Основы селекции. Работы Н.И. Вавилова

История селекции берет своё начало ещё с неолита, когда человек отбирал лучшие формы растений для рассадки и животных с интересующими его признаками. Можно сказать, что такой отбор был искусственным.

Так искусственным отбором называют выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном или декоративном отношении особей животных и растений для получения от них потомства с желаемыми свойствами.

Такой отбор являлся предшественником и основным методом селекции. Отбираются формы с какими-либо изменёнными и лучшими признаками, либо приспособлениями, которых нет у других форм. Которые полезны не для животного или растения, а для самого человека.

Навыки отбора, знания и опыт по высадке лучших форм, часто были засекречены. И считались достоянием отдельных хозяйств, переходя от поколения к поколению.

Селекция как наука оформилась лишь в последние десятилетия благодаря учёному Чарлзу Дарвину. Который обобщил опыт прошлого и выдвинул идею естественного и искусственного отбора, как фактора эволюции.

Так Чарлз Дарвин объяснял возникновение таких приспособлений тем, что человек во власти накоплять изменения, которые доставляет ему природа, путём подбора малозаметных отклонений.

До 16-17 веков человек не задумывался о том, что изменяет формы в нужном ему направлении, так как отбор был бессознательным.

Лишь в последнее столетие человек, стал использовать отбор сознательно, скрещивая те растения, которые имели лучшие признаки.

Селе́кция — это наука о методах создания новых и улучшении уже существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, которые имеют полезные для человека свойства.

Селекция позволяет разработать новые формы бактерий, растений, грибов, животных, которые имеют какие-либо особенности, отличающие их от исходных диких видов.

Таким образом, человеком создаются новые породы, виды сорта с усиленными признаками. Такие растения и животные уже не могут существовать в природных условиях без помощи человека.

Однако искусственно разведённые растения и животные способны давать человеку во много раз больше пищи, чем их дикие предки.

Селекция является одним из основных путей поднятия урожайности.

Так были созданы высокоурожайные сорта озимой пшеницы. Особенной известностью пользуется пшеница «Безостая 1», дающая урожай до 50 центнеров с 1 гектара. В советское время выпускали даже марки с ее изображением.

А урожайность сортов «Авроры» и «Кавказа», приближается к 100 центнерам с гектара.

Были выведены породы коров молочного направления.

Черно-пёстрая молочная порода коров. Эта порода была выведена учёными недавно, однако она быстро завоевала популярность. Порода отличалась жизнеспособностью и высокой молочной продуктивностью.

Ярославская порода коров даёт молоко жирностью более 4%, а надои – до 4500 кг в год. Такая порода устойчива к болезням, прекрасно переносит зимние морозы.

Также селекционерами выведены лучшие породы яичных кур. Лидерами по яйцекладности являются куры породы Ломан Браун. За год такие куры способны снести до 320 яиц весом 64 г. Они были выведены немецкими селекционерами компании Ломанн Терцухт, путём скрещивания гибридов четырёх пород.

Однако селекция направлена не только на создание сортов для питания. Но и для созерцания. Например, выведенный древовидный пион.

История культивирования древовидного пиона началась полторы тысячи лет назад в Китае. Японский селекционер Тоичи Ито первым провёл сенсационное скрещивание древовидного пиона, и травянистого. Подобное считалось совершенно нереальным. У гибридов древовидного пиона листья, как у древовидных, а стебли отмирают на зиму, как у травянистых форм.

Современная селекция практически безгранична. Создаются прекрасные чайно-гибридные розы, которые являются гибридами между повторно цветущими и чайными розами. 

Созданные на основе дикорастущих роз, которые растут в природе, так называемые шиповники. Данные цветы являются родоначальниками всех существующих культурных роз.

Иногда работы селекционеров поражают.

Так несколько лет назад японским учёным удалось встроить в ДНК розы ген фиалки. В результате чего роза приобрела голубые тона. 

Китайская зелёная роза – одна из самых удивительных в мире. У этой розы зелёные цветки с приятным запахом. Правда, ботаники считают, что они состоят не из лепестков, а из многочисленных чашелистиков.

А вот изображение селекционного преобразования арбуза на примере картины XVII века. Художник Джованни Станки нарисовал эту картину где-то между 1645 и 1672 годом. Благодаря картине мы можем увидеть, как селекционная деятельность человека преобразовывала некоторые овощи и фрукты.

А в наше время учёные Астраханской области представили арбузы с оранжевой и жёлтой мякотью. Цвет мякоти имеет такой окрас благодаря большому содержанию каротина.

Жёлтый арбуз, более странная фиолетовая картошка, необычная капуста, японский лимон Юзу, который похож на мандарин и жёлтая свёкла. Селекционные работы никогда не прекращаются.

История селекции берет своё начало с давних времён. Немаловажную роль в развитии этой науки сыграл Никола́й Ива́нович Вави́лов. 

Российский и советский учёный-генетик, ботаник, селекционер, президент Всесоюзного географического общества.

Вавилов считал, что правильный выбор исходных особей с генетическим разнообразием лежит в основе селекции. 

Учёный был организатором и участником ботанико-агрономических экспедиций.

В которой были выявлены древние очаги формообразования культурных растений. Экспедиция охватила большинство континентов (кроме Австралии и Антарктиды).

Результатом научных экспедиций стала уникальная коллекция культурных растений, насчитывавшая в 1940 году 1500 образцов. Она стала первым в мире важным банком генов, который применяется в селекционной практике. 

По инициативе Вавилова в 1920-е годы была создана сеть опытных селекционных станций в 115 отделениях различных почвенно-климатических условиях СССР.  От субтропиков до тундры шло изучение и испытание разных форм полезных растений.

Вавилов был человеком своего дела.

Вот что о нем писали, когда он находился на селекционной станции Петровской академии.

«Нужно иметь способности и выносливость Николая Ивановича Вавилова, чтобы выполнить все эти работы. В течение дня его можно было встретить в самых различных местах академии: только что он был в вегетационном домике на селекционной станции, а через несколько минут уже шагал с защитной книжкой в поле, позже появлялся в дендрологическом саду, где осматривал коллекции шиповника, затем на участке фитопатологической станции.»

Так в своих исследованиях Вавилов заметил, что разнообразие сортов определенных видов культурных растений по станциям отличается.

И предположил, что район наибольшего генетического разнообразия какого-либо вида культурного растения является центром его происхождения.

На основании материалов о мировых растительных ресурсах, Вавилов выделял 8 основных географических центров происхождения культурных растений.

Индийский (Южноазиатский). В него входит полуостров Индостан, Южный Китай, юго-восточная Азия.

Индийский центр является родиной цитрусовых, риса, сахарного тростника, баклажанов и огурцов.  

Второй центр происхождения культурных растений называется

Китайский (Восточноазиатский) центр, который включает в себя Центральный и Восточный Китай, Корею и Японию. Данный центр является родиной сои, гречки, редьки, вишни, сливы и проса.

Третий центр называется Среднеазиатский. Он охватывает страны Средней Азии, Иран, Афганистан, а так же Северо-Западную Индию. В этом центре были окультурены человеком абрикос, груша, морковь, лен, горох и пшеница.

Следующий центр происхождения культурных растений называется Переднеазиатский центр. Он расположен в Турции и странах Закавказья.

Это родина розы, инжира, ячменя и ржи.

Средиземноморский центр охватывает европейские, африканские и азиатские страны. То есть страны, которые расположены по берегам средиземного моря. Средиземноморский центр является родиной капусты, петрушки, сахарной свёклы, маслин и клевера.

Шестой центр Абиссинский является самым древним из всех центров выделенных Вавиловым. Он расположен в небольшом районе современной Эфиопии и на Южном побережье Аравийского полуострова. Абиссинский центр является родиной бананов, твердой пшеницы и сорго.

Центральноамериканский центр седьмой центр происхождения культурных растений. Включает в себя Мексику, Карибские острова и часть стран Центральной Америки. Центр является родиной кукурузы, табака, красного перца, тыквы и хлопчатника.

И последний центр, который выделил Вавилов в своих работах называется Южноамериканский. Он охватывает западное побережье Южной Америки.

Этот центр – родина картофеля, ананаса, томатов и фасоли.

Таким образом Вавилов сделал вывод, что в разных странах одомашнились одинаковые растения.  Например, бобовые разводились и в Северной Азии (горох и бобы), и в южной Америке (фасоль).

При изучении близких групп культурных растений Вавилов обнаружил сходные варианты развития одного и того же признака, которые повторялись у разных видов растений. Таким образом Вавилов сформулировал закон гомологичных рядов наследственной изменчивости.

Гомология − это сходство структур организмов. Сходство, обусловлено происхождением от общего предка.

Закон Вавилова звучит так: «генетические близкие роды и виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида, можно представить нахождение параллельных форм у других родственных видов и родов».

Другими словами, зная признаки видов, можно представить себе, какие подобные признаки могут иметь родственные виды.

Вавилов обнаружил много схожих признаков семейства злаков. Это семейство самое многочисленное, так как включает около 6000 видов растений. К нему относят всем известную пшеницу, рис, ячмень, овес, просо, сорго и другие кормовые травы полей и степей. Не вооруженным глазом заметна их схожесть и различия. Окраска колосков чешуи и зерна, их формы, остистость, плотность соцветия, гладкость чешуи и другие признаки.

Так Вавилов и его сотрудники на основе закона гомологических рядов, изначально предполагали, какие признаки могут иметь растения. Искали и изучали похожие признаки у разных растений в предполагаемых центрах происхождения культурных растений. А затем и обнаруживали их.

Таким образом, был доказан закон гомологических рядов, сформулированный Вавиловым. 

Позднее ученый рассмотрел явление изменчивости у грибов и животных.  Вавилов пришёл к выводу, что закон проявляется не только у высших растений, но и у низших растений, равно как и у животных.