Ошибки селекции растений

Содержание

Введение. 3

1. Сущность и значение селекции растений. 4

1.1. Понятие селекции и значение для
растениеводства. 4

1.2. Возникновение и развитие селекции растений. 4

2. Современные и традиционные методы селекции
растений. 6

2.1. Методы селекции растений, применяемые
основателем селекции И.В. Мичуриным  6

2.2. Методы селекции, применяемые в настоящее
время. 11

3. Современные проблемы и достижения селекции
растений. 14

3.1. Современные проблемы селекции растений. 14

3.2. Достижения современной селекции. 17

Заключение. 20

Список литературы.. 22

Введение

Селекция растений — одно из самых ранних достижений
человека. Селекция началась тогда, когда человек стал одомашнивать растения,
выращивая их в контролируемых условиях и отбирая те формы, которые обеспечивали
надёжный источник пищи.

Одним из выдающихся ученый
селекционеров, основателей селекции, был И. В. Мичурин. Он жил и работал в
уездном городе Козлове (Тамбовская губерния), переименованном в 1932 г. в
Мичуринск. Работа в саду с юных лет была его любимым делом. Он поставил целью
своей жизни обогатить сады России новыми сортами и добился осуществления этой
мечты, несмотря на невероятные трудности и лишения. Им были разработаны
оригинальные практические методы получения гибридов с новыми, полезными для
человека свойствами, а также сделаны весьма важные теоретические выводы.

Поставив перед собой задачу
продвижения южных сортов плодовых деревьев в среднюю полосу России, Мичурин
сначала пытался решить ее путем акклиматизации указанных сортов в новых
условиях. Но выращенные им южные сорта зимою вымерзали. Одно лишь изменение
условий существования организма не может изменить филогенетически
выработавшийся стойкий генотип, притом в определенную сторону.

Убедившись в непригодности метода
акклиматизации, Мичурин посвятил свою жизнь селекционной работе, в которой
использовал три основных вида воздействия на природу растения: гибридизацию,
воспитание развивающегося гибрида в различных условиях и отбор.

В настоящее время методы Мичурина
также применяются. Однако развитие биотехнологии и биоинженерии
позволило сделать в селекции новые открытия и достижения.

Целью данной работы является
изучение селекции растений. В работе поставлены следующие задачи: рассмотрение
сущности и значения селекции растений, рассмотрение основных методов селекции,
а также рассмотрение современных достижений селекции.

1. Сущность и значение
селекции растений

1.1. Понятие селекции и
значение для растениеводства

Слово «селекция» произошло от лат. «selectio», что в переводе обозначает выбор,
отбор». Селекция это наука, которая разрабатывает новые пути и методы
получения сортов растений и их гибридов, пород животных. Это также и отрасль
сельского хозяйства, занимающаяся выведением новых сортов и пород с нужными для
человека свойствами: высокой продуктивностью, определенными качествами
продукции, невосприимчивых к болезням, хорошо приспособленных к тем или иным
условиям роста.

Теоретическая основа селекции — генетика и разрабатываемые
ею закономерности наследственности и изменчивости организмов. Эволюционная
теория Чарльза Дарвина, законы Грегори Менделя, учения о чистых линиях и
мутациях позволили селекционерам разработать методы управления
наследственностью растительных и животными организмов. Большую роль в
селекционной практике играет гибридологический анализ.

Селекционный процесс разбивается на три отрасли: селекция в
растениеводстве, селекция в животноводстве и селекция микроорганизмов.

Отыскать определенный ген, извлечь его из клетки, вживить в
другую и получить абсолютно новый организм, идеально отвечающий всем
требованиям, – о таком можно только мечтать. Найди нужное сочетание генов, и
картофель перестанет бояться колорадского жука, пшеница – дождей и заморозков,
соя даст невиданные урожаи, в помидорах будет вдвое больше бета-каротина,
капуста брокколи начнет тормозить рост раковых клеток, куры осчастливят нас
яйцами, богатыми ненасыщенными жирными кислотами, которые есть только в рыбе.
Да мало ли чего еще можно добиться, манипулируя генным кодом!

1.2. Возникновение и
развитие селекции растений

Примитивная селекция растений возникла одновременно с
земледелием. Начав возделывать растения, человек стал отбирать, сохранять и
размножать лучшие из них. Многие культурные растения возделывались примерно за
10 тысяч лет до нашей эры. Селекционеры древности создали прекрасные сорта
плодовых растений, винограда, многие сорта пшеницы, бахчевых культур. Но
значительное влияние на развитие селекции растений оказала работа
западно-европейских селекционеров-практиков 18 века, например, английских ученых
Галлета, Ширефа, немецкого
ученого Римпау. Они создали несколько сортов пшеницы,
разработали способы выведения новых сортов. В 1774 под Парижем основана
селекционная фирма «Вильморен», селекционеры которой первыми стали оценивать
отбираемые растения по потомству. Им удалось вывести сорта сахарной свёклы,
которые содержали почти в 3 раза больше сахара, чем исходные. Эта работа
доказала огромное влияние селекции на изменение природы растений в нужную
человеку сторону. С развитием капитализма в конце 18 — начале 19 веков в Европе
и Северной Америке возникают промышленные семенные фирмы и крупные
селекционно-семеноводческие предприятия; зарождается промышленная селекция
растений, на развитие которой большое влияние оказали достижения ботаники,
микроскопической техники и мн. др.

И в России И.В. Мичурин начал работы по селекции плодовых
культур. Успешно применив ряд новых оригинальных методов, он создал много
сортов плодовых и ягодных культур. Большое значение для теории и практики
селекции растений имели его работы по гибридизации географически отдаленных
форм. В это же время в США Л. Бёрбанк путем
тщательного проведения скрещиваний и совершенного отбора создал целый ряд новых
сортов различных сельскохозяйственных культур. Некоторые из них относились к
формам, ранее не встречавшимся в природе (бескосточковая слива, неколючие сорта
ежевики).

В селекции растений особое значение имеют развитие научных
основ отбора и гибридизации, методы создания исходного материала — полиплоидия,
экспериментальный мутагенез, гаплоидия, клеточная
селекция, хромосомная и генная инженерия, гибридизация протопластов, культура
зародышевых и соматических клеток и тканей растений; изучение генетических и
физиолого-биохимических основ иммунитета, наследование важнейших количественных
и качественных признаков (белка и его аминокислотного состава, жиров, крахмала,
сахаров). В современной селекции растений в качестве исходного материала
используют естественные и гибридные популяции, самоопыленные
линии, искусственные мутанты и полиплоидные формы. Большинство сортов
сельскохозяйственных растений создано методом отбора и внутривидовой
гибридизации. Получены мутантные и полиплоидные сорта зерновых, технических и
кормовых культур. Успех гибридизации в значительной степени определяется
правильным подбором для скрещивания исходных родительский пар, особенно по
эколого-географическому принципу. При необходимости объединить в гибридном
потомстве признаки нескольких родительских форм используют ступенчатую
гибридизацию. Этот метод широко применяется во всем мире. Для усиления в
гибридном потомстве желаемых свойств одного из родителей применяют возвратные
скрещивания. Для сочетания в одном сорте признаков и свойств разных видов или
родов растений применяют отдаленную гибридизацию[1].

2. Современные и традиционные
методы селекции растений

2.1. Методы селекции
растений, применяемые основателем селекции И.В. Мичуриным

Многие методы селекции растений были предложены
И.В.Мичуриным. С помощью метода ментора И.В.Мичурин добивался изменения свойств
гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые
качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего
хорошие вкусовые качества; или гибридное растение прививали на подвой, в
сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В.Мичурин указывал на
возможность управления доминированием определенных признаковпри
развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие
определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом
грунте, на бедных почвах, повышается их морозостойкость[2].

2.1.1 Гибридизация

Гибридизация, т. е. получение
сорта с новыми, улучшенными признаками, чаще всего производилась путем
скрещивания местного сорта с южным, обладавшим более высокими вкусовыми качествами.
При этом наблюдалось отрицательное явление—доминирование у гибрида признаков
местного сорта. Причина этого заключалась в исторической приспособленности
местного сорта к определенным условиям существования.

Одним из основных условий,
способствующих успеху гибридизации, Мичурин считал подбор родительских пар. В
одних случаях он брал для скрещивания родителей, отдаленных по своему
географическому месту обитания. Если для родительских форм условия
существования не соответствуют их обычным, рассуждал он, то полученные от них
гибриды будут иметь возможность легче приспособиться к новым факторам, так как
не произойдет одностороннего доминирования. Тогда селекционер сможет управлять
развитием гибрида, приспосабливающегося к новым условиям.

Таким методом был выведен сорт
груши Бере зимняя Мичурина. В качестве матери была взята уссурийская дикая
груша, отличающаяся мелкими плодами, но зимостойкая, в качестве отца — южный
сорт Бере рояль с крупными сочными плодами. Для обоих родителей условия средней
полосы России были необычными. У гибрида проявились нужные селекционеру
качества родителей: плоды были крупные, лежкие, обладали высокими вкусовыми
качествами, а само гибридное растение переносило холод до — 36°.

В других случаях Мичурин подбирал
местные морозостойкие сорта и скрещивал их с южными теплолюбивыми, но с иными
отличными качествами. Тщательно отобранные гибриды Мичурин воспитывал в
спартанских условиях, считая, что в противном случае у них появятся черты
теплолюбивости. Так был получен сорт яблони Славянка от скрещивания Антоновки с
южным сортом Ранетом ананасным.

Кроме скрещивания двух форм,
относящихся к одной систематической категории (яблони с яблоней, груши с
грушей), Мичурин применял и гибридизацию отдаленных форм: получал межвидовые и
межродовые гибриды.

Им получены гибриды между вишней
и черемухой (церападусы), между абрикосом и сливой, сливой и терном, рябиной и
сибирским боярышником и др.

В естественных условиях
чужеродная пыльца другого вида не воспринимается материнским растением и
скрещивания не происходит. Для преодоления нескрещиваемости
при отдаленной гибридизации Мичурин применял несколько методов.

2.1.2. Метод
предварительного вегетативного сближения

Однолетний черенок гибридного
сеянца рябины (привой) прививается в крону растения другого вида или рода,
например к груше (подвой). После 5—6-летнего питания за счет веществ,
вырабатываемых подвоем, происходит некоторое изменение, сближение
физиологических и биохимических свойств привоя.

Во время цветения рябины ее
цветки опыляют пыльцой подвоя. При этом осуществляется скрещивание.

2.1.3.Метод посредника

Применялся Мичуриным при
осуществлении гибридизации культурного персика с диким монгольским миндалем
бобовником (в целях продвижения персика на север). Поскольку прямое скрещивание
указанных форм не удавалось, Мичурин скрестил бобовник с полукультурным
персиком Давида. Их гибрид скрещивался с культурным персиком, за- что и был
назван посредником.

2.1.4.Метод опыления смесью
пыльцы

И. В. Мичурин применял различные
варианты смеси пыльцы. Смешивалось небольшое количество пыльцы материнского
растения с пыльцой отцовского. В этом случае своя пыльца раздражала рыльце
пестика, которое становилось способным воспринять и чужеродную пыльцу. При
опылении цветков яблони пыльцой груши к последней добавляли немного пыльцы
яблони. Часть семяпочек оплодотворялась своей пыльцой, другая часть — чужой
(грушевой).

Преодолевалась нескрещиваемость и при опылении цветков материнского
растения смесью пыльцы разных видов без добавления пыльцы своего сорта. Эфирные
масла и другие секреты, выделяемые чужой пыльцой, раздражали рыльце
материнского растения и способствовали ее восприятию.

Всей своей многолетней работой по
выведению новых сортов растений И. В. Мичурин показал важность последующего за
скрещиванием воспитания молодых гибридов.

При воспитании развивающегося
гибрида Мичурин обращал внимание на состав почвы, метод хранения гибридных
семян, частую пересадку, характер и степень питания сеянцев и другие факторы.

2.1.5.Метод Ментора

Кроме того, Мичурин широко
применял разработанный им метод ментора. Для воспитания в гибридном сеянце
желательных качеств сеянец прививается к растению, обладающему этими
качествами. Дальнейшее развитие гибрида идет под влиянием веществ,
вырабатываемых растением-воспитателем (ментором); у гибрида усиливаются искомые
качества. В данном случае в процессе развития гибридов происходит изменение
свойств доминантности.

Ментором может быть как подвой,
так и привой. Таким способом Мичурин вывел два сорта—Кандиль-китайку и
Бельфлёр-китайку.

Кандиль-китайка — результат
скрещивания Китайки с крымским сортом Кандиль-синап. Поначалу гибрид стал
уклоняться в сторону южного родителя, что могло развить в нем недостаточную
холодостойкость. Чтобы развить и закрепить признак морозоустойчивости, Мичурин
привил гибрид в крону матери Китайки, обладавшей этими качествами. Питание в
основном ее веществами воспитало в гибриде нужное качество. Выведение второго
сорта Бельфлёр-китайки было сопряжено с некоторым уклонением гибрида в сторону
морозоустойчивой и раннеспелой Китайки. Плоды гибрида не могли выдерживать
долгого хранения. Чтобы воспитать в гибриде свойство лежкости,
Мичурин привил в крону гибридного сеянца Бельфлёр-китайки несколько черенков
позднеспелых сортов. Результат оказался хорошим — плоды Бельфлёр-китайки приобрели
желаемые качества — позднеспелость и лежкость.

Метод ментора удобен тем, что его
действие можно регулировать следующими приемами: 1) соотношением возраста
ментора и гибрида; 2) продолжительностью действия ментора; 3) количественным
соотношением листвы ментора и гибрида.

Например, интенсивность действия
ментора будет тем выше, чем старше его возраст, крона богаче листвой и чем длительнее он действует. В селекционной работе Мичурин
придавал существенное значение отбору, который производился многократно и
весьма жестко. Гибридные семена отбирались по их крупности и округлости:
гибриды — по конфигурации и толщине листовой пластинки и черешка, форме побега,
расположению боковых почек, по зимостойкости и сопротивляемости к грибковым
заболеваниям, вредителям и многим другим признакам и, наконец, по качеству
плода.

Результаты работы И. В. Мичурина
поразительны. Им были созданы сотни новых сортов растений. Ряд сортов яблонь и
ягодных культур продвинут далеко на север. Они обладают высокими вкусовыми
качествами и в то же время прекрасно приспособлены к местным условиям. Новый
сорт Антоновка шестисотграммовая дает урожай с одного дерева до 350 кг.
Мичуринский виноград выдерживал зиму без присыпки лоз, что делается даже в
Крыму, и вместе с тем не снизил своих товарных показателей. Мичурин своими
работами показал, что творческие возможности человека безграничны[3].

2.2. Методы селекции,
применяемые в настоящее время

Основными методами селекции растений были и остаются
гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: отбор
массовый и отбор индивидуальный.

2.2.1. Массовый отбор

Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых
растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу
растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой
популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского
растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются
и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу
случайного перекрестного опыления.

2.2.2. Индивидуальный отбор

Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых
растений (пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки
родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая
линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной
особи.

2.2.3.Естественный отбор

Естественный отбор в селекции играет определяющую роль. На
любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов
окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням,
приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

2.2.4. Инбридин

4. Инбридинг используют как один из этапов повышения
урожайности. Для этого проводят самоопыление перекрестноопыляемых
растений на протяжении 3-5 лет для получения инбредных линий. У гибридов многие
рецессивные неблагоприятные гены при этом переходят в гомозиготное состояние, и
это приводит к снижению их жизнеспособности, урожайность падает.

Широко используется инбридинг для получения гетерозисных семян кукурузы. При этом срывают метелки с
выбранных растений и, когда появляются рыльца пестиков, их опыляют пыльцой
этого же растения. Чтобы не попала пыльца от других растений, бумажными
изоляторами предохраняют соцветия от попадания чужой пыльцы. Таким образом
получают несколько инбредных линий на протяжении ряда лет, а затем скрещивают
эти линии между собой и подбирают такие, которые дают максимальный эффект
гетерозиса — жизненной силы, при котором потомство дает максимальную прибавку в
урожае.

Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами.
Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от
количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем
больше в генотипе генов в доминантном состоянии — тем больший эффект
гетерозиса, и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%.

ААbbCCdd  x 
aaBBccDD

F1 AaBbCcDd

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса
эффектом сверхдоминирования: иногда гетерозиготное состояние по одному или
нескольким генам дает гибриду превосходство над родительскими формами по массе
и продуктивности. Но начиная со второго поколения эффект гетерозиса затухает,
так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Аа  х 
Аа

АА 2Аа аа

2.2.5.Перекрестное опыление

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность
сочетать свойства различных сортов. Рассмотрим, как это практически выполняется
при создании новых сортов пшеницы. У цветков растения одного сорта удаляются
пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и растения
двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные
семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

2.2.6. Метода получения полиплодов

Очень перспективен метод получения полиплоидов,
у растений полиплоиды обладают большей массой
вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры
представляют собой естественные полиплоиды: пшеница,
картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном,
называются автополиплоиадами. Классическим способом получения
полиплоидов является обработка проростков колхицином.
Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в
клетках удваивается набор хромосом, клетки становится тетраплоидными.

2.2.7. Отдаленная
гибридизация

Отдаленная гибридизация — скрещивание растений, относящихся
к разным видам. Но отдаленные гиб-риды обычно
стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом
разных видов не конъюгируют), и не образуются гаметы.

В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко
получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных
хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида в диплоидном наборе
было 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные
хромосомы не конъюгиро-вали, гибрид был стерильным.

С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко
удалось удвоить хромосомный набор гибрида, полиплоид
стал иметь 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с
редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена.

Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды
(тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло
объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение,
называются аллополиплоидами[4].

2.2.8. Использование
соматических мутаций

Использование соматических мутаций применимо для селекции
вегетативно размножающихся расте-ний, что использовал
в своей работе еще И.В.Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохра-нить полезную соматическую мутацию. Кроме того,
только с помощью вегетативного размножения сохраня-ются
свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

2.2.9. Экспериментальный
мутагенез

9. Экспериментальный мутагенез основан на открытии
воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование
химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнооб-разных мутаций, сейчас в мире созданы более тысячи
сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после
воздействия мутагенами[5].

3. Современные проблемы и достижения
селекции растений

3.1. Современные проблемы
селекции растений

Назрел целый ряд других важнейших
задач, которые требуют решения. Вот тезисное изложение, на мой взгляд, основных
из них.

Во-первых, длительное время не
удается традиционными методами преодолеть барьер по созданию комплексно
устойчивых сортов и гибридов сельскохозяйственных растений к вредным организмам
и экологическим стрессам, и в первую очередь к засухе.

Во-вторых, не преодолено важнейшее
противоречие между продуктивностью и устойчивостью сельскохозяйственных
растений. Это резко сокращает эффективность трансгрессивной селекции,
позволяющей привлекать для решения этой сверхзадачи генетически отдаленные
формы.

В-третьих, не реализованы
возможности генетики и геномики в целях осуществления стратегического
прорыва в планировании и осуществлении селекционных проектов и программ на
основе принципов районирования эффективных генов по природно-экологическим
зонам и нишам страны. А это необходимо в связи с усиливающейся эпифитотийной и острозасушливой ситуацией, которая ведет к
огромному экономическому ущербу в агропромышленном комплексе и в стране в
целом.

В-четвертых, не в полной мере
использованы в селекции результаты столетних отечественных и зарубежных исследований
по изучению механизмов регуляции и саморегуляции продуктивности и устойчивости растений к
засухе, низким температурам, засолению и кислотности почв, избыточному
увлажнению и другим негативным процессам.

В-пятых, не используются
тридцатилетние мировые и национальные достижения в области биоинженерии и биотехнологии для эффективного трансгеноза, недооценивается их роль в селекции растений на
устойчивость к стрессовым факторам среды, и прежде всего к вредным организмам и
засухе.

В-шестых, не будучи истребованными,
новейшие генетические, биотехнологические, физиологические и другие открытия и
технологии устаревают, масштабы исследований в этих новейших областях науки,
особенно в условиях финансового кризиса, сокращаются.

Все это ведет к дальнейшему отставанию
в развитии теоретических исследований и к потере их приоритетности.

В итоге в практической селекции
зерновых и других культур в России наметились весьма ощутимые отрицательные
тенденции, которые могут снизить темпы эффективности всего селекционного процесса.

К основным их проявлениям можно
отнести сокращение масштабов и темпов методического обновления селекционных
программ, вследствие чего из года в год используются одни и те же методы
исследования и создания новых сортов и гибридов. Идет свертывание работ, полное
закрытие отделов, лабораторий и групп по теоретическим исследованиям в области
генетики, физиологии, биохимии, биотехнологии, иммунитета и по другим важнейшим
разделам и направлениям. Ослаблена работа по созданию отечественных линий
сортов и гибридов, генетически устойчивых к опасным патогенам, вредителям и стрессовым факторам среды.
Нежелательная «стабилизация» генетической базы селекции является
главной причиной отсутствия прорывов в селекционном деле.

Н.И. Вавилов создал фундаментальный
труд «Теоретические основы селекции растений», который и сегодня
актуален. Главное место в работах Вавилова отводится генетическому разнообразию
растений, генисточникам и теории иммунитета. Закон гомологических
рядов был предложен как вектор поиска необходимых для селекции генисточников. Иммунная система растений рассматривается
как сложный, комплексный генетически детерминированный механизм самозащиты
организма от патогенов и стрессовых факторов среды.
Н.И. Вавилов отдавал должное физиологии устойчивости и продуктивности растений,
опираясь прежде всего на достижения российской школы физиологов растений.

Состояние мировой и российской
фундаментальной науки сегодня позволяет значительно расширить масштабы ее
применения и использования в практической селекции растений и сделать новый
качественный скачок в ее развитии[6].

3.2. Достижения современной
селекции

Наиболее значимыми в аспекте
физиологии растений, по нашему мнению, являются новые достижения в регуляции и саморегуляции физиологических процессов, направленные на
повышение устойчивости сельскохозяйственных растений, выявление механизма
многоканальной регуляции и саморегуляции, состоящего
из трофического, гормонального, водного, электрофизиологического, генетического
каналов связи и передачи сигналов, регуляция водообмена
как активная двигательная система во всей цепи передвижения воды — поглощение,
передвижение, транспирация (Желкевич).

Немаловажны выявление ранее не
известной в науке обширной зоны информативной роли ростовой функции (новые
показатели устойчивости и продуктивности растений, оценки селекционного
материала на засухоустойчивость и продуктивность) и установление материальных
носителей информации: акцепторов, рецепторов и транспортных систем,
обеспечивающих передвижение, закрепление, утилизацию и реутилизацию продуктов
фотосинтеза, первичного и вторичного метаболизма.

К достижениям селекционной науки
можно также отнести выявление центров локализации механизмов и материальных
носителей переключения темпов и направления физиологических, биохимических и энергетических
процессов — хлоро-пластных, рибосомальных, плазмидных, выявление и изучение антистрессовых
систем: химических и биохимических (гормональных, элементорганических,
аминокислотных, анатомических, морфологических, двигательных, генетических,
электрофизиологических), раскрытие закономерностей временного хода основных
жизненных функций — газообмена, энергообмена, тепломассообменных, водообменных, электрофизиологических
явлений: периодичности и ритмичности их проявления, механизмов координации и
взаимодействия надземных и подземных органов растений, трофических и иных
каналов взаимодействия корневых систем и растений в целом с почвенной средой в
онтогенезе (Ермаков).

Физиологи совместно с другими
специалистами предложили методы тестирования продуктивности и устойчивости
исходного селекционного материала, сортов и гибридов сельскохозяйственных
культур на всех этапах жизненного цикла растений по засухо-, жаро-, соле-,
кислото-, гипоксидному и
другим видам устойчивости (Вдовенко, Кумаков и др.). Однако использование этих методов в
селекционной практике пока ограниченное. Главная причина — недостаточная
надежность и идентификация генотипа по прототипу.

Проблема может быть решена при
расширении масштабов работы по оценке генотипов, использовании методов и выявлении
пороговых показателей устойчивости и продуктивности растений, включающих
кардинальные точки процессов и явлений. Этому же будет способствовать
использование метода В.А. Драгавцева
— оценки генотипа по фонотипу.

Предложения по использованию
показателей ростковой функции для тестирования растений на продуктивность и
устойчивость (В.С. Шевелуха)

рост — интегральный процесс,
выражающий функциональное состояние растений в целом;

интенсивность, направленность и
локализация ростовых процессов регулируются двумя внутренними системами —
генетической и гормональной и воздействием внешних факторов среды;

онтогенетическая периодичность роста
сельскохозяйственных растений в природно-климатических условиях умеренной зоны
Европы выражается 10 типами кривых роста, показывающих результат взаимодействия
генотипа со средой;

суточный (циркадный) ход ростовых
процессов является следствием колебаний напряженности факторов среды,
генетической детерминации и уровня функционирования внутренних репарационных
систем и процессов, обеспечивающих определенную степень гомеостаза и уровень
энтропии всех жизненных функций, наиболее полно выраженных в процессах роста;

часовые и микровременные характеристики колебаний ростовых процессов
и растений являются надежными показателями адаптивности генотипов к условиям
окружающей среды и могут использоваться селекционерами при выработке идеотитов (моделей) сортов и гибридов и паспортной
характеристике вновь созданных селекционных форм, линий, сортов и гибридов
сельскохозяйственных растений;

наиболее существенными в селекции на
засухоустойчивость могут быть ростовые реакции растений на изменение влажности
почвы. Для их эффективного использования необходима разработка специальных тест-таблиц и систем. Они разработаны для условий
Нечерноземной зоны.

Заключение

Такое явление как селекция явилось продуктом развития
человеческой цивилизации. Здесь есть и плохие и хорошие стороны, но факта не
уйти. Значит нужно извлекать пользу из открытия. Один только Мичурин вошел в
науку как создатель свыше 300 видов растений. Страшно представить, на что
способны современные ученые.

Селекция — это эволюция, управляемая человеком (Н. И.
Вавилов). Результаты эволюции органического мира — многообразие видов растений
и животных. Результаты селекции — многообразие сортов растений и пород
животных. Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость и естественный
отбор; основа создания новых сортов растений и пород животных: наследственная
изменчивость и искусственный отбор.

Методы селекции растений и животных: скрещивание и
искусственный отбор. Скрещивание разных сортов растений и пород животных —
основа повышения генетического разнообразия потомства. Виды скрещивания
растений: перекрестное опыление и самоопыление. Самоопыление пере-крестноопыляемых растений — способ получения
гомозиготного по ряду признаков потомства. Перекрестное опыление — способ
увеличения разнообразия потомства.

Типы скрещивания животных: родственное и неродственное.
Неродственное — скрещивание особей одной или разных пород, направленное на
поддержание или улучшение признаков породы. Близкородственное — скрещивание
между братьями и сестрами, родителями и потомством, направленное на получение
потомства, гомозиготного по ряду признаков, на сохранение у него ценных
признаков. Близкородственное скрещивание — один из этапов селекционной работы.

Искусственный отбор — сохранение для дальнейшего размножения
особей с интересующими селекционера признаками. Формы отбора: массовый и
индивидуальный. Массовый отбор — сохранение группы особей из потомства, имеющих
ценные признаки. Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с
интересующими человека признаками и получение от них потомства.

Результаты многократного индивидуального отбора — выведение
чистых (гомозиготных) линий.

Причины применения в селекции животных только
индивидуального отбора — малочисленное потомство. При отборе особей необходимо
учитывать развитие у них экстерьерных признаков (телосложения, соотношения
частей тела, внешних признаков), которые связаны с формированием хозяйственных
признаков (например, молочности у коров).

Скрещивание и отбор — универсальные методы селекции,
возможность их применения при создании новых сортов растений и пород животных.

Достижения отечественной селекции значительны и бесспорны.
Они позволили создать мощный генетический потенциал сельскохозяйственных
растений. Однако его реализация не дала должного эффекта. Одной из главных
причин такого положения является недостаточная устойчивость созданных сортов и
гибридов к вредным организмам, засухе и другим стрессовым факторам среды. Для
преодоления такой ситуации необходимо, прежде всего, решить главную
методологическую проблему современной селекции — более полное включение в ее
технологию разработок таких фундаментальных наук, как физиология, биохимия,
генетика, биотехнология, иммунология и др.

Список литературы

1. Общая биология / Под. ред. Ю.И.Полянский,
М.: Просвещение, 1999. – 378 с.

2. Мамонтов. С.Г. Биология. М.: Дрофа, 2000.
– 456 с.

3. Дубинин Н.П. Новые методы селекции
растений. – М.: Колос, 1967. – 360 с.

4. Общая биология: / Под ред. Ю.Я.Керкис.-М.: Просвещение, 1973.-367с.

5. Глущенко И.Е. Наследственность культурных
растений. – М.: Сельхозгиз, 1961. – 552 с.

---

[1] Общая биология: / Под ред. Ю.Я.Керкис.-М.: Просвещение, 1973.-367с.

[2] Мамонтов. С.Г. Биология. М.: Дрофа,
2000. – 456 с.

[3] Мамонтов. С.Г. Биология. М.: Дрофа,
2000. – 456 с.

[4] Дубинин Н.П. Новые методы селекции
растений. – М.: Колос, 1967. – 360 с.

[5] Мамонтов. С.Г. Биология. М.: Дрофа,
2000. – 456 с.

[6] Глущенко И.Е. Наследственность кульутрных растений. – М.: Сельхозгиз,
1961. – 552 с.



Меню Почвоведение Распространение плодов и семян Методы исследования возбудителей Защита растений Иммунитет растений Дендрология Древесные растения Проблемы и перспективы АПК Минеральное питание животных Продукция животноводства Экспертиза кормов Птицеводство Технологические основы Система удобрения Полезные, вредные растения Люпин в земледелии Овощеводство Хлопководство Соя на Северном Кавказе Биология зерновых культур Экологическое земледелие 06.06.2023 05.06.2023 05.06.2023

Негативные тенденции в селекции и семеноводстве растений 15.12.2015 Обсуждая приоритетные направления адаптивной системы селекции и семеноводства растений в предстоящий период, важно учитывать и ошибки, допущенные в отечественном растениеводстве. К числу важнейших из них следует отнести: 1. Резкое сокращение площади бобовых и зернобобовых культур. Если в 1990 г. площадь зернобобовых в России составляла 1,2 млн га, в т.ч. гороха 1 млн га при урожайности 5,6 ц/га, то к 1998 г. она уменьшилась до 0,6 млн га при 6,6 ц/га. Практически свернуты работы по луговым травам, почти не проводятся экспедиции по поиску новых гендоноров и сбору ценных экотипов. 2. Громадные потери урожая и его качества в результате действия биотических стрессоров (болезней, вредителей, сорняков). Так, в Краснодарском крае потери урожая зерновых колосовых в 1998 г. из-за «отекания» зерна (засуха в период формирования и налива зерна) достигли в среднем 12-14%; резкое снижение урожайности кукурузы на позднеспелых гибридах было связано с нарушением нормального опыления и т.д. В Центральном Нечерноземье отмечается прорастание зерна на корню, а также пониженная устойчивость посевов к полеганию. Эпидемии бурой ржавчины на яровой пшенице (за 84 года в Саратовской области — 19 эпифитотий) приводили к потере 25-40% и даже 60% урожая (т.е. минус 10-15 ц/га). 3. Отечественный рынок семян более чем на 50% представлен некондиционным по посевным и сортовым показателям материалом. В числе причин такой ситуации — фальсификация, потеря контроля со стороны семенных инспекций, а также оригинаторов за проданными частным фирмам питомниками отбора и размножения, разрыв между первичным и товарным семеноводством (элитные семена не востребованы — их везут на мельницу; нет гарантированного заказа на производство и т.д.); нежелание коммерческих фирм платить селекционерам за патенты, покупать элиту и пр. Вот почему первейшая задача состоит в том, чтобы обеспечить функционирование законов о «Защите прав селекционеров» и «О семеноводстве». Помогать селекцентрам и селекционерам не надо! Но и не нужно их обворовывать. В этой связи должно быть отвергнуто надуманное противопоставление сортосмены и сортообновления, которое выгодно тем, кто не собирается платить за элиту. 4. Крайне низкий уровень оснащения хозяйств химико-техногенными средствами (особенно в неблагоприятных почвенно-климатических и погодных условиях) не позволяет использовать потенциальную продуктивность новых сортов и гибридов. В результате — не только низкие показатели величины и качества урожая, но и неоправданно высокие затраты энергии и других исчерпаемых ресурсов на каждый гектар пашни (270 кг у.т. — в 3 раза больше, чем в США). Заметим, что в США за 1978-1992 гг. энергозатраты на 1 га сельскохозяйственных угодий снизились с 3277 до 1928 МДж, т.е. на 41%, а энергоемкость одной зерновой единицы (условной з.е.) — на 51%. При этом продуктивность 1 га увеличилась с 1,35 до 1,64 т з.е., т.е. на 21%. В числе важнейших в этой стране мероприятий по энергосбережению: дизелизация (экономия 20-25%), минимальная и нулевая обработка почвы, переход к многооперационным (многофункциональным) машинам и т.д. Кроме того, за период с 1950 по 1996 г. количество ферм в США уменьшилось с 5,4 до 2,1 млн, а средний их размер возрос с 87 до 190 га. На крупных фермах (средний размер 1,2 тыс. га) расходы на энергию в расчете на 1 долл. товарной продукции составляют 1,9 цента против 4,9 на мелких, т.е. в 2,6 раза ниже. 5. Слабое внимание к эффективному использованию новых сортов и гибридов — как важнейшему средству обеспечения эффективности сельскохозяйственного производства и продовольственной безопасности страны. Известно, что рентабельность селекционной программы, обеспечившей «зеленую революцию», составила 700-800%, а доходность вложений в селекцию, например в США, в настоящее время не менее 300%. Причем, чем хуже почвенно-климатические и погодные условия, чем ниже уровень техногенной оснащенности и дотационности хозяйств (т.е. чем беднее страна), тем выше роль сорта в повышении рентабельности хозяйств. А это, в свою очередь, означает прямую зависимость надежности техногенных затрат от подбора культур и сортов в зависимости от их отзывчивости на разные дозы минеральных удобрений и орошение; устойчивости к действию абиотических и биотических стрессоров; востребованности рынком соответствующей продукции; гарантированного (дотационного) заказа государства и пр. Особое внимание должно быть уделено выбору стандартов, число которых в рыночных условиях должно быть не менее 2-3 и которые должны характеризовать основные рентообразующие, ресурсоэнергосберегающие и природоохранные показатели. 6. Уровень работы государственной системы сортоиспытания, «оазисные» оценки которой из-за пространственной и временной нерепрезентативности существующей сети, а также ошибочно подобранных стандартов приводят к сползанию к позднеспелости, потере качества (белка, сухих веществ, жиров, вкуса, эстетичности и пр.), выбраковке ценнейших сортов и гибридов, устойчивых к кислой почве, засолению, засухе, морозам, патогенам и пр., но в то же время сравнительно меньшей урожайности в благоприятные по погодным условиям годы, способствуя, таким образом, экспансии зарубежных сортов и гибридов. Вот почему число стандартов должно быть не менее 2-3 и включать основные доходо- и рентообразующие, ресурсоэнергосберегающие и природоохранные показатели. Не умаляя заслуг зарубежной селекции, особенно в части получения и использования новых гендоноров, важно учитывать их преимущественно химико-техногенную ориентацию, а также неприспособленность к неблагоприятным и особенно экстремальным почвенно-климатическим и погодным условиям во многих земледельческих зонах России. Бытующее порой мнение, что за рубежом якобы «ничего не бывает хуже, чем у нас», опровергает весь исторический опыт в отечественной агрономии и селекции. 7. Слабое внимание государства развитию научной и материально-технической базы ведущих селекционных центров, существенному расширению и укреплению их эколого-географической сети. Известно, что становление даже рядового селекционного центра длится не менее 25-30 лет, тогда как разрушить его можно одним неразумным решением. Слепое копирование опыта зарубежных стран здесь неуместно уже хотя бы по причинам качественно иного их исторического, экономического и правового положения. В России организация селекционной и семеноводческой работы с петровских времен считается «делом государевым». В нынешних условиях ни одна отечественная семеноводческая фирма не способна выступать в качестве заказчика не только новых сортов и гибридов, но и элитных семян. Даже самые крупные российские фирмы свои капиталы вкладывают не в сферу селекции и производства семян, а в торговлю ими. При принятии и вступлении в полную силу закона об исключительном праве патентообладателя (селекцентра и селекционеров) на производство и продажу семян новых сортов и гибридов, фирмам придется не только оплачивать затраты на создание новых сортов, но и обеспечивать необходимую схему их сортообновления, т.е. регулярно закупать у оригинаторов элитные семена. Разработка селекционных методов и технологий создания качественно новых сортов и гибридов в мировом сообществе всегда относилась к числу общественно важной и в то же время рискованной, долговременной, дорогостоящей, а потому авансируемой государством работе. При этом общепризнано, что свои приоритеты, цели, коммерческие интересы частные фирмы в большинстве случаев ставят выше интересов общества. Отсюда «утаивание» новых гендоноров, односторонняя ориентация на создание гибридов F1 (беспатентная селекция), запрет на разглашение новой информации, экономическая заинтересованность в быстрой сортосмене, т.е. сокращении «времени жизни» новых сортов и гибридов, которые, как правило, очень похожи друг на друга, стремление получить прибыль «любой ценой» и т.д. Ориентация большинства стран на государственную поддержку селекции учитывает и разную психологию селекционеров, многие из которых предпочитают возможность самовыражения и общественного признания получению большего заработка в частных фирмах. Вот почему в США, Германии, Великобритании, Франции, Японии и других странах национальные программы по созданию генбанков и идентифицированных генетических коллекций, разработке современных методов селекции осуществляются в основном за счет государственных ассигнований. Предложения о целесообразности выделения отечественных селекцентров из состава многопрофильных НИИ также противоречат тенденции мирового научного знания к усилению системности, комплексности и интеграции. Совместная работа селекционеров, технологов, экономистов, биохимиков, физиологов, генетиков, цитологов и других специалистов только повышает эффективность селекции и семеноводства. Исторически сложившаяся в нашей стране система комплексности селекционных работ уже многократно доказала свою эффективность, и подражательство Германии, Швеции, Великобритании и другим странам ничего, кроме вреда, здесь не принесет. Тем более что при оценке перспектив развития и финансирования селекционно-семеноводческих программ в долговременной перспективе необходимо учитывать также особенности экономического и географического положения России. Попытки приспособить селекционно-семеноводческую систему к условиям современного нестабильного (стихийного) отечественного рынка могут лишь дискредитировать саму идею реформирования и нанести непоправимый ущерб развитию селекционно-семеноводческих работ в России. Вот почему научным учреждениям Россельхозакадемии и вузов необходимо продолжить работу по организационно-правовому реформированию отечественной селекции и семеноводства, а также укреплению и расширению сферы деятельности селекционно-семеноводческих структур. При этом развитие частных и государственных селекционно-семеноводческих ассоциаций и других коммерческих структур могло бы происходить параллельно и поэтапно при правовой и экономической поддержке государства. 8. Высказываемые в последние годы предложения о необходимости концентрации селекционно-семеноводческой программы России в единичных или нескольких «аграрных центрах» не имеют ничего общего с дискуссией о преимуществах экологически узкоспециализированных или широко приспособленных сортов. Очевидно, что выбор одного из этих направлений в селекции зависит от особенностей адаптивного потенциала конкретного вида растений, наличия соответствующих ген доноров, возможных масштабов селекционной работы и пр. Однако в любом случае должна быть создана адекватная задачам эколого-географическая селекционная и сортоиспытательная сеть, обеспечивающая агроэкологическую адресность создаваемых, а также районируемых сортов и гибридов. Агроэкологическая типичность селекционных участков, т.е. их пространственная, временная и агротехническая репрезентативность, способствует не только успешному распознаванию искомого генотипа за «фасадом» фенотипа, но и позволяет использовать «формирующее» влияние абиотических и биотических факторов внешней среды в процессе естественного отбора (на этапах опыления, избирательного оплодотворения, постмейотической элиминации рекомбинантных гамет и зигот и пр.) на генотипическую структуру расщепляющихся поколений. Сорт, сортовая агротехника и экономика Роль адаптивной системы селекции в повышении продуктивности и устойчивости растениеводства в условиях умеренного и сурового климата Приоритетные направления и методы адаптивной системы селекции растений Методологические основы адаптивной системы селекции растений Эволюционные, экологические и биоэнергетические подходы в адаптивной системе селекции растений и конструировании агроэкосистем Эколого-генетические основы адаптивной системы селекции растений Адаптивная система селекции растений — важнейшая сфера практического использования фундаментальных знаний Пути повышения биоэнергетической эффективности интенсивных агроценозов и агроэкосистем Особенности формирования биоэнергетических связей в агробиогеоценозах, агроэкосистемах и агроландшафтах Агро- и биоэнергетический анализ преимущественно химико-техногенной и адаптивной систем интенсификации растениеводства

Какие семена сажают в России

В 2018 году ученые из Омского государственного аграрного университета вывели сорт пшеницы «Сова» с фиолетовыми зернами. Она содержит много антиоксидантов и богата антоцианами, которые придают зернам необычный цвет и помогают бороться с воспалительными процессами. Новый сорт устойчив к засухе и вредителям и не требует обработки химикатами.

Над выведением «Совы» исследователи работали около десяти лет. После трехлетних испытаний ее внесут в государственный реестр, ожидают селекционеры.

Всего в реестре сортов, допущенных к использованию на территории России, около 25 тыс. наименований. Но в промышленных масштабах используется только малая часть. При этом пшеница — единственная из ключевых сельхозкультур, производство которой опирается на разработки российских селекционеров.

По другим культурам ситуация совсем другая. За 2009-19 годы в российском АПК резко выросла доля семян зарубежной селекции, выяснили авторы исследовательского проекта «Селекция 2.0». Его подготовили эксперты из Института права и развития ВШЭ-Сколково, Международного центра конкурентного права и политики ВШЭ-Сколково и Центра технологического трансфера НИУ ВШЭ при поддержке Федеральной антимонопольной службы. Основные выводы доклада представили на круглом столе в «Российской газете».

По данным исследователей, доля иностранной селекции по кукурузе за последние десять лет увеличилась с 37 до 58%, по подсолнечнику — с 53% до 73%. Выше всего показатель по сахарной свекле: 98% площадей засеяно зарубежными сортами.

«Если ничего не менять, пшеница с высокой вероятностью повторит траекторию развития других культур», — прогнозируют авторы доклада. По их словам, пока глобальные компании мало вкладывались в биотехнологическую селекцию пшеницы: у этой культуры сложный геном, который ученые расшифровали только в 2018 году.

Но теперь селекционные программы по пшеницы будут обновляться. Это может поставить под угрозу в том числе позиции РФ как экспортера зерновых, предостерегают участники рынка.

Чем российские семена хуже

Средний возраст российских сортов на рынке — 10-20 лет, подсчитали авторы доклада. Это вдвое больше, чем у сортов зарубежной селекции, которые используются в России. В итоге отечественные семена часто проигрывают по своим характеристикам.

За последние пару десятилетий в мире практически завершился переход от экстенсивной к интенсивной модели земледелия. Теперь растение рассматривается как технологичный биореактор, который перерабатывает в сельскохозяйственную продукцию все ресурсы, вносимые в почву. А селекционеры каждый год создают новые сорта, выполняющие эту задачу все более эффективно.

Семена сильно влияют на урожай, в том числе за счет «отзывчивости» сорта к удобрениям, пестицидам и другим агротехнологиям. Сегодня урожайность российской пшеницы более чем вдвое отстает от показателей Канады, Китая и стран Европы — прежде всего, по темпам роста, показало исследование ВШЭ и ФАС. Лидером рейтинга по итогам опроса аграриев о яровой пшенице оказался «Тризо» немецкой компании DSV — один из немногих иностранных сортов, допущенных на рынок РФ.

В российской селекционной науке дела обстоят не лучшим образом, признают авторы доклада. Активность и цитируемость научных организаций из России в области современных биотехнологий растений составляет меньше 1% от того же показателя США или Китая. Диссертаций по теме защищается все меньше, в профильных организациях не хватает кадров, а в вузах — современных образовательных программ.

Тем не менее, достижения отечественной селекции нельзя недооценивать, говорит академик РАН, директор Федерального научного центра кормопроизводства и агроэкологии имени В.Р. Вильямса Владимир Косолапов. В России есть научные школы легендарных ученых, напоминает он. И именно семенами, выведенными российскими НИИ, засевается 87% площадей озимой пшеницы и 92% площадей овса, а по рису и гречихе — 100%.

Как селекционеры остались без денег

Главная проблема состоит в том, что в России селекционеры слабо связаны с рынком, считают исследователи из ВШЭ и ФАС. А схема возврата денег в селекцию и семеноводство, по их словам, «и вовсе не функционирует».

Когда речь идет о семенах гибридов, вопрос решается естественным путем. Урожайность и качество таких семян теряются при пересеве. То есть сельхозпроизводители не могут получить их самостоятельно. Поэтому селекционеры контролируют цены на семена своих сортов, и они соответствуют вкладу в стоимость конечной продукции. Например, в производстве рапса и кукурузы на семена приходится 25-30% операционных расходов.

С негибридными сортами сложнее. Такие семена можно воспроизводить практически бесконтрольно. У селекционеров нет рычагов, чтобы на это повлиять — и сельхозпроизводители, и семенные компании могут получить продукцию без их участия. В итоге доля негибридных семян в операционных расходах намного ниже. К примеру, для пшеницы она составляет всего 10-15%, и лишь малая часть доходит до селекции.

Мировые отраслевые тренды дополнительно осложняют ситуацию. После череды слияний и поглощений глобальные игроки стали активно предлагать пакетные решения для сельхозпроизводителей. Семена продают вместе с агрохимией и подключением к цифровым платформам. В результате любые сторонние разработки оказываются несовместимы с продукцией компаний, доминирующих на рынке.

Вдобавок ко всему размер роялти, которые получают российские селекционеры, заметно ниже, чем в других странах. По экспертным оценкам, они составляют 0,016% против 2% на зарубежных рынках.

Основным источником средств для селекции остаются прямые государственные субсидии для профильных госучреждений, большинство которых плохо адаптированы к рынку.

«Мы слышим много критики в адрес научно-исследовательских институтов, но бизнес не спешит вступать во взаимодействие с наукой. Здесь тоже есть проблемы, работу не получается выстраивать эффективно», — объясняет ситуацию директор Самарского научно-исследовательского института сельского хозяйства им. Н. М. Тулайкова Сергей Шевченко. По его мнению, «новые экономические формы» должны развиваться, но при этом важно бережно отнестись к селекционной работе институтов, которая выстраивалась много десятилетий.

Где взять средства

Объем инвестиций в отрасль сегодня примерно в 10 раз ниже той стоимости, которая может потенциально создаваться на этом этапе, выяснили авторы «Селекции 2.0».

«Мы находимся в ситуации, когда для качественного скачка вперед в области селекции российским участникам рынка недостаточно государственных денег, которые институты получают в виде субсидий, дотаций, госзаданий и так далее», — считает директор Центра технологического трансфера НИУ ВШЭ Михаил Харченко. Он подчеркивает, что объем такого финансирования не сравним с инвестициями транснациональных компаний в НИОКР.

По словам эксперта, у российской селекции остается два возможных источника финансирования — коммерческий и инвестиционный. Но частные инвестиционные деньги не придут в селекцию, пока не ясна схема монетизации. Значит, необходимо проработать бизнес-модели селекции и коммерческого заработка в этой сфере.

«Источником коммерческих денег может быть только товарный рынок, — продолжает Харченко. — Для сортовых и гибридных культур существуют разные подходы, но смысл сводится к перераспределению доходов товаропроизводителей в пользу селекционеров и семеноводов. Как мы видим на примере пшеницы, даже 1% от рынка товарной продукции даст 7-8 млрд руб. российскому селекционеру в виде роялти и лицензионных платежей, а по подсолнечнику — 2-3 млрд руб.»

Чтобы решить проблемы селекции, не нужно множить государственные структуры, согласен консультант гендиректора по семеноводству группы «Продимекс» Дмитрий Балков. «Мы можем работать в той системе, которая есть. Но главное, чтобы специалисты в прикладной селекционной науке понимали, что их главная цель — это зарабатывать деньги, а не просто выводить новые сорта «для галочки», — уверен эксперт.

Как развивать отрасль

Авторы «Селекции 2.0» уверены, что положение дел в индустрии угрожает превращением России в «мировую грядку» — центр низкомаржинального, экономически нестабильного и экологически вредного производства, которое глубоко зависит от государственных субсидий. И чтобы этого избежать, селекции и семеноводству нужна структурная трансформация.

Примером нового подхода к развитию отрасли, ориентированного на повышение конкурентоспособности российского агросектора, стало предписание ФАС России по сделке слияния Bayer-Monsanto. Регулятор согласовал слияние, но выставил Bayer ряд условий. Агрогиганта обязали безвозмедно передать российским аграриям генетический материал и технологии для вывода собственных сортов и гибридов и провести тренинги для получателей. При поддержке Bayer также был создан учебно-научный центр биотехнологии растений для обучения передовым селекционным методам.

Выполнение предписания контролирует специально созданный для этих целей на базе «Вышки» Центр технологического трансфера. Одним из специальных проектов Центра, реализованных совместно с партнерами, стала «Селекция 2.0».

Авторы проекта предложили десять основных шагов, которые должны обеспечить селекционеров инвестициями, а сельское хозяйство — отечественными семенами. Речь в первую очередь о переводе отрасли на рыночные рельсы.

Помочь развитию сильных компаний из частного сектора — самый очевидный путь, чтобы преодолеть зависимость от иностранных сортов и гибридов, полагает помощник премьер-министра России и бывший глава ФАС Игорь Артемьев. «Только такие игроки имеют шанс выдержать конкуренцию с зарубежными поставщиками, которые все чаще предлагают не просто генетический материал (семена), а готовые пакетные решения», — отмечает Артемьев.

Господдержку нужно направить на создание «вертикально-интегрированных национальных лидеров», говорится в докладе. Такие компании не только будут заниматься селекцией и семеноводством, но смогут продавать собственные пакетные решения — так же, как это делают глобальные игроки.

Кроме того, авторы исследования предлагают создать несколько междисциплинарных образовательных центров для подготовки селекционеров, биотехнологов и биоинформатиков. А также переориентировать научные учреждения на потребности бизнеса, сформировать собственную базу данных генетических коллекций, разработать новые программы и принять единую стратегию селекции на срок до 2030 года.

Вдобавок понадобится обновить нормативное поле по целому ряду направлений — от защиты прав интеллектуальной собственности до трекинга семенного материала на рынке.

---

Подпишитесь на наш «Зеленый» канал в Telegram. Публикуем свежие исследования, эко-новости и советы, которые помогут жить, не вредя природе.

Проблемы защиты растений в условиях научно-технического прогресса

Проблемы защиты растений в условиях научно-технического прогресса усложняются потому, что специализация и интенсификация с.-х. производства ограничивают возможности использования многих профилактических мер, подавляющих численность и вредоносность вредных организмов.

Это вынуждает усиливать использование пестицидов, которые хотя и обеспечивают рост урожайности, но не в состоянии уменьшить на длительное время численность и вредоносность фитопатогенов.

В этих условиях одним из наиболее эффективных и надежных путей защиты растений становится использование устойчивых к вредным организмам сельскохозяйственных культур.

Требования к новым сортам становятся все более высокими и разносторонними. Мировой опыт показывает, что селекция на продуктивность к качеству продукции без одновременного усиления иммунитета растений обусловливает высокую генетическую уязвимость новых сортов.

Результаты селекции последних лет убедительно показывают, что одной высокой потенциальной продуктивности сорта недостаточно, чтобы получать ожидаемый эффект от посевов на высоких агрофонах. Необходимо придать сорту еще одно, не менее важное свойство — хорошую стабильность получаемых урожаев, в первую очередь за счет устойчивости сортов к болезням и вредителям.

Повышение урожайности за счет расширения генетической основы сортов должна стать одной из главных задач селекции растений на ближайшее будущее. Важнейшим средством стабилизации высоких урожаев является селекция на иммунитет к болезням и вредителям.

Значение иммунитета как фактора повышения продуктивности сортов в условиях современного интенсивного земледелия резко возросло. Причина этого в том, что новые сорта интенсивного типа, как правило, отличаются высокой генетической однородностью, и это делает их генетически более уязвимыми при атаке болезнями и вредителями (Н. В. Турбин, И. Д. Шапиро, 1979).

Современные сорта, подвергающиеся интенсивной селекции на какой-либо существенный признак, например короткостебельность, имеют общие гены, как правило, происходящие из одного источника, что сужает их генетическую основу. Поэтому очень важно расширение генетической основы создаваемых новых сортов, например, выведение многолинейных сортов.

Внимание к устойчивым сортам особенно усилилось в последнее время. Этому послужила возросшая забота об охране биосферы от загрязнения пестицидами. Так, на посевах устойчивых сортов во много раз снижается уровень использования инсектицидов и фунгицидов.

Ослабление же пестицидного щита способствует сохранению и мобилизации естественных ресурсов энтомофагов и нейтральных компонентов биоценозов, улучшает условия опыления многих перекрестноопыляющихся растений, расширяет возможности пчеловодства и шелководства, ослабляет риск загрязнения почвы, водных источников и пищевой продукции ядовитыми веществами, создает благоприятные условия для исключения отравления домашних животных и людей.

Селекция и внедрение устойчивых к вредителям сортов — длительный и сложный процесс. Но в современных условиях продолжительность этого процесса для полевых культур сократилась в 2—3 раза и в среднем составляет 5—7 лет. Затраты на создание устойчивых сортов, по данным специалистов, при среднем использовании сорта 10 лет окупаются в десятки, а в ряде случаев и в сотни раз.

Широкое использование устойчивых сортов — это резерв повышения продуктивности культур и качества урожая.

За счет посевов устойчивых к гессенской мухе сортов озимой пшеницы в Центральной черноземной зоне европейской части СССР удается ежегодно в течение последних 25 лет дополнительно получать более 1 млн т зерна без затрат, на выращивание этого урожая.

Подсчитано, что полное обеспечение страны устойчивыми к вредным организмам сортами может дать прибавку урожая, равную примерно расширению посевной площади на 20—25 %. Кроме того, переход на массовый посев устойчивых сортов как бы автоматически приведет к пересмотру сложившейся технологии защиты растений, исключив из нее многие громоздкие и дорогостоящие мероприятия.

Источник: http://www.activestudy.info/problemy-zashhity-rastenij-v-usloviyax-nauchno-texnicheskogo-progressa/

Проблема исчезновения редких растений

Природа прекрасна в своей многогранности. Разнообразные редкие растения спрятаны по всем уголкам необъятной планеты.

Их невозможно сорвать в подарок кому-то, не получится купить в цветочном магазине, ведь они практически не встречаются и находятся под охраной закона.

Лишь в наших силах сохранить уникальные виды и оставить их жить не только в качестве упоминаний на страницах школьных учебников и справочников.

Самые уникальные виды растений в мире мы опишем в данной статье.

Будучи изначально вывезенным из Китая в 1854 году, этот цветок является редчайшим, так как во всём мире осталось лишь два экземпляра – в Великобритании и в Новой Зеландии. На родине его уничтожили. Садовник, который чудом вывез его в Европу, даже и не подозревал, какой подарок он сделает человечеству в будущем.

В последний раз растение этого вида цвело в 2010 году. По форме оно напоминает чашу с аккуратными рядами нежно-розовых лепестков внутри.

Дерево Франклина

Красивое белоснежное растение было открыто в 1765 году двумя ботаниками из Филадельфии – Уильямом и Джоном Бартрами. Его назвали в честь Бенджамина Франклина, хорошего друга отца Уильяма.

Алатамаха Франклиния (второе название вида) внесли в список редких в девятнадцатом столетии.  Его было очень тяжело разводить из-за достаточно прихотливого характера. Три года назад это растение зацвело впервые за двести лет.

Гептакодиум микониевидный

Растение родом из Китая. Впервые оно было обнаружено в 1907 в провинции Хубэй. В основном, сегодня этот вид растёт в ботанических садах. Редко он встречается в горной местности – на высоте до тысячи метров над уровнем моря.

Его уникальная особенность – окраска лепестков. Во время цветения они белые, а позже приобретают интенсивный красный цвет.

Венерин башмачок

Цветок получил название благодаря форме, что напоминает женский (Венерин) башмачок. Этим и обусловлена его популярность, что привела к включению вида в список самых редких по всей Европе и в мире. Популяция особенно падает в туристический сезон, так как люди срывают растение для того, чтобы привезти домой и посадить его у себя.

Интересная особенность цветка известна многим – благодаря неземному внешнему виду совсем не видно ловушку, спрятанную внутри. На это и попадаются доверчивые летающие насекомые, обычно пчёлы. Они садятся на гладкий, блестящий «башмачок», губу растения, и легко скатываются вниз. Чтобы выбраться, им нужно оставить свою пыльцу – лишь такой ценой они смогут пролезть через специальное отверстие.

Нефритовый цветок (Стронгилодон крупнокистевой)

Это растение в виде лианы сразу же привлекает внимание благодаря своей необычной форме. Ещё одна интересная особенность – цвет. Дело не только в красивом бирюзовом и синем оттенках, но и в том, что стронгилодон имеет свойство светиться ночью. За счёт этого его и опыляют летучие мыши, которых привлекает необычная яркость лепестков.

В домашних условиях растение приживается плохо, но в ботанических садах удалось взрастить немного экземпляров. Главная причина вымирания этого цветка – массовая вырубка лесов.

Космос шоколадный

Мексиканский цветок бархатного цвета выведен практически искусственно. В одно время на родине его считали чуть ли не сорняком, а когда спохватились, то стало уже поздно – остался всего один куст этого вида, с которого и удалось получить немного семян для всего мира. Это удивительное растение, которое действительно имеет шоколадный аромат.

В природе оно растёт плохо, так как обладает достаточно капризным нравом из-за своей родины Мексики, где всегда тепло. Кроме того, очень тяжело ухаживать за цветком самостоятельно:

• необходим хороший, частый полив, нельзя оставлять почву засушенной;
• нужно найти полутёмное место, но при этом следить за тем, чтобы растению доставалось достаточно солнечного света;
• когда приходят морозы, космос шоколадный рекомендуется пересаживать в тёплое место, иначе клубни могут погибнуть.

Клюв попугая

Ярко-огненное растение родом с Канарских островов давно разводят только искусственно. Это связано с опылителями – раньше ими были птицы-нектарницы, которые вымерли, а заменить их иными видами ввиду несовместимости не получилось. С тех пор цветок не растёт в дикой природе. Жители Европы поселили его в своих оранжереях.

Гибралтарская смолевка

Это горное растение. На вид оно самое простое из тех, что представлены в этом списке. Его цветки не удивят вас своей вычурностью или ярким окрасом, стебли не будут самыми высокими в мире. Тем не менее, альпинисты всё же полюбили гибралтарскую смолевку, осторожно собрали семена и отдали их специалистам. Чуть позже учёные перенесли растение в ботанические сады.

Издали может показаться, что это обычные заросли полевых цветов. Но приблизьтесь, и вы увидите нежный сиреневый оттенок лепестков в форме вытянутого сердечка.

Призрачная орхидея

Хрупкий, бледный цветок балансирует на тонком стебле, что раскачивает бурный ветер. Единственная надежда – дерево, на котором и находится растение. Эти «цветы-призраки» появляются неожиданно, распускаются несколько раз, а затем исчезают вновь. Эта особенность дала название растению.

Родина цветка – Флорида, где он и был замечен впервые. Будучи крайне прихотливыми, растения могут долгое время находиться под землей, чтобы появиться лишь тогда, когда будет действительно тепло.

Дикий люпин

Это необычное синее растение родом из Средиземноморья и Африки. Его лепестки стремятся вверх. Цветок чувствителен к изменениям климата, поэтому он и стал вымирать после того, как по всему миру начала распространяться промышленность, а люди совершенно забыли о экологии. Кроме того, растение представляет промышленный интерес для человека:

• в его семенах находится до 50% белка;
• там же имеется и масло, похожее на оливковое;
• цветок – отличный корм для рыб и животных.

Кокио

Это дерево с тысячью пламенных цветков можно найти только на Гавайях. Судьба этого растения трагична. Обнаружили его слишком поздно, в 1860 году – тогда осталось лишь три экземпляра. Битва за жизнь продолжалась до 1950 года, когда последнее кокио исчезло. Однако по счастливой случайности удалось спасти одну ветку и привить её другим деревьям. Так образовались новые виды кокио.

В итоге удалось спасти одно из самых капризных растений, которое теперь радует многих туристов. Его главное отличие – множество ярких лепестков, красных, оранжевых и жёлтых.

Непентес тенакс

Кувшины зелёного цвета, неподвижно застывшие над болотистыми участками Австралии – вот как выглядит это растение-хищник, самое необычное и странное из всех миксотрофов.

Оно запасает приятно пахнущую жидкость на дне, благодаря которой и попадаются внутрь не только насекомые, но и млекопитающие! К примеру, растение способно поглотить мышей, которых так дурманит нектар, что они теряют рассудок и проваливаются вглубь.

Это открытие было сделано после того, как люди пожаловались на неприятный запах, исходящий от одного такого кувшинчика. В итоге внутри нашли скелет крысы. К сожалению, растение распространено лишь на нескольких участках планеты, поэтому и является редким.

Магнолия крупнолистная

Утончённые снежные бутоны требуют трепетного обращения, поэтому и растут в таких местах, где их очень тяжело потревожить – к примеру, в ущельях вдоль рек. Растению необходима влажная почва. Оно не боится морозов, несмотря на свои тонкие листья и необходимость в защите.

Цветок пополнил список исчезающих видов растений. Срывать магнолию крупнолистную запрещено законом – это нелегально и чревато наказанием.

Кадупул

Этот самый удивительный цветок невозможно даже сорвать – он живёт всего одну ночь. Именно эта его особенность заставляет людей со всего мира съезжаться на родину растения, в Шри-Ланку, чтобы успеть сделать фотографии на память.

Существует легенда: в полночь, когда распускается кадупул, мифические Наги, полубоги с туловищем змеи, забирают этот цветок, чтобы позже подарить его Будде.

Лишь общими усилиями возможно спасти вымирающие виды и не дать погибнуть тем растениям, которых сейчас много. Вспомните печальный пример: космос шоколадный считали сорняком, а теперь пытаются воссоздать по крупинкам… Лучше учиться на невеселом опыте прошлых поколений и не повторять те же ужасные ошибки.

Источник: https://legkopolezno.ru/ekologiya/globalnye-problemy/ischeznovenie-redkih-rastenij/

Актуальность биологизации защиты растений

Биологизация земледелия – это многосторонний подход в современном растениеводстве, который способствует снижению объемов использования химической защиты растений при выращивании зерновых, овощных и других сельскохозяйственных культур.

Микробы для почвы

Важную роль биологизация земледелия играет в решении такой крупной проблемы, как повышение супрессивности почвы.

Супрессивность почв – это совокупность биологических, физико-химических и агрохимических свойств почвы, ограничивающих выживаемость и паразитическую активность почвенных фитопатогенов и других вредных организмов.

Причина снижения супрессивности – резкое падение внесения органики на поля после 90-ых годов прошлого века. Органика способствует накоплению в почве разнообразных микробов, в т.ч. антагонистов. Технологии биологизации земледелия с элементами обеззараживания и ускоренной деградации растительных остатков частично решают проблему нехватки органики.

Биопрепараты и энтомофаги

Биологизация в фитосанитарии реализуется также путем включения в зональные системы интегрированной защиты сельскохозяйственных культур биопрепаратов и энтомофагов. Особенно это касается овощеводства закрытого грунта. Для закрытого грунта создан набор биологических фунгицидов и малотоксичных инсектицидов, разработаны технологии массового производства энтомофагов.

Использование биопрепаратов и энтомофагов позволяет значительно снижать объемы химических обработок при получении овощей закрытого грунта. Это очень важно, потому что такие овощи не содержат вредных химических остатков, это качественная безопасная еда для человека.

Применение биопрепаратов в закрытом грунте позволяет не только сохранить, но и увеличить урожайность на 15-20%, снизить заболеваемость растений в разы, улучшить качество урожая, на 40-60% снизить потери урожая.

Во Всероссийском научно-исследовательском Институте Защиты Растений (ВИЗР) отмечают повышенный спрос от тепличных комбинатов на технологии биозащиты и поставку биопрепаратов и энтомофагов. Мы не можем этот спрос удовлетворить в полном объеме, поскольку это задача биотехнологических производств.

От науки к производству

Производство биопрепаратов и энтомофагов в биотехнологических компаниях – это высокотехнологичное, сложное производство, требующее высокой квалификации персонала, специального оборудования, стабильности получаемых результатов.

В 2015 году совместно с группой компаний «Агробиотехнология» нам удалось довести до производственного применения 13 почвенных фунгицидов, оказывать помощь и консультировать в 150 тепличных комбинатах. Биопрепараты применяются в 300 тысячах дачных хозяйств.

Объемы применения биологических средств защиты растений растут, пользуются успехом, их перспектива и значимость в получении качественных урожаев налицо.

Контроль = порядок

К сожалению, на рынке биопрепаратов сегодня есть и подделки. Три года назад решением Минсельхоза РФ была прекращена деятельность межведомственной комиссии, которая оценивала уровень качества технологической документации и штаммов продуцентов всех биологических средств защиты растений и биоудобрений, используемых в растениеводстве.

Эта комиссия проверяла наличие и уровень научно-технологических документов на каждую препаративную форму, качество работы по поддерживающей селекции штаммов продуцентов. Контролировался целый ряд вопросов, связанных с допущением той или иной препаративной формы к производству.

Это помимо государственных испытаний биопрепаратов, которые осуществляются под кураторством ВИЗР.

Когда препараты проходили сквозь сито такой межведомственной комиссии по микробным средствам защиты растений, действительно удавалось повысить качество технологической документации, а это, в свою очередь, влияло на качество нарабатываемых микробных препаративных форм. Это один из подходов к наведению порядка и контроля за биопрепаратами.

Но, к сожалению, сейчас эта комиссия не функционирует. Сельхозпроизводителям остается ориентироваться на проверенные бренды и не доверяться малоизвестным компаниям, которые могут идти на фальсификацию. Безусловно, должен развиваться государственный контроль за производимыми биологическими средствами защиты растений и почвоудобрительными препаратами.

Фитосанитарная стабилизация

Успехи биологизации защиты растений зависят от того, насколько будут развернуты биотехнологические исследования в области фитосанитарии.

Безусловно, важнейшее значение в фитосанитарной стабилизации агроэкосистем имеют сорта с генетической устойчивостью к болезням и фитофагам.

Только современные приборы

Большую роль в научных исследованиях играет оснащенность оборудованием для работы в области биологизации и биотехнологий. ВИЗР за последние 7 лет обновил приборный парк на 50%. Институт имеет современное оборудование для микробиологических исследований.

Успешно ведется ПЦР-диагностика фитопатогенных грибов и бактерий. Разрабатываются методы оценки химических остатков в растениях и окружающей среде. Есть ферментационное оборудование для создания и наработки новых препаративных форм биопрепаратов защитного типа действия.

Это позволило ВИЗР совместно с ООО «Агробиотехнология» и другими биотехнологическими компаниями разработать 15 конкурентоспособных биопрепаратов и внедрить 10 отселектированных рас энтомофагов для систем биозащиты.

Зональные системы

Важным направлением развития биологизации земледелия является создание зональных систем защиты основных сельхозкультур с учетом специфики регионов.

ВИЗР решением Ученого Совета создал филиал в Белгородской области и разворачивает полевой стационар, научно-испытательный центр совместно с ООО «Агробиотехнология», который будет специализироваться на технологиях биологизации в растениеводстве и животноводстве.

Инвестиции в службу защиты растений

Белгородская область – одна из лидирующих в области растениеводства и животноводства. Здесь достаточный уровень агротехники, высокая урожайность, хорошо налаженная работа в растениеводстве, реализуется на системном уровне региональная программа биологизации, существует кодекс добросовестного землепользователя.

Это необходимое условие для внедрения современных систем биологической защиты и усовершенствования существующих зональных систем защиты. Задача ВИЗР – усилить диагностическую работу, фитосанитарный мониторинг, проводить демонстрации эффективных систем и методов защиты растений, обучать специалистов в области защиты растений.

В Шебекинском районе под эти цели администрацией Белгородской области уже выделено 38 га. Будут созданы условия для испытания отдельных препаративных форм, и демонстрации эффективности защитных препаратов, в том числе биологических.

На базе ООО «Агробиотехнология» совместно с БелГУ намечается проведение курсов повышения квалификации для агрономического персонала всей области. Необходимо обращать внимание представителей сельхозпредприятий на важные моменты защиты растений, начиная от диагностики, заканчивая новыми системами защитных мероприятий.

В крупных агрофирмах должна быть своя служба по защите растений. Инвестиции агрохолдингов в собственную службу защиты растений – самые ценные и надежные инвестиции в собственную эффективность.

Комплексная биологизация

Наше сельское хозяйство демонстрирует рост финансовой устойчивости, начинает выходить из кризисного состояния. Идет выстраивание структуры хранения и переработки сельхозпродукции.

Защиту сельскохозяйственных культур от целого ряда фитопатогенов необходимо осуществлять более объемно, качественно, чтобы не упускать такие вопросы, как качество собранного урожая и потери в поле и при его хранении из-за вредителей и болезней.

В целом по стране, ежегодный недобор урожая из-за сорняков, болезней, фитофагов по основным сельскохозяйственным культурам составляет около 200 млрд. рублей. Комплексное и научно обоснованное развитие биологизации земледелия позволит значительно повысить экономические показатели хозяйств и вплотную заняться повышением плодородия своих земель.

Источник: https://www.agri-news.ru/zhurnal/2017/22017/zashhita-rastenij/aktualnost-biologizaczii-zashhityi-rastenij.html

Проблемы генетической теории селекции и биотехнологии растений Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН. – презентация

1 Проблемы генетической теории селекции и биотехнологии растений Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

2 Селекция – это не синоним генетики Селекция – это не синоним генетики Селекцию можно рассматривать как науку, как искусство и как определенную отрасль сельскохозяйственного производства Н.И. Вавилов<p>

3 Принятые селекционерами генетические положения : Генетические основы разных методов отбора ( массовый, групповой, индивидуальный ); Проблемы исходного материала ( географическая отдаленность, генетическая эрозия ); Иммунитет к заболеваниям ( естественный, приобретенный ); Генетика физиологических признаков ( вегетационный период, абиотические стрессы и т. д.); Генетика технологических признаков ; Генетика количественных признаков ( QTL- локусы, Rht- гены ); Проблема отдаленной гибридизации ; Гетерозис и инцухт ; Полиплоидия ; Мутации и длительные модификации ; Генная инженерия. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

4 Генетические основы разных методов отбора : Сверхчистую линию получить трудно, т. к. селекционер может контролировать только незначительно большой набор очень важных генов. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

5 Биотипы сортов ячменя по способности подкислять среду в присутствии ионов калия Зазерский 85МК 5824 МК 9316 Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

6 Внутрисортовая гетерогенность сортов яровой мягкой пшеницы по запасным белкам ( глиадины ) Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

7 Электрофоретические спектры гордеина сортов БИОС -1 ( А ) и Московский – 3 ( В ) Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

9 Проблемы исходного материала Приоритет отдается сортам: дающим стабильно высокий урожай, зерно строго определенного качества. Это всегда обеспечивалось практической селекцией, которая проделала огромный путь от бессознательного отбора крестьянами лучших растений до создания сортов посредством гибридизации. Ежегодно селекционными учреждениями создаются и передаются для коммерческого использования сотни новых сортов. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

10 Влияние селекции на генетическое разнообразие Важно получить ответ на вопрос о влиянии селекции на генетическое разнообразие этих, вновь создаваемых и внедряемых в производство сортов. Для решения вопроса об уровнях генетического разнообразия современных сортов пшениц и наличия или отсутствия генетической эрозии проводится генетический мониторинг: с анализом данных по изменчивости в результате селекции частот некрозных генотипов пшеницы, частот глиадинкодирующих локусов генетической дивергенции сортов на основе родословных. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

11<p>

12 Генетический мониторинг с использованием генов гибридного некроза в качестве маркеров Гены гибридного некроза ( Ne1 и Ne2) относятся к группе генов, взаимодействие которых приводит к летальности или сублетальности первого гибридного поколения в результате отмирания листьев. Для гена Ne1 описано три аллеля: Ne1 w, Ne1 m, Ne1 s Для гена Ne2 – пять : Ne2 w, Ne2 wm, Ne2 m, Ne2 ms, Ne2 s Генотипы сортов пшениц можно представить следующим образом : *Ne1Ne1ne2ne2 (несут ген Ne1), *ne1ne1Ne2Ne2 (несут ген Ne2), *ne1ne1ne2ne2 (свободны от генов гибридного некроза ). Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

14 Распределение генов некроза среди яровых и озимых мягких пшениц бывшего СССР Яровая пшеница Озимая пшеница<p>

15 Изменения некрозных генотипов по регионам России Временные изменения затронули в той или иной степени все регионы: в 7 из 12 регионов полностью исчезли сорта, несущие ген Ne1. существенно уменьшилась частота генотипа Ne1ne2 в Уральском и Западно-Сибирском регионах. в Восточно – Сибирском регионе частота сортов с геном Ne1увеличилась в 2 раза. в этих же регионах уменьшилась частота возделываемых сортов с генотипом ne1Ne2, что резко отличается от картины по всем ( исключая Северный) регионам Европейской части России и Дальнего Востока. В целом же мы можем констатировать определенное уменьшение генетического разнообразия сортов мягкой пшеницы практически по всем регионам. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

16 Локусы глиадинов как генетические маркеры Анализ сортов мягкой пшеницы отечественной и зарубежной селекции показал: каждый регион или страна характеризуются определенным набором наиболее часто встречающихся аллелей глиадинкодирующих локусов; по каждому из шести глиадинкодирующих локусов выявлено от 10 (Gli-D1) до 20 (Gli-A2. Gli-B2) аллелей; по каждой из шести хромосом аллели глиадинкодирующих локусов встречаются с разной частотой. По сортам пшеницы было выявлено: в России – 64 аллеля, в Италии – 58 аллелей, в Югославии – 55 аллелей, в Англии – 32 аллеля, в Австралии – 32 аллеля, в Канаде – 25 аллелей глиадинкодирующих локусов. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

18<p>

19<p>

20 Анализ родословных Доля сортов озимой пшеницы (%), находящихся в родстве, по десятилетним периодам<p>

21 Генетическое разнообразие допущенных к использованию сортов мягкой озимой пшеницы по регионам выращивания<p>

22 Проблема геномных перекомбинаций Доза генома D и процент белка в эндосперме: AABBD – 19,7%; AABBDD – 16,2%; AABBDDD – 9,4% Для пшеницы свойственен определенный оптимум синтеза белков, который варьирует в определенном для данного вида диапазоне. Идентично происходит процесс синтеза аминокислот в белке. При становлении новых видов в процессе аллополиплоидизации сохраняется одинаковый баланс содержания белка и содержания аминокислот. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

23 Поражаемость мучнистой росой в полевых условиях СортГеном1-й учет2-й учет CanthatchAABBDD 39 T-CanthatchAABB 27 PreludeAABBDD 79 T-PreludeAABB 39 ThatcherAABBDD 59 T-ThatcherAABB 37 RL 5404AABBDD 11-2 Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

24 Поражаемость мучнистой росой на фоне искусственного заражения Форма, гибридГеномБалл поражения CanthatchAABBDD5 T-CanthatchAABB5 RL5404AABBDD1-2 F 1 (RL5404 / Canthatch)AABBDD3 F 1 (RL5404 / Саратовская 29)AABBDD1 F 1 (RL5404 / Московская 21)AABBDD1 Саратовская 29AABBDD5 Московская 21AABBDD5 Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

25 Гены-супрессоры ФормаГеном, хромосома. Супрессиру емые гены Источник генов устойчивости Автор Canthatch7DLSr- (A, B)T. aestivumKerber, Green (1980) ThatcherDLr23T. aestivumMcIntosh, Dyck (1975) Ae. tauschii DtDt Sr-T. durumKerber (1983) LMPG- 6,MP DLr-, Sr-T. dicoccoidesBai, Knott (1992) Chinese spring 1D, 2D, 4DSr-T. dicoccoidesBai, Knott (1992) Chinese spring 1D, 3DLr-T. dicoccoidesBai, Knott (1992) LMPG- 6,MP DLr-, Sr-T. durumBai, Knott (1992)<p>

26 Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН Проблемы устойчивости растений к фитопатогенам Формы взаимоотношений растений с фитопатогенами Восприимчивость Толерант- ность УязвимостьСпецифи- ческая Неспеци- фическая Деление на специфическую и неспецифическую устойчивость весьма условно Устойчивость Иммунитет к заболевания ( естественный, приобретенный )<p>

27 Типы иммунитета Н.И. Вавилов (1935) выделил два типа иммунитета: естественный; приобретенный. Первый тип иммунитета определяется специфическими генами. По Ван дер Планку (1966) эти гены обуславливают два типа устойчивости: вертикальную и горизонтальную. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

29<p>

30 Естественный иммунитет пшеницы T. aestivum (ABD) x T.timopheevii (A t G) x T. militinae (A t G) x T. kiharae (A t GD sq ) несут эффективные гены устойчивости к листовой бурой ржавчине (Puccinia recondita) и мучнистой росе (Erisiphe graminis) Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

31 Triticum kiharae (A t A t GGD t D t ) x Triticum timopheevii (A t A t GG) Aegilops tauschii (D t D t ) Triticum kiharae (A t A t GGD t D t ) Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

32 RAPD- амплификация ДНК с праймером 29 (5- TGGTCACAGA-3) 1 – T.kiharae, 2 -Т. timopheevii, 3 – линия 353 (восприимчивая форма), 4 – линия 224/4-96 (устойчивая форма), 5 – линия 225/2-96 (восприимчивая форма). Стрелкой показан полиморфный амликон Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

33 Генетика физиологических признаков Абиотические стрессы Вегетационный период Гены : Vrn1-Vrn2 Ppd1-Ppd3 гены per se ( скороспелость в узком смысле ) Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

34 Генетика количественных признаков Мережко А.Ф.: 1. Выделение генетического потенциала в виде источников ценных признаков; 2. Генетическая структура важнейших признаков и определение ценных аллелей (QTL-локусы, Rhtгены) 3. Включение идентифицированных генов в перспективные сорта и создание доноров. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

35 Гетерозис и инцухт Гипотезы гетерозиса : Доминирования ( Джонс, Пелью ). Сверхдоминирования ( Ист, Шелл ). Компенсационного комплекса генов ( Струнников ). Генетического баланса ( Лернер, Матер ). Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

36<p>

37 Использование полиплоидии Сахарная свекла : тетраплоиды и триплоиды ; Арбуз : триплоид – без косточек 2n= 18 Колхицин (2n=36) x (2n=18) 2n=27 диплоид тетраплоид диплоид триплоид<p>

38 Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

39 Получение гаплоидов (метод андрогенеза, бульбозум- метод) Микроклонально е размножение Сомаклональна я изменчивость Мутации и длительные модификации<p>

41 Основные механизмы сомаклональной изменчивости Изменения числа хромосом. Изменения морфологии хромосом. Соматический кроссинговер. Генные мутации. Репрессия генов. Дерепрессия генов. Изменение метилирования ДНК. Амплификация повторов ДНК. Делеция повторов ДНК. Транспозиции. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН Размах сомаклональной изменчивости только в отдельных случах выходит за пределы данного конкретного вида растений (Кунах, 2004).<p>

42 Разработка методов микроклонального размножения разных видов стахиса. Асептические растения стахиса разных видов Введение в асептическую культуру и микрочеренкование Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

43<p>

44<p>

45<p>

46<p>

47<p>

48<p>

49<p>

50 Поле деятельности генетиков растений в эпоху молекулярно – генетических методов Познание растительных геномов. Молекулярные маркерные системы и их эволюция. Молекулярные карты с.- х. культур ( методология ). Организация микросателлитных повторов и ретротранспозонов у культивируемых видов. QTL-локусы и отдельные гены, определяющие устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам. Селекционое улучшение растительных геномов. Изменения генов и геномов растений при их окультуривании. Распределение генов в растительном геноме. Лаборатория генетики растений ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН<p>

52<p>

53<p>

Источник: http://www.myshared.ru/slide/743722/

Селекция на устойчивость к болезням и вредителям Подготовила:

Селекция на устойчивость к болезням и вредителям Подготовила: Тулеуова Дана ЗР-

План: Введение. • 1. Селекция на устойчивость к болезням • 2. Селекция на устойчивость к вредителям • 3. Селекция растений на устойчивость к вредителям • 4.

Современные подходы в селекции на устойчивость к вредным видам. • 5. Оценки устойчивости к вредителям • 6. Способы селекции на устойчивость к болезням и вредителям. • 7. Проблемы и направления селекции. • 8.

Заключение. • Список используемой литературы.

• Введение. • Ущерб, наносимый сельскому хозяйству болезнями и вредителями, огромен, поэтому выведение устойчивых сортов — одна из наиболее актуальных проблем современной селекции.

• Устойчивость или восприимчивость растений — следствие взаимодействия двух генотипов (растения и патогена), следовательно, и эволюция их идет сопряженно.

Устойчивость растения определяется различными факторами: ритмом роста и развития, анатомическими особенностями листьев, стеблей, цветков, физиологическими и биохимическими особенностями и т. д.

• Селекция на иммунитет трудна и потому, что очень сложна генетика иммунитета, особенно генетика взаимоотношения хозяина и паразита. Растения с наиболее благоприятным сочетанием генов устойчивости встречаются крайне редко, и выявить их трудно. Устойчивость часто неблагоприятно коррелирует с другими ценными свойствами растений.

По данным Элиота сельскохозяйственные растения, имеющие экономическое значение, страдают от более 2500 известных болезней. Пшеница, в основном, поражается ржавчинами, мучнистой росой, септориозом и редко проявляются головневые болезни и корневые гнили.

• Наиболее опасной болезнью является ржавчина, которую еще Плиней называл „самым страшным бичом хлебов”

• Бурая или листовая ржавчина подразделяется на большое число рас: Johnston обнаружил 183; Якубцинер — 230; Лелли около 200 физиологических рас. • Стеблевая ржавчина известная также под названием „черной” ржавчины является более вредоносной, чем бурая. Однако она проявляется редко только в годы эпифитотий. В мире идентифицировано около 300 рас.

Мучнистая роса (Erysiphe graminis D. С. F. Tritici Em. Marchal) распространена повсюду, где культивируются злаки. Ее можно обнаружить сначала по белому налету на поверхности листьев и стебля, а позже — по темно-коричневым плодовым подушечкам на стебле. В мире идентифицировано 38 рас.

• Септориоз (Septoria) состоит из трех видов: — Septoria tritici Rob. (септориоз листьев) наблюдается рано весной на нижних листьях пшеницы в виде бурых пятен, которые постепенно переходят на все листья. — Septoria nodorum Berk, (септориоз колосковых чешуй) поражает колосковые чешуи, сохраняется и передается через семена.

— Septoria graminum Desm вызывает точечную пятнистость листьев и стебля.

• Устойчивость растений — это разная степень проявления иммунитета. Она может возникать как под влиянием паразита, так и в результате деятельности человека. Устойчивость больше свойственна отдельному сорту (индивидууму), чем виду. • В настоящее время у растений различают два вида иммунитета: врожденный и приобретенный.

• Врожденный иммунитет — это свойство, присущее данному сорту не поражаться тем или иным заболеванием, передающееся по наследству, которое способно в той или иной степени изменяться под влиянием внешних условий и приспособительных особенностей паразита.

• Приобретенный иммунитет — это свойство растений (организма) не поражаться какой-либо болезнью, получаемое в процессе индивидуального развития и приобретенное под влиянием перенесения болезни.

• Я. Вандер Планк ввел понятие: вертикальная и горизонтальная устойчивость. • Вертикальная устойчивость не что иное, как специфическая.

Она действует лишь против некоторых рас патогенна и задерживает начало эпифитотий. • Горизонтальная (полевая) устойчивость не специфична и действует против всех распатогенна.

При этом типе устойчивости поражение разрастается медленнее и действие инфекции снижается.

• 2. Селекция на устойчивость к вредителям. • Очень большие задачи стоят перед селекцией на устойчивость к вредителям сельскохозяйственных культур.

Особенно важно создать сорта озимой пшеницы, устойчивые к гессенской мухе, сорта ячменя, устойчивые к шведской мухе, и сорта яровой пшеницы, устойчивые к шведской мухе и хлебному пилильщику.

Опаснейшим вредителем пшеницы является вредная черепашка.

• Колорадский жук уничтожает посевы любых сортов культурного картофеля.

• Очень опасный карантинный вредитель картофеля — картофельная нематода. Для выведения устойчивых к ней сортов используют при гибридизации нематодоустойчивые селекционные сорта

• Таким образом, путем внутривидовой и отдаленной гибридизации, а также отбором из образцов мировой коллекции и дикорастущих форм создают сорта различных полевых культур, устойчивые к наиболее опасным вредителям.

В связи с тем что в популяциях паразитов идет быстрый, непрерывный процесс расообразования, селекция на иммунитет к наиболее опасным болезням (ржавчина пшеницы, фитофтороз картофеля, вилт хлопчатника и др.

) также должна основываться на непрерывном поступлении нового исходного материала, выявлении и использовании различных доноров устойчивости.

• 3. Селекция растений на устойчивость к вредителям. • Использование устойчивых к вредителям сортов культурных растений является важнейшей частью интегрированной системы защиты растений и обязательно должно быть одной из основ экологической защиты, так как не представляет никакой опасности для экосистем и может быть высоко эффективным.

• Получение новых сортов растений, устойчивых к тем или иным насекомым, длительный процесс — около 10 -15 лет. Примерно столько же времени требуется для создания нового химического пестицида. Однако, пестицид всегда опасен в экологическом плане.

• при селекции, направленной прежде всего на урожайность и на защищенность растений от вредителей и болезней, часто уменьшается концентрация вторичных метаболитов. В результате такая сельскохозяйственная продукция иногда теряет свой специфический вкус. • Итак, этот метод не наносят никакого вреда ни окружающей среде, включая агроэкосистему, ни здоровью человека.

• 4. Современные подходы в селекции на устойчивост ь к вредным видам. • • Защита растений обеспечивается за счет механизмов избежания или устойчивости. Избежание снижает шансы контакта между тканью хозяина и паразитом, в то время как устойчивость действует после того, как контакт произошел, путем снижения темпов роста и развития паразита.

• Устойчивость к специализированному патогену имеет патогенноспецифичную природу; гены устойчивости эффективны только против одного патогена, будь они штаммоспецифичны или в основном расонеспецифичны.

Устойчивость к патогенам обычно относят к двум типам: тип устойчивости с главным геном чаще считается сверхвосприимчивым и расоспецифичным, а полигенный тип устойчивости (частичная устойчивость) хотя и проявляет эффекты расоспецифичности, однако их трудно идентифицировать.

• в опытах Брежнева, Сухановой, Ширко и других были установлены не только различия в интенсивности поражения листьев, а также зеленых и зрелых плодов фитофторой, но и низкая корреляция между устойчивостью сеянцев и взрослых растений томата (в фазе плодообразования) одного и того же сорта.

• Parlevliet считает, что для определенного хозяина организмы с патогенным образом жизни можно сгруппировать в три категории: • 1. Непатогены.

К ним относятся несколько видов Pythium, поражающих многие культуры, а также Rhizoctonia solani и Sclerotinia sclerotiorum, у которых широкий диапазон хозяев. Устойчивость к этим патогенам почти всегда носит неполный характер.

Она неспецифического типа в том смысле, что соответствующая устойчивость контролируется генами, которые участвуют в формировании других признаков, т. е. сама устойчивость — побочное явление.

Поэтому повышать уровень устойчивости к таким неспециализированным патогенам очень трудно, поскольку в этом процессе участвуют другие признаки. • 3. Специализированные патогены. В этом случае гены устойчивости эффективны только против одного вида патогена, а патогенность и вирулентность паразита специфичны для узкого диапазона видов хозяина.

• В последние годы в мировой практике все чаще появляются сорта, комплексно-устойчивые к вредителям и болезням. Причем темпы селекции полевых культур на устойчивость к вредителям значительно ускорились. Так, если на создание первого устойчивого сорта пшеницы к гессенской мухе было затрачено 15 лет, то в современных условиях устойчивые сорта создаются быстрее.

5. Оценки устойчивости к вредителям. • Селекция на устойчивость к некоторым вредителям (гессенской мухе, пилильщикам, подсолнечииковой моли и т. д. ) ведется довольно успешно.

• Оценивают распространенность повреждений, если растения погибают или не дают продукции (например, при повреждении хлебными пилильщиками), и степень повреждения, если оно охватывает часть растения (например, повреждение пьявицей).

В первом случае определяют процент поврежденных растений, во втором — процент поврежденной площади органа (например, листовых пластинок). Кроме того, практикуют учет заселенности вредителем (число особей, яйцекладок и т. д. на растение, единицу площади).

Повреждение может оцениваться в баллах. При грубых оценках используют трехбалльную шкалу: повреждение слабое, среднее, сильное. Может быть использована международная система.

• Учет повреждения злаков гессенской, шведской и яровой мухами, стеблевой блохой. Все эти вредители относятся к скрытостебельным-личинки гессенской мухи находятся глубоко за влагалищем листа. . Они молочно-белые с зеленым пятном в середине.

Верхний лист отстает в росте, остальные листья имеют более темную окраску, они более широкие, чем у неповрежденных растений. Личинки шведской и яровой мух и стеблевой блохи вгрызаются в стебель. Верхний: лист засыхает.

Личинка яровой мухи крупнее, и отростков на заднем конце у нее нет, он тупой мелкобугорчатый. Личинка стеблевой блохи имеет хорошо развитую голову и три пары ног

• 6.

Способы селекции на устойчивость к болезням и вредителям • Стратегические задачи селекции растений на устойчивость к болезням и вредителям должны учитываться при разработке селекционных программ и могут включать в себя ряд комплексных селекционно-семеноводческих разработок.

В наибольшей степени современные стратегии селекции на устойчивость разработаны на зерновых культурах, картофеле, томатах, сое и в меньшей степени на таких зернобобовых, как горох, нут и др. , тем не менее, подходы к решению селекционных задач не имеют существенных различий.

• При составлении селекционных программ по зерновым бобовым культурам в различных случаях или в комплексе доступно использование следующих способов повышения и увеличения длительности устойчивости к патогенам: • разовое использование генов устойчивости; • создание многолинейных сортов; • пирамидирование (интеграция) различных олигогенов устойчивости в одном генотипе; • использование трансгрессий для усиления горизонтальной устойчивости; • использование генов толерантности к патогенам; • создание сортов с групповой устойчивостью к различным патогенам; • использование тканевой, клеточной и генной инженерии для получения высокоустойчивых и иммунных генотипов

• 7. Проблемы и направления селекции. • .

• 8. Заключение. • Селекция на устойчивость к болезням и вредителям наиболее ради кальный и эффективный метод снижения огромных потерь, наносимых раз личными грибными, вирусными и бактериальными патогенами, листогрызущими, сосущими и минирующими насекомыми.

• Создавать болезнеустойчивые сорта очень трудно из-за полимерного действия генов, определяющих устойчивость и огромного полиморфиз ма видов и рас ржавчины, фузариоза, антракноза, гельминтоспориоза и других болезней, большого разнообразия сменяющихся поколений видоспецифических вредителей.

• Устойчивость к вредителям и различным расам болезней наследует ся, как правило, полигенно, а также связана с цитоплазмой

• Селекция на засухоустойчивость особенно важна не только для сортов засушливых степных зон, но и для районов с умеренным клима том, где весьма часто наблюдаются летние засухи, по причине которых резко снижается продуктивная кустистость, фотосинтетическая поверх ность растений, сокращаются этапы органогенеза, снижаются показатели всех элементов продуктивности, падает урожайность. • Селекция на зимостойкость является весьма трудной еще и потому, что этот признак контролируется полимерными генами и связан также с цитоплазмой. Поэтому при подборе пар для скрещивания в качестве ма теринского компонента следует брать более зимостойкий сорт, хотя и другие сочетания при различии генотипов могут дать положительные результаты. • Селекция на урожайность является самым главным и всеобъемлющим направлением, так как продуктивность сорта зависит не только от ге нотипа, но и от воздействия внешних факторов. Итоговыми критериями при оценке селекционного материала являются выживаемость растений, их индивидуальная продуктивность складывающаяся из элементов струк туры урожайности.

• Урожайность и элементы ее структуры любой культуры зависит от генотипа сорта, его устойчивости к неблагоприятным условиям окружаю щей среды, поэтому по селекции на устойчивость к каждому фактору су ществуют специальные направления.

Источник: http://present5.com/selekciya-na-ustojchivost-k-boleznyam-i-vreditelyam-podgotovila/

Недостатки традиционной селекции и современные пути их преодоления

Недостатки традиционной селекции и современные пути их преодоления

Обычно для получения новых сортов и пород животных используют гибридизацию и методы радиационного и химического мутагенеза. Среди проблем, ограничивающих возможности традиционной селекции, можно выделить следующие: желательные гены передаются вместе с нежелательными; приобретение одного желательного гена сопровождается часто потерей другого; некоторые гены остаются связанными друг с другом, что значительно затрудняет отделение положительных свойств от вредных.

Методы радиационного и химического мутагенеза, применяемые в ежедневной   практике   селекционера,   ведут  к  появлению огромного количества неизвестных генетических перестроек. Выведенное в результате таких воздействий растение в случае, если оно жизнеспособно и не имеет выраженных токсических свойств, может нести невыявленные мутации, поскольку мутантные сорта исследуются лишь с целью изучения характеристик, имеющих отношение к решению конкретной селекционной задачи.

Главные достоинства методов генетической инженерии заключаются в том, что они позволяют передавать один или несколько генов от одного организма другому без сложных скрещиваний, причем донор и реципиент не обязательно должны быть близкородственными. Это резко увеличивает разнообразие изменяемых свойств, ускоряет процесс получения организмов с заданными свойствами, а также, что очень важно, облегчает прослеживание генетических изменений и их последствий. А самое главное, измененный сорт или порода сразу адаптирован — вписан в конкретные условия окружающей среды.

Представить завтрашний день сельского хозяйства трудно, но с большой определенностью можно говорить о стратегических задачах, которые хотелось бы решить. Тут надо понимать, что цели природы и человека различны. Для людей, скажем, выгоднее получить пшеницу или ячмень с крупным зерном, с легкой обмолачиваемо с тью. Природе же важнее не размер, а количество зерен; а вот склонность к легкому обмолачиванию — этот признак может оказаться для растения даже вредным.

Такой разнобой во взглядах природы и человека, могущество которого все возрастает, не может не сказаться губительно на биосфере. Из огромного разнообразия растений, кормивших человека 10 тысяч лет назад, сегодня основу питания (85%) составляет всего пять видов растений. А из 5 тыс. окультуренных видов растений человек в настоящее время для удовлетворения 90% своих потребностей в продовольствии использует лишь 20, из которых 14 принадлежит всего лишь к двум семействам.

Чтобы понять, как далеко зашли эволюционные изменения под влиянием селекционной работы человека, достаточно взглянуть на кукурузные початки (их возраст — 5 тыс. лет), найденные при раскопках в пещере Теуакан (Мексика). Они примерно в 10 раз меньше, чем у современных сортов. И это реальный пример работы генетиков и селекционеров.

Г.Д. Карпеченко (1927) впервые синтезировал новую неизвестную в природе видовую форму Raphanobrassica (рафанобрассика), константный полиплоидный межродовой гибрид между редькой и капустой. Совершенно справедливо Н.Н. Воронцов (1999) называет синтез рафанобрассики первым случаем конструирования нового генома, того, что в конце 70-х стало называться генетической инженерией.

Через три года шведский генетик Арне Мюнтцинг впервые осуществил ресинтез дикорастущего в природе аллополиплоидного вида багульника.

Природная хромосомная инженерия создает гибридогенные полиплоидные комплексы видов, открытые и изученные американским ботаником Ледьярдом Стеббинсом. В этих комплексах геномы нескольких диплоидных исходных видов могут вступать между собой во всевозможные гибридные аллотетраплоидные комбинации. Объединяться могут сразу несколько геномов, так что предком одного вида может ни один, а несколько видов, как, например, у обычной мягкой пшеницы, у видов хлопчатника.

Гибридогенное видообразование встречается и у позвоночных и беспозвоночных животных. Но животные размножаются половым путем, который у межвидовых гибридов затруднен или даже невозможен. Поэтому межвидовые гибриды животных размножаются необычными способами, которые мы могли бы назвать репродуктивными технологиями. К ним относятся: партеногенез (спермии не нужны для развития яйцеклеток видов-гибридов); гиногенез (спермии нужны лишь для активации развития, но развитие происходит на основе женских гамет и наследование матроклинно); и собственно гибридогенез, когда гибридный вид образуется на основе гибридных оплодотворенных яйцеклеток, но один из родительских геномов избирательно устраняется.

Благодаря, в частности, селекционной работе, древнее природное разнообразие местных видов заменено ныне небольшим числом специально выведенных и почти насильно внедряемых сортов, выращиваемых на обширнейших пространствах. 96% урожая гороха в США получается всего-навсего от двух его разновидностей, а 71% урожая кукурузы — от шести ее сортов. Великолепные по продуктивности растения используют, но они, к сожалению, становятся все более подверженными различным заболеваниям, таким, к примеру, как картофельная гниль. Растения приходится усиленно «лечить» пестицидами и прочими опасными для окружающей среды и самого человека средствами. Одна из важнейших целей ДНК-технологии — не менять среду под растения, а наоборот — менять растение таким образом, чтобы оно было наиболее адаптивным к этой среде. Кроме того, необходим возврат растительного царства к многообразию, к неоглядному богатству видов. Очевидно, однако, что при этом главным остается обеспечение доступа к продовольствию всех социальных групп населения («здоровье нации»), поскольку на покупку продовольствия расходуется до 70% доходов населения

Селекционеры, наблюдая за работой биоинженеров, испытывают чувство зависти от простоты и ясности экспериментов. Хотя многие из них считают, что генетическая инженерия — это своего рода увлечение, мода, что она пройдет, и никакой особой пользы практика от нее не получат.

Медлительные, терпеливые, упорные, свято соблюдающие правила, издавна декретированные природой, деревенского, так сказать, склада селекционеры подозрительно относятся к поспешным, явно урбанистическим методам биоинженерии. Их раздражают рвение, спешка, рекламный шум, чрезмерные обещания, явное желание нарушить ритуалы, поскорее опрокинуть поставленные природой барьеры, обойти их, пролезть с «черного хода», зайти «вне очереди». Этот старый спор между сельской неторопливостью, основательностью и городской суетой и необязательностью, видимо, разрешится не скоро, потому что биоинженер, в конечном итоге, передает свои находки селекционерам, именно они должны судить, удался или нет очередной генный «фокус».

Каких бы чудес ни напридумывали молекулярные биологи, рассуждают селекционеры, нам решать, что у них получилось. Потому-то скоростные методы переделки сельского хозяйства — это миф. Для получения у данного растения нужных признаков требуется от пяти до пятнадцати лет. А потом еще, по крайней мере, от трех до восьми лет работы традиционными методами, чтобы закрепить эти признаки у растения, а потом его районирование и тд. Но следует признать, что биоинженерия в отличие от традиционных методов селекции обладает наибольшей возможностью технологизировать достижения фундаментальных знаний, и, в частности, молекулярной биологии. Кроме того, методы биотехнологии являются качественно новым инструментом для непосредственного изучения структурно-функциональной организации генетического материала. А это, в свою очередь, позволяет предположить, что генетическая инженерия растений окажет наибольшее влияние при селекции на такие адаптивно и хозяйственно ценные признаки, как интенсивность чистого фотосинтеза, индекс урожая и др. Наиболее перспективные направления в области защиты растений включают получение трансгенных сортов, устойчивых к гербицидам и вредным видам, биопестицидов, новых форм микроорганизмов и др. Очевидно также, что сама генетическая инженерия, став экспериментальным полигоном эволюции, будет непрерывно совершенствоваться и усложняться, расширяя возможности человека в целенаправленном преобразовании организмов, и вполне вероятно, что дальнейшее развитие методов молекулярной биологии, в том числе трансгеноза, позволит поднять современную селекцию растений на качественно новый уровень.

Хотя для генетической инженерии существует масса трудностей, например, в том, что селекция новых сортов затрагивает свойства растения, контролируемые не одним, а сразу многими генами. Например, ученые хотят сконструировать растения, способные сами себя «удобрять».

 Настойчиво пропагандируется мысль передать зерновым культурам — основной пище человечества — группы генов nrf из бактерий, умеющих улавливать атмосферный азот, и тем самым избавиться от необходимости вносить в почву азотные удобрения. И это будет. Но когда — пока неизвестно, потому что переносить необходимо целый комплекс по крайней мере из 17 генов. И если будет все удачно, заставить работать все эти гены (например, в геноме пшеницы), то, по оценкам специалистов, такие растения снизят урожайность на 20-30 процентов сухого веса из-за необходимости нести дополнительные энергозатраты на фиксацию азота…

Проблема производства и потребления генетически модифицированных растительных продуктов становится все более острой. Сторонники широкого употребления в пищу подобного рода изделий говорят, что они совершенно безопасны для человеческого организма, а преимущества их огромны — большие урожаи, повышенная устойчивость к переменам погоды и вредителям, лучшая сохранность. В то же время, в геноме растений есть дальние связи между генами, и вмешиваться в работу генной машины следует очень осторожно. Можно ненароком перевести генные механизмы растения из одного режима в другой, вовсе нежелательный для человека.

Хотя и в традиционной селекции масса таких примеров, не говоря уже о том, сколько селекционеров вообще ничего не получили. Известна, например, история с геном opaque 2. Этот ген захотели использовать в США (университет Пардью) для обогащения зерен кукурузы аминокислотой лизином, что резко бы повысило питательную ценность кукурузного зерна.

Перенос гена удался, радость была великая, но… урожайность у трансформированных сортов упала на 15 процентов, а сами зерна стали хрупкими и чувствительными к возбудителям болезней. Конечно же, очень жаль, что и вооруженная генно-инженерными методиками селекция не может одномоментно решить все проблемы, однако она гарантирует хотя и скромные, но прочные, непрерывные и эффективные успехи в сельском хозяйстве.