Селекція рослин

Методи селекції рослин

Основними методами селекції рослин є:

  • відбір;
  • гібридизація.

Однак методом відбору не можна отримати форми з новими ознаками і властивостями; він дозволяє тільки виділити генотипи, вже наявні в популяції. Для збагачення генофонду створюваного сорту рослин та отримання оптимальних комбінацій ознак застосовують гібридизацію з наступним відбором.

Масовий відбір – це виділення групи особин, подібних по одному чи комплексу бажаних ознак, без перевірки їх генотипу. Наприклад, з усієї популяції злаків того чи іншого сорту для подальшого розмноження залишають тільки ті рослини, які відрізняються стійкістю до збудників хвороб та вилягання, мають великий колос з великим числом колосків і т. д. При їх повторному посіві знову відбирають рослини з потрібними якостями.

Сорт, отриманий таким способом, генетично однорідний, і відбір періодично повторюють.

Основною перевагою даного методу є те, що він технічно простий, економічний і дозволяє порівняно швидко покращувати місцеві сорти, а його недолік полягає в неможливості індивідуальної оцінки по потомству, в силу чого результати відбору нестійкі.

При індивідуальному відборі (за генотипом) отримують і оцінюють потомство кожної окремої рослини в ряду поколінь при обов’язковому контролі спадкування ознак, що цікавлять селекціонера. В результаті індивідуального добору збільшується число гомозигот, тобто отримане покоління стає генетично однорідним. Подібний відбір зазвичай застосовують серед самозапильних рослин (пшениці, ячменю та ін) для отримання чистих ліній. Чиста лінія – це група рослин, які є нащадками однієї гомозиготної особини, що самозапилюється. Вони володіють максимальним ступенем гомозиготногості і представляють дуже цінний вихідний матеріал для селекції.

Відбір в селекції відрізняється найбільшою ефективністю в тому випадку, якщо поєднується з певними типами схрещувань.

Методи гібридизації (типи схрещування) у селекції. Все розмаїття типів схрещування зводиться до інбридингу і аут-бридинг.

  • Інбридинг – це близькородинне (внутрішньосортове);
  • аутбридинг – неродинне (міжсортове) схрещування.

При інбридингу, тобто в разі примусового самозапилення перекрестноопиляючих форм, відбувається гомозиготизація нащадків, а при аутбридинг – їх гетерозіготізація.

Родинне схрещування застосовують у тих випадках, коли бажають перевести більшість генів сорту в гомозиготний стан і, як наслідок, закріпити господарсько цінні ознаки, що зберігаються у нащадків.

Разом з тим чисті лінії, отримані в результаті інбридингу, відрізняються не тільки різними ознаками, але й ступенем зниження життєздатності (часто спостерігається ослаблення організмів, їх поступове виродження), обумовленої переходом у гомозиготний стан всіх рецесивних мутацій, які переважно є шкідливими. Якщо ці чисті лінії схрещуються між собою, то зазвичай спостерігається ефект гетерозису.

Гетерозис, або гібридна потужність, – це явище підвищеної життєздатності та продуктивності гібридів першого покоління в порівнянні з обома батьківськими формами. У подальших поколіннях його ефект послаблюється і зникає. Передбачається, що гетерозис пов’язаний з високим рівнем гетерозиготності міжлінійних гібридів.

Кукурудза була першою рослиною, у якої отримання високопродуктивних гетерозисних гібридів було поставлено на промислову основу. Валові збори зерна такого гібрида були на 20-30% вище, ніж у батьківських організмів. Однак нерідко поєднання різних ознак у чистих ліній виявляється несприятливим; тому, створивши велику кількість чистих ліній, експериментально визначають найкращі комбінації гібридизації, які потім використовуються у виробництві.

Поліплоїдія і віддалена гібридизація

При створенні нових сортів рослин селекціонери широко використовують метод автополіплоїдов, який призводить до збільшення розмірів клітин і всієї рослини внаслідок множення числа наборів хромосом. Крім того, надлишок хромосом підвищує їх стійкість до патогенних організмів (вірусів, грибів, бактерій) і ряду інших несприятливих факторів, наприклад до радіації: при пошкодженні однієї або навіть двох гомологічних хромосом аналогічні залишаються неушкодженими. Поліплоїдні особини життєздатніше диплоїдних.

Цінні результати дає також використання в селекції явища Аллополіплоїдія, в основі якого лежить метод віддаленої гібридизації, тобто схрещування організмів, що відносяться до різних видів і навіть родів. Наприклад, виведені міжвидові поліплоїдні гібриди капусти і редьки, жита і пшениці.

Гібридизація пшениці (Triticum) і жита (Secale) дозволила отримати ряд форм, об’єднаних загальною назвою тритикале. Вони володіють високою врожайністю пшениці та зимостійкістю і невибагливістю жита, стійкістю до багатьох хвороб, у тому числі до лінійної іржі, що є одним з головних факторів, які обмежують врожайність пшениці.

На основі гібридизації пшениці і пирію академіком М. В. Цициним отримані пшенично-пирійні гібриди, що відрізняються високою врожайністю і стійкістю до вилягання. Однак віддалені гібриди, як правило, безплідні. Це пов’язано з вмістом в геномі різних хромосом, які в мейозі не кон’югують.

Для відновлення плідності у міжвидових гібридів в 1924 р. радянський генетик Г. Д. Карпеченко запропонував використовувати у віддалених гібридів подвоєння числа хромосом, яке призводить до утворення амфідовплоїдів.

Г. Д. Карпеченко проводив схрещування редьки і капусти. Число хромосом у цих рослин однаково (2л = 18). Відповідно, їх гамети несуть по 9 хромосом. Гібрид капусти і редьки має 18 хромосом, але він безплідний, так як хромосоми цих рослин у мейозі не кон’югують, тому процес утворення гамет не може протікати нормально.

В результаті подвоєння числа хромосом в безплідному гібриді виявилося 36 хромосом, які складаються з двох повних диплоїдних наборів редьки і капусти. Це створило нормальні можливості для мейозу: хромосоми капусти і хромосоми редьки, кон’юговані між собою. Кожна гамета несла по одному гаплоїдному набору редьки і капусти (9 + 9 = 18). У зиготі знову виявилося 36 хромосом; міжвидовий гібрид став плідним. За фенотипом новий рослинний організм поєднував ознаки редьки і капусти, наприклад в будові стручка.

Спонтанний та індукований мутагенез

Спонтанні мутанти використовуються переважно в селекції рослин. Так, на основі мутанта жовтого безалколоідного люпину отримано кілька сортів солодкого люпину, які вирощують на корм худобі. Люпин, що містить алкалоїди, для цієї мети непридатний, оскільки тварини його не їдять.

Велике число мутантів відомо у плодових культур, які використовуються як нові сорти або як гібриди з іншими формами. Один з найбільш відомих спонтанних мутантів кукурудзи – opaque, що відрізняється високим вмістом амінокислоти лізину в зерні, підходить для створення так званих високолізінових гібридів кукурудзи.

В останні десятиліття у багатьох країнах світу розгорнуті роботи з отримання індукованих мутантів. Індуковані рентгеновими променями мутанти були виділені у багатьох злаків (ячменю, пшениці, жита та ін.) Вони відрізняються не тільки підвищеною врожайністю, але і укороченим пагоном.

Такі рослини стійкі до вилягання і мають помітні переваги при машинному збиранні. Крім того, наявність короткої і міцної соломини дозволяє вести подальшу селекцію по збільшенню розміру колоса і маси насіння без побоювання, що підвищення врожаю зерна призведе до вилягання рослин.

Досягнення селекціонерів-садівників

Виведення нових високопродуктивних сортів рослин відіграє важливу роль у підвищенні їх врожайності і забезпеченні населення продовольством. За останні 100 років зусиллями селекціонерів врожайність зернових культур була підвищена майже в 10 разів. Сьогодні в ряді країн отримують рекордні врожаї (100 ц/га) рису, пшениці, кукурудзи та ін.

Прекрасні сорти пшениці створені російськими селекціонерами П. П. Лук’яненко (Безоста-1, Аврора, Кавказ). А. П. Шехурдін і В. Н. Мамонтової (Саратовська-29, Саратовська-36, Альбідум-43 і ін), що відрізняються високою врожайністю, стійкістю до вилягання, хорошими хлібопекарськими і борошномельними якостями в різних кліматичних зонах.

Чудові досягнення російського академіка В. С. Пустовойта, який всього за 25 років домігся збільшення олійності різних сортів соняшнику на 20%. Їм створені сорти, олійність яких становить 54-59%. Крім того, за ці роки врожай сім’янок виріс в три рази, а збір олії – у чотири.

Посилання на основну публікацію