культурних рослин- Географічні області, що є батьківщиною дикорослих предків культурних рослин.

Центри походження найважливіших культурних рослин пов'язані з давніми осередками цивілізації та місцем первинного обробітку та селекції рослин. Подібні осередки одомашнення (центри доместикації)виявлено і у свійських тварин.

Було виділено вісім центрів походження культурних рослин (рис. 6):

1. Середземноморський (спаржа, маслини, капуста, цибуля, конюшина, мак, буряк, морква).

2. Передньоазитський (інжир, мигдаль, виноград, гранат, люцерна, жито, диня, троянда).

3. Середньоазіатський (нут, абрикос, горох, груша, сочевиця, льон, часник, м'яка пшениця).

4. Індо-Малайський (цитрусові, хлібне дерево, огірок, манго, чорний перець, кокосова пальма, банан, баклажан).

5. Китайська (просо, редька, вишня, яблуко, гречка, слива, соя, хурма).

6. Центральноамериканський (гарбуз, квасоля, какао, авокадо, махорка, кукурудза, батат, бавовник).

7. Американський (тютюн, ананас, томат, картопля).

8. Абіссінський центр (банан, кава, сорго, тверда пшениця).

У пізніх роботах М. І. Вавілова Передньоазіатський та Середньоазіатський центри об'єднуються в Південно-Західноазіатський центр.

Мал. 6. Центри походження культурних рослин

Нині виділяють 12 первинних центрів походження культурних рослин.

Лінней відніс 20 з 23 класів до явношлюбних двостатевих квіток. Саме їх він вважав правилом у рослинному царстві, інші – цікавим винятком. Воно начебто логічно, для рослин зручніше - тичинки та маточки поруч, значить, шлюб без затримки; Результат любові - плід і насіння з'являються в результаті самозапилення, зашифрованого біологами латинським словом autogamia.

Вже після Ліннея з'ясувалося, що деякі рослини мають лише на вигляд двостатеві квітки. Хоча в них у квітках поруч і тичинки, і маточки, але пилкові клітини в пильовиках недорозвинені і вся рослина євнухом дивитися гидко. Інші квітки самі себе не можуть запліднити, але їх пилок здатний до виробництва потомства при запиленні маточок чужих рослин.

Оскільки повелося здавна у ботаніків все називати латинськими іменами, то сукупність тичинок квітки вони назвали андроцеєм, а сукупність маточок (або просто маточок) - гінецеєм. Але оскільки жоден вчений на вже досягнутому одного разу ні за що не зупиниться, то ботаніки надалі в залежності від будови квіток підрозділили їх на обох статей (містять андроцей і гинецей) і одностатеві (містять або андроцей, або гінецей). Якщо чоловічі та жіночі квіти розквітають на одній рослині, його називають однодомним (кукурудза), якщо ж на різних – дводомним (конопля). У полігамних видів на одній рослині бувають двостатеві та одностатеві квітки (диня, соняшник). Однак, мабуть, у спис вченим-ботаникам природа часом підставляє їх допитливому оку всі форми переходу від одного статевого типу квітки і рослин до іншого, аж до пустоцвітів, зовсім позбавлених тичинок і з недорозвиненими маточками.

Надзвичайно дратівлива городників бур'янка мокриця, або топтун, має в двох п'ятичленних мутовках десять тичинок, з яких зазвичай 5 внутрішніх з деяким додаванням таких же з зовнішньої мутовки зморщені і позбавлені пилку. Квіткові головки чорноголовника (Poterium polygamum) містять крім чисто плодових і чисто тичинкових квіток ще й справжні статеві двостатеві квітки. Вони представляють усі приклади переходу від справжніх обох статей до квіток суто материнського типу. До речі, цей ботанічний рід винятковий серед розоцвітих своєю схильністю до вітрозапилення.

Надзвичайно різноманітні також ступеня відокремлення серед хибноопалих плідних і тичинкових квіток. Бодяк, спаржа, хурма, виноград, деякі скабіози, ломикамені, валеріани мають квітки на перший погляд обох статей. У них добре розвинені маточки, видно і тичинки, в пиляках яких може бути або відсутні пилок. В останньому випадку це хибноопалих квіток. Що робити, і в природі «лжедмитрії» трапляються. Те ж саме можна сказати і про частину квіток у кистях кінських каштанів і деяких видів щавлю, а також у квітках у центрі кошиків мати-й-мачухи та нігтиків, що мають вигляд справжніх обох статей, але чиї зав'язі не дають схожого насіння, так як рильце не здатне пропускати через себе пилкові трубки.

У кистях явору (один з видів клена) можна помітити всі можливі переходи від хибноопалих тичинкових квіток з добре розвиненими великими зав'язями до таких, у яких маточки недорозвинені або зовсім відсутні. Переходи від справжніх обох статей до пустоцвітів можна зустріти у декількох видів степового гіацинту.

Відомі також тридомні види: у них одні рослини несуть тільки чоловічі, інші – тільки жіночі, а треті – двостатеві квітки (смолівка). З курйозів рослин можна назвати зміну статі з віком чи окремі роки. Виноград серцеподібний, що відноситься на своїй батьківщині до типово дводомних, у Віденському ботанічному саду представлений кущами з квітками тичинками. Але в деякі роки виноградні кущі приводять екскурсоводів в замішання, оскільки утворюють крім тичинкових справжні статеві двостатеві квітки.

У багатьох рослин самопліднення перешкоджає неодночасне дозрівання тичинок і маточок у квітці - дихогомія (соняшник, малина, груша, яблуня, слива), при якій розрізняють протерандрію, коли тичинки пилять раніше дозрівання маточок, і протогінію, коли маточки дозрівають раніше тичинок.

Головним чином протерандричні складноцвіті, губоцвіті, мальвові, гвоздикові та бобові; протерогінічні ситники та ожики, кірказонові та дафнієві, жимолостні, глобулярієві, пасльонові, розоцвіті та хрестоцвіті. Протерогінічні всі однодомні рослини: осоки, рогози, щоголовники, ароїдні з однодомними квітками, кукурудза, однодомна кропива пекуча, уруть, чорноголовник, дурнишник, шалений огірок, молочайні рослини, вільха, береза, волоський горіх, бук, платан . У названих тут дерев і чагарників пильовики починають припадати пилом із запізненням у 2-3 дні. У альпійської зеленої вільхи ця різниця дорівнює 4-5 дням, а у дрібного рогозу - навіть дев'яти.

Здебільшого протерогінічні дводомні рослини. У великих вербових чагарниках по не травленим хімією берегах наших річок деякі види все ще представлені численними чагарниками. Частина їх несе тичинкові квіти, інша – маточкові. Вони практично знаходяться в одних умовах, але, незважаючи на однакові зовнішні умови в одній і тій же місцевості, кущі з маточковими квітками завжди вправно випереджають у цвітінні своїх «чоловіків» з тичинковими квітками. У білотала, пурпурового лозника, кошикової верби та ракити приймочки у своєму дозріванні на 2-3 дні випереджають розтин тичинкових квіток. Те саме у альпійських верб - переконайтеся, якщо доведеться побувати в Альпах. Але тут різниця в часі обмежена лише одним днем, з чого правомірно зробити висновок, що наші верби - найбільш протерогінічні верби у світі.

У рослин конопель, що ростуть поруч, на початку цвітіння можна помітити приймочки, готові до сприйняття пилку, хоча жодна тичинкова квітка ще не розкрита - вони розкриються лише через 4-5 днів. Біля проліски, або курей-зілля, що росте по листяних лісах і чагарниках, поруч розташовані материнські та батьківські особини. Проте маточкові квіти у них відкриваються за два дні до тичинкових. Те саме у хмелю та багатьох інших дводомних рослин.

У небагатьох рослин самопліднення утруднене через таке розташування тичинок і маточок, при якому пилок важко потрапити на рильці маточки своєї квітки. Наприклад, при гетеростилії одні особини мають квітки з довгими маточками та короткими тичинками, а інші – навпаки. До гетеростильних (розностовбчастих) відносяться деякі тирличові (наприклад, вахта, або трилистник), гречка, різні види лінцю, численні першокольорові (наприклад, проломник, турча, примула, або первоцвіт), а також багато бурачникові (незабудки, медуниця та ін) .

Вахта має дуже витончені волохатими білорожевими квітками-зірочками, зібраними пензлем на безлистому стеблі. Одні квітки мають низький стовпчик і укріплений над ним пильовик, інші, навпаки, - високі стовпчики і укріплені під ними пильовики. Приймочки у рослини дозрівають раніше тичинок. Комахи, що відвідують квіти вахти, стосуються однією і тією ж частиною свого тіла то маточок, то тичинок, здійснюючи строго перехресне запилення. Однак у довгу негоду квітка закрита і змушена самозапліднюватися.

Примула, серед дітей відоміша як баранчики, розпускає квітки однієї з перших серед весняних квітів. Звідси і латинська назва primus – перша. Запилюють рослину тільки джмелі та метелики. Завдяки розностовбчастості маточки одних квіток можуть бути запилені пилком тільки з інших квіток. Якщо джміль сідає на квітку з низьким маточкою, він стосується головою високостоящих тичинок. Перелітаючи на квітку з високостоящим маточкою, вона стосується головою приймочки і виробляє перехресне запилення.

Явление разностолбчатости вперше було відкрито на квітках турчі болотяної, та був і інших рослинах. Першість турчі в цьому відношенні здається навіть неймовірною, якщо врахувати, що вся рослина занурена у воду, і лише у липні квітки з'являються над водою. Інша прикметність турчі в тому, що коріння вона не має, і всмоктувальні функції у неї виконують клітини шкірки листя.

У гречки, за клятвенним засвідченням генетиків, довгоостовпчастість контролюється рецесивною алелею s, а короткостовпчастість - домінантною алелею S (нагадуємо, що алель - одна з форм стану одного і того ж гена). Оскільки запилення в межах одного типу квітки не відбувається, то в популяціях постійно підтримується рівне співвідношення рослин з генотипами Ss і ss; це видно з грат Пеннета, відомої зі шкільного курсу біології:

тобто розщеплення 1:1, як і в людини, на хлопчиків (АТ) та дівчаток (XX) у потомстві.

За будовою квітки гречка пристосована до перехресного запилення переважно комахами (мухами, джмелями і особливо бджолами), яких приваблює нектар, і лише частково вітром. При нормальному (легітимному) запиленні, коли пилок коротких тичинок потрапляє на приймочки коротких стовпчиків і, відповідно, пилок довгих тичинок - на приймочки довгих стовпчиків, зав'язується найбільша кількість насіння.

Плакун-трава (Lythrum salicaria) – одна з найцікавіших наших рослин. Справа в тому, що квітки плакун-трави мають маточки трьох різних величин і 12 тичинок, розташованих порівну в два кола. В одних квітках маточка вище обох кіл тичинок, в інших - він знаходиться між ними і в третіх - нижче обох кіл. Отже, тичинки розташовуються на різних висотах так само, як і маточки, що забезпечує перехресне запилення. Комаха, прилітаючи за нектаром, вимазується пилком і віддає її на приймочку маточка, по довжині відповідного тичинці, з якого знятий пилок. Запліднення відбувається нормально, коли пилок переноситься з тичинки, однакової по довжині з маточкою. Зерна пилку з тичинок трьох різних висот різняться між собою за величиною і частково за кольором, а відповідно до цього довжина сосочків на рильцях трьох різних висот також різна, - адже рильця повинні вловлювати різний пилок. Процес запилення у деталях вперше досліджено Ч. Дарвіном.

У деяких рослин тичинки та маточки розташовані в суворій черговості, підставляючись комахою для «розвантаження» пилку або «навантаження» приймочка. У нашої рути звичайної, що зустрічається на схилах і пагорбах у лісах Південного Криму, квітка містить десять пильовиків, що підтримуються прямими, розташованими зіркою нитками. Спочатку піднімається одна нитка, влаштовуючи пильовик, що підтримується нею, в середині квітки по лінії, що веде до нектару, який виділяється м'ясистим кільцем у підстави маточка. Вона зберігає таке положення близько доби, потім повертається до попереднього положення. Коли перша тичинка відгинається, піднімається інша - і все повторюється. Це триває, поки всі десять пильовиків, один за одним, не постоять у середині квітки. Коли, нарешті, і десята тичинка відігнеться назад, у центрі квітки виявляється приймочка, що стало в цей час сприйнятливим до запилення.

У обох квітах постені з сімейства кропив'яних рильце розвивається ще до розпускання квітки і першим видається з зеленого бутона квітки. Пильовики на зігнутих ніжках, немов на пружинах, закриті дрібними зеленуватими покриволистиками, що змикаються. Але перш ніж вони дозволять пильовикам піднятися з «колін», випростатися і розсіяти свій пилок у вигляді хмаринки в повітрі, рильце в'яне і стовпчик відокремлюється разом з рильцем від зав'язі. Так що на час звільнення пилку з пильовиків зав'язь закінчується вістрям - засохлою основою стовпчика.

Зазвичай у рослин все це відбувається інакше: спочатку в квітці опадають пильовики і тичинки, і лише після цього приймочка набуває здатності сприймати пилок. У квітках бальзаміну пильовики зрощені між собою і утворюють щось на кшталт ковпачка над рильцем. Після того як квітка розкрилася і стала доступною комахою, що прилітає, пильовики відразу розтріскуються, і перед нами постає утворений пилками ковпачок, що розкрилися. Але нитки тичинок відокремлюються, і ковпачок вивалюється з квітки. Лише тепер показуються приймочки, що цілком уже дозріли. Те саме можна спостерігати у великоквіткових видів журавлина і герані.

У двостатевих квітках традесканції, що розводиться вдома і з непорозуміння званої «бабиними плітками», пильовики розкриваються трохи раніше, ніж приймочки стануть сприйнятливими до пилку. Але як тільки рильце готове до запилення, тичинки згортаються в спіраль, а незабаром за цим в'януть покроволистики, що покривають собою пильовики на нитках, що згорнулися. Стовпчик же видається, і приймочки сприйнятливі до пилку ще весь наступний день. Ці квітки відвідують комахи з короткими хоботками, щоб поласувати соком зім'ятих покроволистків, що приховують тичинки, при цьому вони торкаються приймок і запилюють їх пилком, принесеним з інших квіток. Запилення ж пилком своїх пильовиків вже неможливе.

Дихогамії ботаніки, що спираються у своїх дослідженнях лише на морфоекологічні відмінності, без урахування вмісту геномів, зобов'язані достатку видів осок, які нескінченно знову відкриваються, а то й перевідкриваються. Тим більше, що так звані «види» осок легко схрещуються один з одним, видаючи безліч проміжних форм, які охоче приймаються за нові «види» (авторів видів приваблює можливість увічнити своє ім'я в латинській транскрипції). Недосконала (неповна) дихогамія у ботанічних пологів з однодомними квітками забезпечує, наприклад, у осок спочатку так зване міжвидове, а пізніше внутрішньовидове схрещування. Це зрозуміло, оскільки приймочка найпершої квітучої рослини протерогінічного виду може бути запилено лише пилком інших, ще раніше зацвілих «видів».

Лисенко вважав, що «діалектичний матеріалізм, розвинений та піднятий на нову висоту працями товариша Сталіна, для радянських біологів, для мічуринців є найціннішою, найпотужнішою теоретичною зброєю у вирішенні глибоких питань біології, у тому числі й питання про походження одних видів з інших» . Тому і дано їм наддіалектічне визначення виду на цій новій висоті: «Вигляд – це особливий, якісно певний стан живих форм матерії. Істотною характерною рисою видів рослин, тварин та мікроорганізмів є певні внутрішньовидові взаємини між індивідуумами». Ось так то.

Не всі ботаніки бажають бачити, що в діалектичній єдності форми та змісту визначальним є зміст. Зміст виду - це єдність генетичної будови популяцій, його складових. Зовні воно проявляється у фенотипічній схожості, вільної схрещуваності, особливо ж у здатності давати плідне потомство при схрещуванні. Спадкова інформація - ось те, що якісно визначає вигляд та становить його зміст. Важко сказати, чи виникло життя одночасно зі спадковістю (підозрюю, що одночасно), але одне не викликає сумнівів: з появою дискретної спадковості на земній кулі з'явилися види.

З урахуванням відомих науці формулювань визначення виду може бути таким: вид - якісно відокремлене на даному етапі еволюційного процесу, складне та рухливе співтовариство організмів, що характеризується єдністю походження, спільністю генетичної конституції, спадковою стійкістю та плодючістю потомства. Більшість виділених «видів» осок і в цьому визначенні не відповідають.

При виділенні «хороших», чи справжніх, видів по схрещуваності та утворенню плідного потомства не можна забувати про явище самонесовместимости - неможливості самопліднення в деяких гермафродитних організмів чи перехресного запліднення між особами виду з однаковими генетичними чинниками несумісності. Основна функція систем самонесумісності - запобігання самозапліднення та сприяння схрещуванню між неспорідненими особинами.

Розрізняють гаметофітну, спорофітну та гетероморфну самонесумісність. Гаметофітна самонесумісність - найпоширеніша (злакові, буряки, люцерна, плодові, картопля та ін.). Ця система характеризується незалежною дією в пилку та стовпчику двох алелів локусу несумісності S. присутнього в кожній особині. Наприклад, пилок рослини з генотипом S 1 S 2 поводиться як S 1 або S 2 залежно від того, яку аллель містить пилкове зерно. Жодна з алелів не виявляє домінування чи іншої форми міжалельного взаємодії. Така сама повна незалежність дії спостерігається і в стовпчику.

Реакція несумісності проявляється в стовпчику маточка: зростання пилкових трубок, що несуть цю аллель, припиняється в стовпчиках, що містять ідентичну аллель. Якщо всі алелі, що беруть участь у гібридизації, різні, наприклад S 1 S 2 XS 3 S 4 то всі пилкові трубки сумісні, зав'язь виходить нормальною і в потомстві утворюються 4 перехресно сумісних генотипу. У величезної більшості вивчених видів гаметофітної несумісності управляють один-два локуси.

Спорофітна несумісність вперше була описана у гваюли. При спорофітної самонесумісності поведінка кожного пилкового зерна залежить від генотипу стовпчика. Так, якщо S 1 домінує над S 2 весь пилок рослини S 1 S 2 буде реагувати як S 1 і зможе проникати в стовпчики, що несуть алель S 2 незалежно від генотипу пилкової трубки - S 1 або S 2 .

Гетероморфна несумісність виникає з урахуванням гетеростилії, вже описаної нами раніше.

Одним із пристосувань рослини для здійснення перехресного запліднення є чоловіча стерильність. В останні десятиліття чоловіча стерильність у культурних рослин викликає у селекціонерів і насінників величезний інтерес, тому що дозволяє в широких масштабах отримувати гетерозисні гібриди першого покоління, які дають збільшення врожаю до 40 відсотків по відношенню до звичайних сортів, відрізняються раннім і дружнім дозріванням, високою стійкістю до несприятливих чинників середовища.

На цей час описані цитоплазматична чоловіча стерильність (ЦМС) і генна чоловіча стерильність (ГМС), контрольована генами ядра клітини. Цитоплазматична чоловіча стерильність рослин зумовлена взаємодією стерильної цитоплазми (S) з 1-3 парами рецесивних генів ядра (rf). У присутності домінантних генів ядра (RF) відновлюється фертильність пилку. ЦМС широко використовується для отримання гетерозисних гібридів у промислових масштабах у кукурудзи, сорго, Цукрових буряків, цибулі, моркви. Як правило,

для використання ЦМС у насінництві гібридів першого покоління (вони позначаються F 1) використовують фертильні закріплювачі стерильності з генотипом Nrfrf (N – нормальна цитоплазма), їх стерильні аналоги – Srfrf та відновники фертильності – RfRf.

Генна чоловіча стерильність використовується для отримання гетерозисного насіння у томатів, перцю, ячменю. При виробництві гібридного насіння на основі одного рецесивного гена ГМС розщеплення в Fi йде по Менделю у співвідношенні 3 фертильних: 1 стерильна рослина, оскільки, на відміну від ЦМС, чоловіча стерильність передається як через жіночі, так і через чоловічі гамети.

Схрещування, як відомо, широко застосовуються в селекції та насінництві рослин. Можливість штучного отримання гібридів уперше припустив німецький вчений Р. Камераріус у 1694 році, і, як це часто буває, йому ніхто не повірив. Тільки в 1760 році німецький ботанік і почесний член Петербурзької академії наук Йозеф Кельрейтер отримав гібрид перуанського тютюну хуртовини з махоркою. З цього року вчені розпочинають свідому гібридизацію.

Залежно від ступеня спорідненості схрещуваних форм розрізняють внутрішньовидову та віддалену - міжвидову та міжродову гібридизацію. Якщо у схрещуванні беруть участь дві батьківські форми, говорять про просту, або парну, гібридизацію, якщо більше двох - про складну. Розрізняють прямі (A×B) і зворотні (В×А) схрещування, що носять загалом назву реципрокних. Схрещування гібридів з одним із батьків, наприклад (A×B)×A або (А×В)×В, називають беккроссом, або зворотним.

Для позначення гібридів та батьківських форм використовують символи: Р – батьківська форма; F 1 – гібрид першого покоління; F 2 - другий і т. д.; В 1 або ВС 1 - перше покоління беккросу; У 2 або ВС 2 - друге і т. д. Материнську форму позначають значком ♀, батьківську - ♂. Втім, найчастіше обходяться без останніх, поміщаючи записи комбінації схрещування материнську форму першому місці, а батьківську - друге.

Методика і техніка схрещування залежать від біології цвітіння та запилення, запліднення, особливостей будови квіток (обоєполе, раздельностатеві), розташування останніх на рослині та в суцвітті, від способу запилення, тривалості збереження життєздатності маточка та пилку та умов схрещування.

Селекціонери використовують примусове, обмежено-вільне та вільне схрещування, для здійснення яких часто необхідна кастрація рослин. Кастрація полягає у видаленні незрілих пильовиків або їх пошкодження підрізанням, термічною стерилізацією (гарячим повітрям або водою) або хімічною кастрацією – застосуванням спеціально підібраних гаметоцидів.

При примусовому схрещуванні кастровані та ізольовані материнські рослини запилюють пилком батьківської рослини. При вільному схрещуванні батьківські форми висівають рядками, що чергуються. Кастровані, чоловічі стерильні або біологічно жіночі материнські рослини запилюються пилком дорослих батьківських рослин.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Схожі статті

Обговорюють:

Простий суп з капусти. Суп із капустою. Рецепти смачних страв Як варити капустяний суп:Суп зі свіжої капусти є доступним цілий рік. Адже інгредієнти,...
Афоризми та цитати про вчинки Тільки вчинки говорять:***Наслідки будь-якого вчинку містяться в самому вчинку.***У будь-якого...
До чого сняться дрова в ліжниці:Перед тим, як розгадувати, до чого сняться дрова, потрібно уявити, з чим...
Способи ворожіння на паленому папері:Ворожимо за столом на Старий новий рік Підманюємо успіх у Старий новий рік...