Контрольная работа по "Селекции"

Значение отдаленной гибридизации в  создании  нового  исходного  материала особенно  велико на современном  этапе селекционной работы, когда  мы имеем выдающиеся успехи в деле создания весьма ценных  сортов различных  сельскохозяйственных культур.

Для дальнейшего прогресса  в выведении новых сортов,  обладающих комплексом биологических, хозяйственно-полезных и корреляционно  связанных с ними морфологических  признаков,  очень часто возникает  острая необходимость  выйти за пределы  вида для заимствования необходимых  свойств от других видов.  Например, создание иммунных сортов картофеля  к фитофторозу,  вирусным заболеваниям,  раку, нематоде, колорадскому жуку за счет внутривидовой гибридизации практически  невозможно, так как все многообразие сортов и форм культурного вида Solanum tuberosum не обладают устойчивостью к этим заболеваниям и вредителям. Но  среди других видов рода картофеля такие формы имеются.  К ним, прежде всего, относятся S.demissum, S.acaule, S.andigenum, S.ver­nei, S.maglea и другие.

За прошедший период,  особенно в XX веке,  по теории и практике отдаленной гибридизации накоплен богатый  экспериментальный материал, выяснены неиспользованные возможности ее более  широкого  применения, определены объективные  трудности ее осуществления, выявлены основные причины  существующих  генетических  и  других  биологических  барьеров, разработано ряд методов  преодоления нескрещиваемости видов между собой и бесплодия первого поколения отдаленных гибридов.

Большой вклад в  теорию  и практику этого вопроса внесли такие ученые как И.В. Мичурин (методы преодоления  нескрещиваемости  плодово-ягодных культур),  Г.Д. Карпеченко  (плодовитые  капустно-редечные гибриды), Н.В. Цицин (сорта пшенично-пырейных гибридов), А.Ф. Шулындин (первые сорта ржано-пшеничных амфидиплоидов) и другие.

При проведении отдаленной гибридизации  селекционеру  постоянно  приходится сталкиваться  с тремя  основными проблемами:  нескрещиваемость генетически отдаленных  видов,  несхожесть  гибридных  семян, бесплодие полученных гибридов.

Эти проблемы возникают в  связи с тем, что:

- пыльца не прорастает  на рыльце другого вида;

- пыльца прорастает,  но  пыльцевые трубки растут медленно  и  не достигают зародышевого  мешка;

- пыльцевые трубки достигают  зародышевого мешка,  но оплодотворения  не происходит;

- оплодотворение происходит,  но зародыш прекращает свое  развитие на стадии нескольких  клеток;

- зародыш при начальном   нормальном  развитии  прекращает  свое формирование, образуются невсхожие  семена;

- при физиологическом  несоответствии  цитоплазмы  и   чужеродных хромосом, отсутствии  парности  хромосом  скрещиваемых  видов коньюгация не происходит, мейоз нарушается, половые клетки не образуются и гибридные растения остаются бесплодными.

В деле преодоления нескрещиваемости подобранных пар видов для гибридизации или представителей различных родов в селекционной практике используются мичуринские методы смеси пыльцы,  предварительного вегетативного сближения,  трансплантации  частей  столбика с рыльцем отцовского цветка,  укорачивания столбика, метод посредника, реципрокных скрещиваний,  нанесения биостимуляторов на рыльце пестика.  В повышении эффективности отдаленной  гибридизации  большое значение имеет применение более новых методов,  с помощью которых осуществляется предварительный перевод одного из компонентов на другой уровень плоидности с помощью полиплоидизации или деполиплоидизации.  В результате этого оба родителя будут иметь одинаковое число хромосом  и лучше скрещиваются между собой.  В тех случаях, когда оплодотворение происходит, но через несколько дней развитие зародыша  прекращается, положительные результаты может дать метод эмбриокультуры,  при которой в предкритический момент после оплодотворения семяпочка извлекается из завязи и трансплатируется на питательную среду in vitro.  Этот метод целесообразно применять и в том случае,  когда семена  формируются полностью, но оказываются невсхожими.

Для преодоления бесплодия  отдаленных гибридов первого поколения  наиболее широко прибегают к возвратным скрещиваниям с одним из родителей или опылению пыльцой других видов.  Успех обеспечивается в том случае, когда  стерильность  гибридов  проявляется только по мужской части. В большинстве же случаев преодоление этой трудности  осуществляется через  удвоение  числа хромосом гибрида первого поколения до фазы формирования генеративных органов. В этом случае восстанавливается парность гомологичных хромосом родительских видов,  благодаря чему мейоз и весь процесс гаметогенеза у гибрида проходит более благополучно и  делает его плодовитым.  Плодовитые гибриды могут возникать и в том случае,  когда при оплодотворении встречаются единичные нередуцированные гаметы. При этом образуются естественные плодовитые амфидиплоиды (аллополиплоиды).  Заслуживает внимания и новый  метод, разработанный в  Белорусском  НИИ  земледелия  и кормов И.А. Гордеем, когда для получения тритикале,  например,  используются ценные сорта тетраплоидной ржи  и  полиплоидизированные растения мягкой,  твердой или других видов пшеницы. В этом случае в генотипе гибрида объединяются сразу полные геномы обоих родителей,  позволяющие образовыватть полноценные фертильные растения. Для вегетативно-размножающихся растений бесплодие гибридов не имеет существенного значения, так как их размножение для получения урожая осуществляется клубнями,  луковица­ми, корневищами,  отводками,  черенками и другими органами и частями полученных гибридных растений.

С помощью  отдаленной гибридизации из гибридного материала различных  скрещиваний в мировой селекционной практике достигнуты значительные успехи по целому ряду сельскохозяйственных культур.

Успехов в  создании первых в мире сортов озимой твердой пшеницы  академику Ф.Г. Кириченко удалось  добиться путем  гибридизации  мягкой пшеницы сорта  Одесская 3 с различными формами твердой пшеницы.  Так  были получены первые районированные озимые сорта твердой пшеницы  Мичуринка, Новомичуринка  и Одесская  янтарная.  В Азербайджане сорт твердой пшеницы Кяхраба 10,  получен путем сложной гибридизации пшеницы польской с пшенично-ржаным гибридом.  Сорт Севиндж является результатом скрещивания тургидной  пшеницы с  твердой.  При создании сорта мягкой пшеницы Гюргана использовались мягкая,  твердая и шарозерная виды пшеницы.

Широко известны достижения академика Н.В.Цицина по использованию метода межвидовой  гибридизации  пшеницы с пыреем,  который позволил получить сорта пшеницы ППГ-1,  ППГ-186,  ППГ-599 (озимые),  ППГ-172, Восток, Грекум  114  (яровые).  Сорт Грекум 114 широко районирован в Казахстане, Алтайском крае и Бурятии.

Исключительно важную роль в дальнейшем совершенствовании  и  повышении эффективности отдаленной гибридизации должна сыграть биотехнология. С помощью ее методов культуры клеток и тканей возможна разработка способов  извлечения  из завязей  оплодотворенных семяпочек и  доращивания их на искусственном субстрате до  получения гибридного растения, которое не может возникнуть обычным путем, так как во многих случаях через несколько дней после оплодотворения завязь с оплодотворенной семяпочкой  отмирает.  В последние годы доказана возможность получения отдаленных гибридов путем соматической  гибридизации при слиянии клеток различных видов после их освобождения от клеточных оболочек с последующим получением каллуса, его дифференциацией до образования корней, листьев, стеблей и целых растений.

№ 32 Схема массового отбора и техника его проведения у самоопыляющихся растений. Использование в селекции и семеноводстве

Отбор, при котором, при котором урожай отобранных элитных растений после браковки объединяют и высевают на одной делянке без оценки по потомству.

Массовый отбор. Состоит  в том, что из исходной популяции  отбирают элитные растения, отвечающие цели селекции. Их семена объединяют и  создают новую популяцию. При этом методе предполагают, что фенотипы отобранных растений правильно отражают их генотипы. Такая предпосылка реализуется в аутогамных популяциях лишь в случае отбора по моногенным признакам и отчасти по полигенно обусловленным признакам с высокой наследуемостью. К последним, как правило, относятся: продолжительность вегетационного периода, срок цветения, высота растений, абсолютная масса семян.

Массовый отбор делится  на однократный и многократный. При массовом отборе часть семян элитных растений используют в следующий вегетационный период для проверки результата отбора по сравнению с исходным материалом и со стандартным сортом путем проведения сортоиспытания в нескольких повторностях.

Другую часть семян  высевают как первое поколение потомств элитных растений с целью продолжения  отбора (если отбор проводили по количественному признаку). В аутогамных популяциях при отборе по качественному признаку ограничиваются однократным отбором. В работе с сортами отдельных культур для поддержания некоторых показателей, например сахаристости у сахарной свеклы, необходимо применять непрерывный массовый отбор.

Если сортоиспытание подтверждает эффективность отбора (потомство  элитных растений достоверно лучше, чем исходная популяция), то его можно  продолжить среди растений первого  потомства с хорошими перспективами  дальнейшего улучшения. После каждого  нового отбора в последующих потомствах проверяют результат отбора по указанному методу, дополнив его экологическим  сортоиспытанием. Такое испытание  покажет, достаточно ли  новая популяция  приспособлена к различным внешним  условиям и в каких из них она  показывает самую высокую продуктивность.

Если новая популяция  отвечает поставленной цели селекции и превосходит находящийся в  производстве стандартный сорт, тогда  организуют предварительное размножение  нового сорта и передают его в  государственное сортоиспытание. Массовый отбор применяют и в селекции аллогамных видов. Отбор на основании признаков, проявляющихся до цветения, проводят по  описанному выше принципу. Разумеется, отбор по моногенно обусловленным признакам оказывается успешным только по отношению к рецессивным признакам. Что касается доминантных признаков в аллогамных популяциях, то  гомози-готный генотип фенотипически не отличается от гетерозиготного,  поэтому массовый отбор на доминантные признаки у аллогамных растений  малоэффективен. У аллогамных видов целесообразно сочетать массовый отбор с методами контролируемого опыления. Для этого разработаны два основных метода: массовый отбор при контролируемом опылении и повторяющийся (рекуррентный) отбор по фенотипу. Массовый отбор при контролируемом опылении. В случае опыления выделенных элитных растений пыльцой всей популяции результативность отбора примерно наполовину ниже по сравнению с взаимным опылением только элитных растений. При контролируемом опылении до начала цветения из исходного материала выбраковывают и удаляют все особи, которые не отвечают цели селекции, что составляет в среднем около 90% особей исходной популяции. Тогда во время цветения перекрестное опыление происходит только между элитными растениями. Однако такой простой вид контролируемого опыления возможен, если признаки, по которым ведется отбор, можно оценить перед цветением. Но часто нужно проводить отбор по тем признакам, которые проявляются после цветения. В этом случае удовлетворительное контролируемое опыление может быть осуществлено после отбора до цветения по косвенным признакам, коррелирующим с признаками, проявляющимися после цветения.

 Другой способ контролируемого  опыления применим в условиях  длительного цветения. На основе  оценки первых соцветий (величина, число семян, устойчивость к   болезням и т.п.) проводят негативный  отбор, выбраковку неудовлетворительных  особей. В поле остаются только  элитные растения, соцветия которых  могут переопыляться лишь между  собой. Семена этих соцветий  используют для получения следующего  поколения

№ 49 Типовая схема селекционного процесса с перекрестноопыляющимися культурами. Отличительные особенности селекционной работы в сравнении с самоопыляющимися культурами.

Для повышения эффективности  селекционной работы, улучшения плодородия и правильной  обработки  почвы,  снижения  засоренности  опытных участков, а также во избежание распространения специфических для определенных культур болезней и вредителей, одностороннего истощения почвы отдельными элементами  питания на селекционных полях вводятся севообороты, в которых предусмотрено определенное чередование культур  в  селекционных и уравнительных посевах. В лучшем случае каждое поле должно быть разделено на две части,  на одной из которых размещают селекционные, на  другой уравнительные (размножение лучших сортов) посевы одной и той же культуры. На следующий год селекционные и уравнительные посевы другой культуры меняются местами,  т.е.  на той половине поля,  где размещалось размножение сорта высевают селекционные посевы,  а на второй - после селекционных посевов проводят размножение нового сорта.

После надлежащей подготовки почвы  к  посеву  и  ее  выравнивания приступают к  разбивке  поля,  которая  заключается в выделении общего участка правильной прямоугольной или квадратной формы под каждый конкретный опыт.  Внутри такого участка отбивают защитные полосы, дорожки, метровые полосы для закладки питомников исходного материала и селекционных питомников,  ярусы  более  широких  полос для размещения делянок сортоиспытания. Только после полной разбивки поля, т.е. вынесения составленного плана в натуру приступают непосредственно к посеву согласно посевной ленты всех звеньев селекционного процесса.

При посеве  вручную  под маркер или с помощью различного рода селекционных сеялок всегда нужно добиваться,  чтобы семена  ложились  во влажную почву равномерно и на одинаковую глубину,  без чего нельзя получить своевременных, дружных всходов.

Для достижения  полной сравнимости изучаемого исходного материала и испытываемых сортов посев, рыхление, прополка и другие агротехнический мероприятия необходимо проводить одновременно и высококачественно. Посев, приемы ухода,  например,  одного питомника  или  сортоиспытания должны быть осуществлены в один день.  Это же касается проведения наблюдений, взятия проб для анализов,  осуществления измерений, подсчетов и т.п.