Генетические опыты Менделя 3 страница

Таблица 3

Типы изменчивости

Изменчивость
Наследственная	Ненаследственная
Генотипическая	Онтогенетическая	Модификационная

Все типы изменчивости имеют большое значение в жизни организмов. Изменчивость, т. е. способность организмов существовать в разных вариаци­ях, в виде особей с разными свойствами, — один из важнейших факторов жизни, обеспечивающий приспособленность организмов (популяций и видов) к изме­няющимся условиям существования и обусловливающий эволюцию видов.

 

1. Можно ли, улучшив условия кормления, превратить короткошерст­ных кошек в длинношерстных?

2*. Объясните роль нормы реакции в жизни особи и вида. 3. В каждой строке три термина определенным образом взаимосвяза­ны. Дайте их общую характеристику и определите четвертый термин, не имеющий к ним отношения.

• Модификационная, фенотипическая, мутационная, определенная (изменчивость).

• Онтогенетическая, наследственная, ненаследственная, адаптивная (изменчивость).

Лабораторная работа № 4 (см. Приложение, с. 231).

 

§ 26 Наследственные болезни, сцепленные с полом

Наследственных заболеваний и аномалий (уродств) в медицинской ге­нетике насчитывается около 3000. Изучение и возможное предотвращение последствий генетических дефектов человека имеют очень большое значе­ние для его сохранения как вида. В настоящее время около 4% новорожден­ных детей страдают от генетических дефектов. Считается, что примерно одна из 10 гамет человека несет ошибочную информацию, обусловленную мута­цией. Гаметы с ошибками в генетическом материале становятся причиной выкидышей или мертворождений.

Все наследственные болезни можно подразделить на две большие груп­пы: болезни, связанные с мутациями генов, и болезни, связанные с мутациями хромосом.

Генные болезни и аномалии. К ним относятся патологические состо­яния организма, которые возникают в результате мутации в каком-либо гене. Например, нарушение репликации ДНК приводит к изменению чередования пар нуклеотидов, что, в свою очередь, обусловливает «ошибки» метаболизма.

Многие врожденные (с которыми особь рождается на свет) аномалии и болезни вызываются нарушениями в генах, локализованных в Х- или Y-хромосоме. В этих случаях говорят о наследовании, сцепленном с полом. Например, такая аномалия, как дальтонизм (неспособность различать красный и зеле­ный цвета), вызывается геном, локализованным в Х-хромосоме.

У человека один из генов Х-хромосомы отвечает за цветовое зрение. Рецессивная аллель не обеспечивает развитие сетчатки глаза, нужной для различения красного и зеленого цветов. Мужчина, несущий такой рецессивный ген в своей Х-хромосоме, страдает дальтонизмом, т. е. различает желтый и синий цвета, но зеленый и красный ему кажутся одинаковыми. Дальтонизм не передается по мужской линии, так как свою Х-хромосому мужчины-дальтоники получают от матери, носителя дефектного гена (рис. 37). Женщина может быть дальтоником лишь в случае, когда отец — дальтоник, а мать — носитель этого рецессивного гена.

Сцепленно с полом (гены находятся в Х-хромосоме) наследуются также различные типы гемофилии, при которой кровь не свертывается и человек может погибнуть от потери крови даже при небольшой царапине или порезе.

Это заболевание встречается у мужчин, матери которых, будучи здоровыми являются носителями рецессивного гена гемофилии.

Установлено, что гемофилия вызывается рецессивным геном, расположенны/v в Х-хромосоме, поэтому женщины, гетерозиготные по данному гену, обладают нор­мальной свертываемостью крови. В браке со здоровым мужчиной (не гемофиликом! женщина передает половине своих сыновей Х-хромосому с геном нормальной свертываемости крови, а половине — Х-хромосому с геном гемофилии. Причем дочери имеют нормальную свертываемость крови, но половина из них могут быть носительницами гена гемофилии, что скажется в дальнейшем на потомках мужско­го пола.

Распространение гемофилии по наследству хорошо изучено среди по­томков королевских семей Европы. Схема распространения гемофилии в этих семьях представлена на рисунке 38.

Хромосомные болезни. Этот тип наследственных заболеваний связан с изменениями числа или структуры хромосом. В большинстве случаев эти изменения не передаются от больных родителей, а возникают при нарушени­ях в расхождении хромосом во время мейоза, когда формируются гаметы, или при нарушениях митоза в зиготе на разных стадиях дробления.

Из хромосомных (аутосомных) заболеваний наиболее подробно изуче­на болезнь Дауна. Это заболевание связано с нерасхождением при делении 21-й хромосомы. В результате такой аномалии клетки эмбриона имеют 47 хро­мосом вместо обычных для человека 46. Хромосома-21 оказывается не в двой­ном, а в тройном количестве (трисомия).

Типичные признаки больных с синдромом Дауна — широкая переносица, раскосые глаза с особой складкой века, всегда открытый рот с большим языком, умственная отсталость. Около половины из них имеют пороки сердца. Болезнь Дауна встречает­ся довольно часто. Однако у молодых матерей (до 25 лет) такие дети рождаются редко (0,03-0,04% новорожденных), а у женщин старше 40 лет почти 2% детей появ­ляются на свет с синдромом Дауна.

Вследствие пониженного иммунитета такие больные не живут долго, поэтому они практически не встречаются среди взрослых людей. Больные обычно бесплодны, но известно несколько случаев, когда женщины с синдромом Дауна имели детей. Наряду с описанной трисомией по 21-й хромосоме бывает и моносомия по этой аутосоме (в хромосомном наборе 45 хромосом, 21-я — непарная). Это тоже тяжелое заболевание, новорожденные обычно нежизнеспособны. Вследствие нерасхождения женских половых хромосом образуются как моносомики (Х0), так и трисомики (XXX) и полисомики (XXXXY). Моносомия (Х0) связана с половым недоразвитием женщин. Для хромосомных болезней, развивающихся вследствие нарушений количества хро­мосом, в качестве сопутствующего симптома характерна умственная отсталость.

Некоторые генетические аномалии человека удается выявить еще на стадии раннего эмбрионального развития. Для этого применяют так называемую пренатальную (до рождения) диагностику (рис. 39). С помощью шприца получают 10-15 мл амниотической (околоплодной) жидкости, в которой находятся клетки плода. Путем центрифугирования ее разделяют на клетки, культивируемые затем на искусственной среде, и жидкость, где определяют соотношение про­дуктов обмена веществ, отражающее нормальное или патологическое состоя­ние плода. Культивируемые эмбриональные клетки используют для определе­ния числа хромосом и выявления возможных хромосомных аномалий.

Методами ранней диагностики можно определить более 100 хромосом­ных и генных аномалий уже в первые недели беременности. В некоторых слу­чаях необходимо прервать беременность, в других проводится коррекция де­фекта специальными препаратами. В будущем ученые надеются освоить мето­ды замены дефектных генов нормальными, что позволит устранять причину болезни, а не только ее симптомы.

Наследственные болезни человека свидетельствуют о существенном воздействии мутаций на организм. Многие из них обусловлены внешними факторами и образом жизни человека. В настоящее время к факторам, вызы­вающим мутации (мутагенам), можно отнести наркотики, никотин, алкоголь, химические загрязнители воды, почвы и воздуха, радиоактивные отходы, пе­стициды, всевозможные пищевые добавки, лекарства, косметические средст­ва, красители и другие вредные вещества. Их воздействием на организм объ­ясняется повышение частоты опасных мутаций, в связи с чем одной из насущ­ных проблем медицины становится обеспечение генетической безопасности человека.

 

1. Объясните различие молекулярных и хромосомных заболеваний. 2*. Каким образом факторы внешней среды вызывают наследствен­ные болезни?

3. Выберите из предложенных число хромосом в диплоидной клет­ке человека с синдромом Дауна: а) 22; б) 23; в) 44; г) 47.

4*. Гены красно-зеленого дальтонизма и гемофилии расположены в Х-хромосоме. Объясните, почему эти аномалии чаще проявляются у мужчин.

 

Краткое содержание главы

Развитие генетики как науки связано с именем Г. Менделя. В опытах на горохе он вскрыл важнейшие закономерности наследования признаков орга­низмов. Позже было доказано, что признаки определяются дискретными еди­ницами — генами, передающимися потомству с половыми клетками родителей в процессе размножения. Поэтому каждый наследственный признак всегда определяется парой генов. Совокупность генов у организма — это генотип: он выражает задатки и определяет возможности развития признаков — фенотип.

Ген — это определенный участок ДНК. Гены могут быть представлены разными аллелями (вариантами состояния, формами гена) — доминантными и рецессивными. Доминантная аллель обычно маскирует рецессивную у гете­розиготного организма в первом гибридном поколении F₁ (закон единообра­зия), но та и другая аллели проявляются во втором гибридном поколении F₂ в соотношении 3:1 (закон расщепления). Гены передаются потомству незави­симо (закон независимого наследования). Независимое наследование генов в полной мере осуществляется лишь в том случае, если гены находятся в раз­ных хромосомах (закон сцепления генов).

Пол млекопитающих, в том числе и человека, обусловлен половыми хро­мосомами Х и Y.

Изменения в наследственном материале, вызванные различными при­чинами (кроссинговер в процессе мейоза, оплодотворение, мутации), обуслов­ливают наследственную изменчивость и соответствующие изменения в про­явлении тех или иных признаков организма. Изменчивость является важным фактором эволюции в природе, так как дает основной материал для естест­венного и искусственного отбора, селекции растений, животных и микроор­ганизмов.

Изменчивость — явление, противоположное наследственности. Различа­ют следующие типы изменчивости: наследственную (генотипическую), нена­следственную (модификационную) и онтогенетическую (возрастную).

Наследственность определяет то, каким может стать организм, а измен­чивость выявляет способность проявления признаков. Степень выраженности наследуемых признаков зависит от среды, проявляется в пределах нормы реак­ции, т. е. в определенной степени обусловлена генотипом организма.

 

Проверьте себя

1. Охарактеризуйте первый и второй законы Г. Менделя.

2. В чем сходство и различие третьего закона Г. Менделя и закона Т. Моргана?

3. Какова роль наследственности и изменчивости в живой природе?

4. Универсальны ли законы Г. Менделя и применимы ли они к чело­веку?

5. Охарактеризуйте зависимость между понятиями «ген», «аллель», «кроссинговер».

6. Что такое мутация? Когда и где происходят мутации?

7. Какие виды скрещивания изучал Г. Мендель?

8. В чем отличие сцепленного действия генов от множественного действия генов?

 

Проблемы для обсуждения

1. У человека рецессивный ген s определяет врожденную глухонемо­ту. Наследственно глухонемой мужчина женился на женщине с нор­мальным слухом. Их ребенок имеет нормальный слух. Определите ге­нотип матери и ребенка.

2. У растений томата ген пурпурной окраски стеблей (А) доминирует над геном зеленой окраски (а), а ген красной окраски плодов (R) до­минирует над геном желтой окраски (г). Если скрестить два растения томата, гетерозиготных по обоим признакам, то какой будет среди потомков доля растений:

а) с пурпурными стеблями и желтыми плодами;

б) с зелеными стеблями и красными плодами;

в) с пурпурными стеблями и красными плодами? Ответ объясните.

3. У некоторых людей клетки содержат только одну Х-хромосому (мо­носомики), но людей, обладающих только F-хромосомой, не сущест­вует. Объясните причину этого явления.

4. Можно ли считать продолжительность жизни человека наследу­емым признаком?

5. Какие идеи генетики нашли отражение в мировоззрении людей?

 

Основные понятия

Генетика. Ген. Генотип. Фенотип. Доминантный признак. Рецессивный признак. Аллель. Мутация. Скрещивание. Сцепленное наследование. Хромосома, Х- и Y-хромосомы. Гибрид. Наследственность. Изменчи­вость. Норма реакции.

Глава 5

Основы селекции растений, животных и микроорганизмов

 

Изучив главу, вы сумеете:

• дать генетическое обоснование селекции новых организмов;

• объяснить значение неродственного и близкородственного скрещи­вания;

• охарактеризовать механизм создания гибридной ДНК у микроорга­низмов;

• раскрыть основные особенности селекции растений, животных и мик­роорганизмов.

 

§ 27 Генетические основы селекции организмов

Все основные культурные растения и домашние животные сформирова­лись в доисторический период. Культивирование растений и приручение жи­вотных позволяли обеспечить потребности людей в питании и одежде. Пер­вые попытки одомашнивания животных и выращивания некоторых растений делались более 22 тыс. лет назад. На территории Средней Азии, Закавказья, юга России уже в каменном веке знали пшеницу. Находки археологов в Ираке (горный Курдистан) показывают, что в VII тысячелетии до н. э. здесь возделы­вали пшеницу — дикую однозернянку. X тысячелетие до н. э. считается началом истории культивирования многих растений и одомашнивания животных.

Домашние животные и культурные растения произошли от диких пред­ков. Человек еще на заре своего становления приручал необходимых ему живот­ных, собирал семена полезных растений и высевал их около своего жилища, об­рабатывал землю, а для новых посевов отбирал лучшие семена и коренья. Такое воздействие со стороны человека на условия выращивания вызвало изменения животных и растений, в том числе мутационные. Длительный отбор расти­тельных и животных организмов обусловил появление культурных форм с осо­быми свойствами, нужными человеку. Однако основная роль в эволюции куль­турных растений и домашних животных принадлежит мутациям, отбору и се­лекции — целенаправленному выведению новых сортов растений и пород жи­вотных с заданными человеком свойствами.

В настоящее время, учитывая рост населения Земли, требуется увели­чение производства сельскохозяйственных продуктов. Решающая роль в вы­полнении этой задачи принадлежит селекции растений, животных и микроор­ганизмов.

Селекция — это наука, изучающая биологические основы и методы создания и улучшения пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

Селекцией называют также отрасль сельскохозяйственного производства, зани­мающуюся (с опорой на законы генетики) практическим выведением новых сор­тов и гибридов культурных растений, пород животных и штаммов микроорганиз­мов с нужными человеку свойствами.

Порода, сорт, штамм — это искусственно полученные популяции живот­ных, растений, грибов, бактерий с нужными для человека признаками.

В настоящее время селекция ценных для человека организмов обогати­лась достижениями генной и клеточной инженерии, а также биотехнологии. Роль селекции в обеспечении человека продуктами сельского хозяйства и мик­робиологического производства показана на рисунке 40.

Свойства живых организмов определяются их генотипом, подвергаются наследственной и модификационной изменчивости, поэтому развитие селекции базируется на законах генетики как науки о наследственности и изменчивости. В селекции на практике воплощаются закономерности передачи наследствен­ности и изменчивости организмов.

Теоретической основой селекции является наука генетика, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организмов.

Главными методами селекции выступают искусственный отбор, гибриди­зация, мутагенез и полиплоидия.

Искусственный отбор — это выбор человеком наиболее ценных для него особей животных и растений данного вида, породы или сорта для получения от них потомства с желательными свойствами. Теоретические основы этого метода заложены еще Ч. Дарвином, выделив­шим два направления в этом методе: бессоз­нательный и методический (сознательный) искусственный отбор. Бессознательный отбор осуществляется с давних времен: люди отби­рают по внешним признакам и размножают лучших, с их точки зрения, домашних живот­ных и образцы культурных растений. Методи­ческий искусственный отбор предполагает целенаправленное создание новых форм куль­тивируемых растений и животных с исполь­зованием методов селекции и различных тех­нологий.

Искусственный отбор ведется челове­ком по отдельным, интересующим его признакам.

Благодаря искусственному отбору появи­лись новые формы организмов, существенно отличающиеся от их предков — дикорасту­щих растений и диких животных. Это хорошо видно на примере початков кукурузы при сопоставлении предковых и современных сортов растений с не­обходимыми человеку признаками (рис. 41).

Гибридизация — это процесс создания гибридов из двух отличающихся по генотипу родительских организмов, размножающихся половым путем. В ре­зультате в ходе полового процесса наследственный материал двух организмов объединяется в одном.

Гибридизация может осуществляться в пределах одного вида между осо­бями разных форм (внутривидовая гибридизация) или между особями разных видов (межвидовая, или отдаленная, гибридизация). Все созданные гибриды характеризуются гетерозиготностью по многим генам. При этом первое поко­ление гибридов (Fj) обычно характеризуется высокой жизнеспособностью, большей плодовитостью и более значительными размерами по сравнению с ро­дительскими формами.

 

Явление превосходства первого поколения гибридов по ряду признаков и свойств над обеими родительскими формами называют гибридной мощью или гетерозисом (греч. heteroiosis — «изменение», «превращение»). Гетерозис часто приводит к значительному повышению продуктивности в животноводстве и урожайности в растениеводстве, поэтому широко используется в практике сельского хозяйства. В дальнейших поколениях при скрещивании гибридов между собой этот эффект мощности ослабевает и исчезает. Гибриды полученные путем отдаленной гибридизации, часто неплодовиты.

Ярким примером гетерозиса является мул — гибрид, полученный скрещиванием ло­шади с ослом. Эти крупные животные значительно сильнее и выносливее лошади. Му­лы обычно используются для перевозки тяжелых грузов в трудных условиях, например в горах, на больших высотах. Своей окраской и формой тела они похожи на осла. Мулы как мужского, так и женского пола бесплодны.

Мутагенез (от лат. mutatio — «изменение» и греч. genesis — «происхожде­ние») — это процесс возникновения наследственных изменений (мутаций) под влиянием различных физических и химических факторов (мутагенов). По харак­теру возникновения различают мутации естественные (спонтанные) и искус­ственные (индуцированные).

Мутагенез — один из основных методов в селекции.

Большинство мутаций, возникающих под влиянием мутагенов, вредны для организма, но некоторые улучшают его свойства, оказываются интересны­ми для человека и используются в селекции при получении нужных ему форм.

Полиплоидия — наследственное изменение, характеризующееся много­кратным увеличением гаплоидного набора хромосом в клетках организма. Встречается преимущественно у растений и простейших. Большинство культур­ных растений полиплоидны, так как содержат более двух наборов хромосом.

Полиплоидия возникает в результате нарушения расхождения хромосом в митозе или мейозе под действием факторов внешней среды (ионизация, низ­кие температуры, химические вещества), встречается в природе и в экспе­риментах. Наблюдаются случаи умножения всего хромосомного набора в три, четыре и более раз. Организмы, имеющие такой набор хромосом в клетках, называют триплоидными, тетраплоидными, полиплоидными.

Полиплоидные растения можно получить искусственным путем, блокируя расхожде­ние удвоившихся хромосом различными химическими веществами. Наиболее часто с этой целью применяют алкалоид колхицин, получаемый из растения безвремен­ника (Colchicum autumnale).

Полиплоиды, т. е. особи с увеличенным количеством хромосом, часто характеризуются крупными размерами, устойчивостью к неблагоприятным условиям окружающей среды, повышенным содержанием ряда веществ, цен­ных в хозяйственном отношении. Поэтому полиплоидия как способ создания изменчивости организмов широко используется в селекции, особенно растений. В селекции животных этот метод не применяется, потому что полиплоидия обусловливает нарушение пропорций отдельных органов. Это неприемлемо для животных из-за затруднения их движения, нарушения регуляции работы органов и организма в целом.

 

1. Чем занимается селекция?

2. Охарактеризуйте главные методы селекции.

3*. В каждой строчке три термина определенным образом взаимосвя­заны, имеют общую область применения. Дайте им характеристику и определите четвертый, не имеющий к ним отношения, термин.

а) Генетика, гибридизация, селекция, биотехнология.

б) Полиплоиды, мутации, мутагены, искусственный отбор.

в) Гибрид, штамм, сорт, гетерозис.

 

§ 28 Особенности селекции растений

В настоящее время выращивается более 3 тыс. видов пищевых, лекарст­венных, волокнистых, красильных, технических, эфиромасличных и декора­тивных растений. Почти все они ведут начало от дикорастущих предков.

Преобладающее число растений, возделываемых на полях, огородах и в садах разных областей земного шара, приобретало свой культурный облик под воздействием человека. Длительный искусственный отбор и целенаправ­ленная работа селекционеров обеспечили создание культурных форм расте­ний, значительно отличающихся от своих древних прародителей.

Например, фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris) вошла в культуру стараниями аборигенов Центральной и Южной Америки. Это произошло путем одомашнива­ния вида фасоль аборигенная (Phaseolus aborigineus) — однолетней лианы, встреча­ющейся в диком виде в лесах Мексики, Гватемалы и Венесуэлы и в настоящее вре­мя. У дикорастущей фасоли в плодах (бобах) образуется 2-3 крупных семени, тог­да как у некоторых сортов культурной фасоли в плодах содержится 10-13 семян. То же наблюдается у многих зерновых растений. Так, у пшеницы в колосьях ее куль­турных сортов созревает в 2-3 раза больше зерновок, чем у дикорастущих форм. Но особенно большие различия наблюдаются в весе зерновок. 1000 семян дико­растущей пшеницы весят 5-6 г, тогда как 1000 семян культурной — 40-50 и даже 60 г. Селекционеры изменили не только количество семян, их вес, величину, но и запас питательных веществ (особенно количество и качество белков), всхожесть семян, а также размеры стебля, степень кущения, облиственности и другие свойства злаковых.

Однако есть и такие культурные растения, которые приобрели свои свойства в результате внезапной (спонтанной) мутации (т. е. ошибки при вос­произведении генетического материала под влиянием мутагенов), случайной гибридизации между видами или путем полиплоидии. Впоследствии с помо­щью отбора и целенаправленной гибридизации эти полезные для человека свойства были закреплены и размножены.

В создании новых форм культурных растений сочетается все разнообра­зие методов селекции. Основное значение в селекции культурных растений принадлежит мутациям, спонтанной и искусственной гибридизации между разными видами и полиплоидами.

Особенно широко в селекции растений используется полиплоидия. Боль­шинство культурных растений на Земле являются полиплоидами.

Человечество питается в основном продуктами растительной полиплоидии. Углеводы в виде крахмалов и Сахаров дают нам гексаплоидные и тетраплоидные пшеницы, тетраплоидные виды картофеля, мультиплоидные формы сахарного тростника, триплоидная сахарная свекла, гексаплоидные культурные овсы и др.

Жители Южной Азии, Океании, Тропической Африки, Латинской Америки получа­ют углеводы от полиплоидных батата и банана. Во всем мире потребляется огром­ное количество полиплоидов сливы, вишни, ананаса, абрикоса, винограда, триплоидов и тетраплоидов яблони и груши, октоплоидов земляники (т. е. клубники) и мно­гих других видов и сортов фруктов и ягод.

Растительные белки дают полиплоиды риса, пшеницы, кукурузы, сорго. Жирные пище­вые масла также в основном доставляют в наш организм полиплоидные культуры (ара­хис, подсолнечник, хлопчатник, рапс, маслина). Полиплоидные корма (люцерну, брюкву) используют в питании домашних животных.

До XX в. земледельцы использовали главным образом полиплоиды, возник­шие естественным путем. Но с развитием генетики, когда стала проясняться сущность полиплоидии, начали успешно создавать полиплоидные сорта с нуж­ными качествами, что значительно обогатило сортовое и, главное, качествен­ное разнообразие культурных растений. В подавляющем большинстве случаев полиплоиды значительно превосходят исходные диплоидные растения по мно­гим ценным для человека качествам.

Наиболее часто в селекции пищевых, технических, декоративных и дру­гих растений используется искусственная гибридизация с сопутствующим ей явлением гетерозиса. Имеется много примеров успешного получения продук­тивных сортов в результате преодоления бесплодности гибридов отдаленной межвидовой гибридизации. Например, отечественный генетик Г.Д. Карпеченко в 1926 г. создал плодоносящий гибрид при скрещивании редьки и капусты, используя экспериментальную полиплоидию.

В 50-х гг. XX в. Н.В. Цицину удалось получить межродовой полиплоидный гибрид пшеницы с пыреем, на основе которого был создан новый сорт зерно­кормовой пшеницы, с большим урожаем зерна и с огромной укосной массой кормовой соломы. Сходным образом получен гибрид пшеницы с рожью, назван­ный тритикале. С получением тритикале была решена одна из важнейших про­блем в селекции пшеницы — создание сортов с высокой морозостойкостью.

Многие сортовые линии тритикале отличаются повышенной морозостойкостью, ско­роспелостью и хорошей прочной соломой, устойчивой к полеганию. Содержание белка в зерне и муке повышенное, хлебопекарные свойства в смеси с пшеничной мукой отличные. В настоящее время имеется много сортов тритикале в Швеции, Гер­мании, Венгрии, Канаде, США, Японии и других странах. Там, как и в России, сорта тритикале хорошо растут на разных почвах.

На первом этапе селекции в нашей стране основным методом был отбор лучших сортов растений, которые выращивались в крестьянских хозяйствах. Так, из местных форм были выведены десятки сортов пшеницы, ржи, гречихи, гороха, лука и других культур с повышенной продуктивностью и урожайностью. Начиная с 20-х гг. XX в. постепенно увеличивалась доля новых сортов гибрид­ного происхождения. Селекционеры совершенствовали технологию гибриди­зации, разрабатывали принципы подбора родительских пар, методы оценки гибридов и приемы отбора.

Эффективным оказался метод ступенчатой гибридизации, при которой повторно скрещивают ранние поколения гибрида с другими гибридами и сор­тами. В итоге получают сложный гибридный материал для дальнейшего отбо­ра. Этим методом был получен ценнейший широко распространенный сей­час сорт яровой пшеницы Саратовская-29. П.П. Лукьяненко, используя для гибридизации географически и экологически отдаленные формы, получил один из лучших по продуктивности сорт озимой мягкой пшеницы — Безостая-1. Замечательные сорта озимой пшеницы создал В.Н. Ремесло (Мироновская-808, Юбилейная-50 и др.). Методами скрещивания и отбора B.C. Пустовойт вывел на Кубани ценный сорт подсолнечника, содержащий в семенах более 50% масла. До этого самые высокомасличные сорта подсолнечника содержа­ли в семенах не более 30-32% масла. Методами внутривидовой и отдаленной гибридизации с помощью отбора селекционеры создали много морозоустой­чивых сортов плодовых и ягодных культур, что позволило развивать садовод­ство в условиях севера, в районах рискованного земледелия.

 

1. Почему полиплоидия широко используется в селекции растений?

2*. Почему гетерозис не является методом селекции?

3*. Назовите известные вам местные сорта полевых и огородных культур.

 

§ 29 Центры многообразия и происхождения культурных растений

Успех селекционной работы во многом зависит от качества исходного материала, главным образом от его генетического разнообразия. Чем разнооб­разнее исходный материал для селекции, тем больше возможностей он предо­ставляет для гибридизации и отбора. Селекционеры, пользуясь биологиче­ским, генетическим и экологическим разнообразием растительного мира, со­здали огромное количество различный сортов культурных растений.

Современные культурные растения выращивают одновременно в разных странах, на разных континентах. Однако каждое из этих растений имеет свою историческую родину — центр происхождения. Именно там находились или на­ходятся и поныне дикорастущие предки культурного растения, там сформиро­вались его генотип и фенотип.

Учение о центрах происхождения культурных растений создано выдаю­щимся русским ученым Н.И. Вавиловым.

В 20-30-х гг. XX в. Н.И. Вавилов вместе с коллективом сотрудников Всесоюзного института растениеводства (ВИР), где многие годы он был директором, провел обсле­дование культурной флоры планеты. Многочисленные экспедиции работали в Иране, Афганистане, Средиземноморье, Восточной Африке, Центральной Азии, Японии, Северной, Центральной и Южной Америке, в различных регионах нашей страны. Ученые исследовали около 1600 видов культурных растений с их сортовыми вариаци­ями. Из экспедиций были привезены тысячи образцов семян различных культур. Они высевались в питомниках ВИРа, расположенных в разных экологических условиях и разных географических зонах нашей страны. Эти уникальные коллекции семян явля­лись и служат сейчас ценнейшим материалом для селекционной работы.