Часто неспециалисты с подозрением относятся к гибридным растениям, не подозревая о том, что многие культуры, выращиваемые ими на своих садовых участках, - результат многолетних трудов селекционеров.
У двудомных растений, таких как шпинат, при выращивании на одном участке у одного из сортов нужно удалить мужские растения.
Скрещивание перекрестноопыляющихся культур на изолированных участках намного минимизирует трудозатраты: опыление происходит естественным путем – ветром или насекомыми. Кроме того, на одном изолированном участке возможно размесить несколько растений одного сорта, таким образом, увеличив число полученных гибридных семян. Существенный недостаток такого метода состоит в невозможности полностью исключить попадание посторонней пыльцы. Кроме того, при естественном перекрестном примерно половина растений оказывается оплодотворена пыльцой своего сорта.
В регионах с теплым климатом, где период вегетации достаточно продолжителен, для растений с быстро отцветающими цветками можно использовать изоляцию во временных интервалах: на одном и том же участке проводятся разные комбинации скрещивания. Разные сроки цветения исключают незапланированное переопыление.
В селекционной практике при отсутствии достаточного пространства для организации отдельных участков применяются изоляционные сооружения:
- Конструкция выполняется в виде каркаса, который обтягивается легкой прозрачной тканью.
- Для изоляции отдельных побегов или соцветий изготавливаются небольшие "домики" из пергаментной бумаги или марли, которыми обтягивают каркас из проволоки.
Для растений, опыляемых насекомыми, при сооружении изоляторов лучше использовать такие материалы, как батист или марля, для ветроопыляемых культур – пергаментную бумагу.
Процесс гибридизации – скрещивания растений – направлен на получение сортов растений, обладающих выигрышными свойствами родительских сортов, таких как:
- Высокая урожайность
- Устойчивость к
- Морозоустойчивость
- Засухоустойчивость
- Короткие сроки созревания
К примеру, если у отцовского и материнского растения устойчивость к разным , то полученный гибрид унаследует стойкость к обоим болезням.
Гибридные сорта растений обладают лучшей жизнестойкостью, они меньше подвержены перепадам температуры, влажности, изменения климатических условий, чем их негибридные собратья.
Больше информации можно узнать из видео.
Выращивание растений в домашних условиях очень распространенное хобби. Но большинство любителей не придает значения правилам ухода за растениями. Хотя занимает этот уход совсем мало времени. А результат сторицей окупает все потраченные усилия. Ведь если все сделать правильно, то растения здоровыми, отлично расти и радовать своим внешним видом. Поэтому каждому любителю природы, занимающемуся выращиванием растений, нужно знать ответы хотя бы на главные вопросы, связанные с этим занятием.
Как скрещивать растения? Скрещивание растений производиться для того, чтобы получить новый сорт с необходимыми для селекционера признаками. Поэтому первым делом нужно определиться, какие качества в новом растении желаемы. Затем производиться подбор родительских растений, каждое из которых обладает одним или несколькими такими доминирующими качествами. Имеет смысл использовать растения, которые выросли в разных регионах – это делает более богатой их наследственность. Но все же, прежде чем приступать к занятию селекцией, все же следует ознакомиться со специализированной литературой, например, с описанием методов работы И. В. Мичурина.
Как спасти растение? Бывают случаи, когда растение начинает по каким-то причинам гибнуть. Первым признаком обычно становиться болезненное состояние листьев. Тогда нужно проверить в каком состоянии стебель. Если он стал слишком мягким, хрупким или подгнил, то остается надежда, что здоровы корни. Но если и они испортились, то это значит, что растение умерло. В других случаях можно попытаться его спасти. Для этого придется срезать поврежденную часть. Но полностью стебли не срезают, оставляя хотя бы несколько сантиметров над грунтом. Затем нужно поместить растение так, чтобы вдвое сократить получаемую им норму солнечного времени и умеренно поливать его, когда почва совсем сухая. Такие меры помогут растению бороться с болезнью и через несколько месяцев появятся новые ростки.
Как ухаживать за комнатными растениями? Чтобы растения были здоровыми и выглядели красиво, нужно соблюдать несколько обязательных правил. Во-первых, необходимо их правильно поливать. Нельзя заливать растение, лучше уж недолить. Делать это нужно когда земля сухая. Вода должна быть комнатной температуры. Нужно помнить, что тропические растения требуют еще и ежедневного опрыскивания. Другим, важным условием для жизни растений, является освещение. Обязательно следует разузнать освещение какой интенсивности и продолжительности требуется для растения и обеспечить для него необходимые условия. Температура - это третий важный для жизни и здоровья растений фактор. Большинству из них подходит комнатная температура. Но некоторые виды более холодных регионов нуждаются в понижении температуры зимой. Это можно обеспечить поставив цветок на застекленный балкон.
Селекция - наука, разрабатывающая пути создания новых и улучшения существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.
Создание новых сортов и пород основывается на таких важнейших свойствах живого организма, как наследственность и изменчивость. Именно поэтому генетика - наука об изменчивости и наследственности организмов - является теоретической основой селекции.
Имея свои собственные задачи и методы, селекция твердо опирается на законы генетики, является важной областью практического использования закономерностей, установленных генетикой. Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук. На сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами.
Сорт, порода и штамм - устойчивая группа организмов, искусственно созданная человеком и имеющая определенные наследственные особенности.
Все особи внутри породы, сорта и штамма имеют сходные, наследственно закрепленные морфологические, физиолого-биохимические и хозяйственные признаки и свойства, а также однотипную реакцию на факторы внешней среды.
Основные направления селекции:
- высокая урожайность сортов растений, плодовитость и продуктивность пород животных;
- улучшение качества продукции (например, вкус, внешний вид плодов и овощей, химический состав зерна - содержание белка, клейковины, незаменимых аминокислот и т. д.);
- физиологические свойства (скороспелость, засухоустойчивость, зимостойкость, устойчивость к болезням, вредителям и неблагоприятным климатическим условиям).
- выведение стрессоустойчивых пород (для разведения в условиях большой скученности - на птицефабриках, фермах и т. п.);
- пушное звероводство;
- рыбоводство - разведение рыбы в искусственных водоемах.
ОТЛИЧИЕ КУЛЬТУРНЫХ ФОРМ ОТ ДИКИХ
| Культурные формы | Дикие формы |
| развиты признаки, полезные для человека и часто вредные в естественных условиях | наличие признаков, неудобных для человека (агрессивность, колючесть и т. п.) |
| высокая продуктивность | низкая продуктивность (мелкие плоды; низкая масса, яйценоскость, удойность) |
| хуже адаптируются к меняющимся условиям среды | высокая адаптивность |
| не имеют средств защиты от хищников и вредителей (горьких или ядовитых веществ, шипов, колючек и т. п.) | наличие естественных защитных приспособлений, повышающих жизнестойкость, но неудобных для человека |
основные методы селекции
Основные методы селекции:
- подбор родительских пар
- отбор
- гибридизация
- искусственный мутагенез
Подбор родительских пар
Данный метод применяется прежде всего в селекции животных, т. к. для животных характерно половое размножение и немногочисленное потомство.
Выведение новой породы - процесс длительный, требующий больших материальных затрат. Это может быть целенаправленное получение определенного экстерьера (совокупности фенотипических признаков), повышение молочности, жирности молока, качества мяса и т. д.
Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства . Поэтому необходимо хорошо знать их родословную. В племенных хозяйствах при подборе производителей всегда ведется учёт родословных, в которых оцениваются экстерьерные особенности и продуктивность родительских форм в течение ряда поколений.
работы И. В. Мичурина
Особое место в практике улучшения плодово-ягодных культур занимает селекционная работа И. В. Мичурина. Большое значение он придавал подбору родительских пар для скрещивания. При этом он не использовал местные дикорастущие сорта (так как они обладали стойкой наследственностью, и гибрид обычно уклонялся в сторону дикого родителя), а брал растения из других, отдалённых географических мест и скрещивал их друг с другом.
Важным звеном в работе Мичурина было целенаправленное воспитание гибридных сеянцев: в определённый период их развития создавались условия для доминирования признаков одного из родителей и подавления признаков другого, т. е. эффективное управление доминированием признаков (разные приёмы обработки почвы, внесение удобрений, прививки в крону другого растения и т. п.).
Метод ментора - воспитание на подвое. В качестве привоя Мичурин брал как молодое растение, так и почки от зрелого плодоносящего дерева. Этим методом удалось придать желаемую окраску плодам гибрида вишни с черешней под названием «Краса севера».
Мичурин применял также отдалённую гибридизацию. Им получен своеобразный гибрид вишни и черемухи - церападус, а также гибрид терна и сливы, яблони и груши, персика и абрикоса. Все мичуринские сорта поддерживают путём вегетативного размножения.
Отбор
Искусственный отбор - сохранение для дальнейшего размножения особей с интересующими селекционера признаками. Формы отбора: массовый и индивидуальный.
- Интуитивный (бессознательный) отбор - самая древняя форма отбора, используемая ещё древним человеком: отбор особей по фенотипу, т.е. с наиболее полезными сочетаниями признаков.
- Методический отбор - отбор для размножения особей с чётко определёнными признаками, согласно цели и с учетом их фенотипов и генотипов.
- Массовый отбор - устранение из размножения особей, не имеющих ценные признаки, либо имеющих нежелательные признаки (например, агрессивных).
Массовый отбор может быть эффективен в том случае, если отбираются качественные, просто наследуемые и легко определяемые признаки. Массовый отбор обычно проводят среди перекрестноопыляемых растений. При этом селекционеры отбирают растения по фенотипу с интересующими их признаками. Недостаток массового отбора заключается в том, что селекционер не всегда может определить лучший генотип по фенотипу.
- Индивидуальный отбор - выделение отдельных особей с интересующими человека признаками и получение от них потомства.
Индивидуальный отбор более эффективен при отборе особей по количественным, сложно наследуемым признакам. Этот вид отбора позволяет точно оценить генотип благодаря анализу наследования признаков у потомства. Индивидуальный отбор применяют по отношению к самоопыляемым растениям (сорта пшеницы, ячменя, гороха и др.).
Гибридизация
В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: инбридинг и аутбридинг .
Инбридинг - скрещивание близкородственных форм: в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство.
Результат: получение гомозиготных организмов → разложение исходной формы на ряд чистых линий.
Минусы: пониженная жизнеспособность (рецессивные гомозиготы зачастую несут наследственные заболевания).
Такое скрещивание в определённой степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности и, как следствие, к закреплению хозяйственно ценных признаков у потомков. При этом гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем более близкородственное скрещивание используют при инбридинге. Однако гомозиготизация при инбридинге, как и в случае растений, ведет к ослаблению животных, снижает их устойчивость к воздействию среды, повышает заболеваемость.
В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов, в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются.
Аутбридинг - неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных в пределах одного вида.
Результат: получение большого количества гетерозиготных организмов → поддержание полезных качеств и усиление их выраженности в ряду следующих поколений.
Отдалённая гибридизация - получение межвидовых и межродовых гибридов.
Отдалённая гибридизация в селекции животных применяется значительно реже, чем в селекции растений.
Межвидовые и межродовые гибриды животных и растений чаще всего бесплодны, так как нарушается мейоз и гаметогенез не происходит. При этом восстановление плодовитости у животных представляет более сложную задачу, поскольку получение полиплоидов на основе умножения числа хромосом у них невозможно.
Преодоление бесплодия межвидовых гибридов растений впервые удалось осуществить в начале 20-х годов ХХ века советскому генетику Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты. Это вновь созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки занимали как бы промежуточное положение и состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая - редьки. Каждая из исходных форм имела в половых клетках по 9 хромосом. В этом случае клетки полученного от них гибрида имели 18 хромосом. Но некоторые яйцеклетки и пыльцевые зёрна содержали все 18 хромосом (диплоиды), а при их скрещивании создано растение с 36 хромосомами, которое оказалось плодовитым. Так была доказана возможность использования полиплоида для преодоления нескрещиваемости и бесплодия при отдалённой гибридизации.
Бывает, что бесплодны особи только одного пола. Например, у гибридов высокогорного быка яка и рогатого скота бесплодны (стерильны) самцы, а самки плодовиты (фертильны).
Но иногда гаметогенез у отдалённых гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары (горные бараны), могут пастись высоко в горах, а как мериносы дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного (индийского) крупного рогатого скота с зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид - бестер, хорька и норки - хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасём.
В природе встречаются гибриды зебры и лошади (зеброид), бизона и зубра (зубробизон), тетерева и куропатки (межняк), зайца-русака и зайца-беляка (тумак), соболя и лисицы (кидус), а также тигра и льва (лигр).
В качестве примеров межродовых гибридов растений можно назвать гибрид пшеницы и ржи (тритикале), пшенично-пырейный гибрид, гибрид смородины и крыжовника (йошта), гибрид брюквы и кормовой капусты (куузика), гибриды озимой ржи и житняка, травянистого и древовидного томатов и др.
Гетерозис - явление повышенной жизнеспособности, урожайности, плодовитости гибридов первого поколения, превышающих по этим параметрам обоих родителей.
Уже со второго поколения гетерозисный эффект угасает. По-видимому, это происходит вследствие снижения числа гетерозиготных организмов и повышения доли гомозигот.
Классическими примерами проявления гетерозиса являются мул (гибрид кобылы и осла) и лошак (гибрид коня и ослицы) (рис. 1,2) . Это сильные, выносливые животные, которые могут использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.
Рис. 1. Мул Рис. 2. Лошак
Продолжительность их жизни значительно выше, чем у родительских видов.
Лошак меньше мула ростом и строптив, поэтому менее удобен для использования в хозяйственной деятельности человека.
Гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве, например - бройлерные цыплята, отличающиеся очень быстрым ростом. Цыплёнок-бройлер - финальный гибрид, полученный в результате скрещивания нескольких линий разных пород кур (мясных родительских форм), проверенных на сочетаемость. Первоначально для такого скрещивания использовали породы корниш (в качестве отцовской формы) и белый плимутрок (в качестве материнской формы).
искусственный мутагенез
Искусственный мутагенез чаще всего используется как метод селекции растений. Он основан на применении физических и химических мутагенов для получения форм растений с выраженными мутациями. Такие формы в дальнейшем используются для гибридизации или отбора.
В селекции растений широко используется полиплоидия.
Полиплоидия - увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации.
Половые клетки большинства организмов гаплоидны (содержат один набор хромосом - n), соматические - диплоидны (2n). Организмы, клетки которых содержат более двух наборов хромосом, называются полиплоидами, три набора - триплоидами (3n), четыре - тетраплоидами (4n) и т. д. Наиболее часто встречаются организмы с числом хромосомных наборов, кратным двум, - тетраплоиды, гексаплоиды (6n) и т. д.
Полиплоиды с нечётным числом наборов хромосом (триплоиды, пентаплоиды и т. д.) обычно не дают потомства (стерильны), т. к. образуемые ими половые клетки содержат неполный набор хромосом - не кратный гаплоидному.
появление полиплоидии
Полиплоидия может возникнуть при нерасхождении хромосом в мейозе. В этом случае половая клетка получает полный (нередуцированный) набор хромосом соматической клетки (2n). При слиянии такой гаметы с нормальной (n) образуется триплоидная зигота (3n), из которой развивается триплоид. Если обе гаметы несут по диплоидному набору, возникает тетраплоид. Полиплоидные клетки могут возникнуть в организме при незавершённом митозе: после удвоения хромосом деления клетки может не происходить, и в ней оказываются два набора хромосом. У растений тетраплоидные клетки могут дать начало тетраплоидным побегам, цветки которых будут вырабатывать диплоидные гаметы вместо гаплоидных. При самоопылении может возникнуть тетраплоид, при опылении нормальной гаметой - триплоид. При вегетативном размножении растений сохраняется плоидность исходного органа или ткани.
Благодаря полиплоидии выведены высокоурожайные полиплоидные сорта сахарной свеклы, хлопчатника, гречихи и др. Полиплоидные растения часто более жизнеспособны и плодовиты, чем нормальные диплоиды. О их большей устойчивости к холоду свидетельствует увеличение числа видов-полиплоидов в высоких широтах и в высокогорьях.
Поскольку полиплоидные формы часто обладают ценными хозяйственными признаками, искусственную полиплоидизацию применяют в растениеводстве для получения исходного селекционного материала.
Получение полиплоидов в эксперименте тесно связано с искусственным мутагенезом. С этой целью используют специальные мутагены (например, алкалоид колхицин), нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе.
Получены урожайные полиплоиды ржи, гречихи, сахарной свёклы и других культурных растений; стерильные триплоиды арбуза, винограда, банана популярны благодаря бессемянным плодам.
Применение отдалённой гибридизации в сочетании с искусственной полиплоидизацией позволило отечественным учёным получить плодовитые полиплоидные гибриды растений (Г. Д. Карпеченко, гибрид-тетраплоид редьки и капусты) и животных (Б. Л. Астауров, гибрид-тетраплоид тутового шелкопряда).
Шелкопряды Астаурова
Очень редки случаи естественной полиплоидии у животных. Однако, академик Б. Л. Астауров разработал метод искусственного получения полиплоидов от межвидового гибрида шелкопрядов Bombyx mori и В. mandarina. У обоих этих видов n = 28 хромосомам.
При синтезировании тетраплоида использовался метод искусственного партеногенеза. Вначале были получены партеногенетические полиплоиды В. mori - 4 n, 6 n. Все полученные особи оказались фертильными (плодовитыми) самками.
Затем произвели скрещивание партеногенетических самок В. mori (4n) с самцами другого вида В. mandarina (2n). В потомстве от такого скрещивания появлялись триплоидные самки 2n В. mori + 1 n В. mandarina.
Эти самки, стерильные в обычных условиях, размножались путем партеногенеза. При этом партеногенетически иногда возникали 6n самки (4n В. mori + 2n В. mandarina).
В потомстве от скрещивания этих самок с 2n самцами В. mandarina были отобраны 4n формы обоего пола с удвоенным набором хромосом каждого вида (2n В. mori +2n В. mandarina).
Если гибрид 1n В. mori + 1n В. mandarina был бесплодным, то тетраплоид (4n) оказался плодовитым и при разведении дал плодовитое потомство. С помощью полиплоидии, таким образом, удалось синтезировать новую форму шелкопряда.
биотехнология
Биотехнология - наука, изучающая возможность модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека.
Применение биотехнологии (рис. 3):
- производство лекарств, удобрений, средств биологической защиты растений;
- биологическая очистка сточных вод;
- восстановление ценных металлов из морской воды;
- коррекция и исправление генетических патологий.
Рис. 3. Возможности биотехнологии
Например, включение в геном кишечной палочки гена, ответственного за образование у человека инсулина, позволило наладить промышленное получение этого гормона (рис. 4).
Рис. 4. Биотехнология получения инсулина
В биотехнологии успешно применяются методы генной и клеточной инженерии.
ГЕННАЯ И КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
Генная инженерия - искусственное, целенаправленное изменение генотипа микроорганизмов с целью получения культур с заранее заданными свойствами.
Исследования в области генной инженерии распространяются не только на микроорганизмы, но и на человека. Они особенно актуальны при лечении болезней, связанных с нарушениями в иммунной системе, в системе свертывания крови, в онкологии.
Основной метод генной инженерии: выделение необходимых генов, их клонирование и введение в новую генетическую среду. Например, введение определённых генов с помощью плазмиды в организм бактерии для синтеза ею определённого белка (рис. 5).
Рис. 5. Применение генной инженерии
Основные этапы решения генно-инженерной задачи следующие:
- Получение изолированного гена.
- Введение гена в вектор (плазмиду) для переноса в организм.
- Перенос вектора с геном (рекомбинантной плазмиды) в модифицируемый организм.
- Преобразование клеток организма.
- Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.
Клеточная инженерия - это направление в науке и селекционной практике, которое изучает методы гибридизации соматических клеток, принадлежащих разным видам, возможности клонирования тканей или целых организмов из отдельных клеток.
Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.
На данный момент удалось получить гибриды между клетками животных, далёких по систематическому положению, например мыши и курицы. Соматические гибриды нашли широкое применение как в научных исследованиях, так и в биотехнологии.
Гибридные клетки, полученные от клеток человека и мыши и человека и китайского хомячка, участвовали в расшифровке генома человека.
Гибриды между опухолевыми клетками и лимфоцитами обладают свойствами обеих родительских клеточных линий: они неограниченно делятся и могут вырабатывать определённые антитела. Такие антитела применяют в лечебных и диагностических целях в медицине.
В эмбриологии для изучения процессов дифференцировки клеток и тканей в ходе онтогенеза используют организмы- химеры , состоящие из клеток с разными генотипами . Их создают путём соединения клеток разных зародышей на ранних этапах их развития.
Клонирование животных - ещё один метод клеточной инженерии: ядро соматической клетки пересаживают в лишённую ядра яйцеклетку с последующим выращиванием зародыша во взрослый организм.
Преимущество клеточной инженерии в том, что она позволяет экспериментировать с клетками, а не с целыми организмами.
Методы клеточной инженерии часто применяют в сочетании с генной инженерией.
работы Н. И. Вавилова
Николай Иванович Вавилов - российский генетик, растениевод, географ.
- Н. И. Вавилов организовал 180 экспедиций (20−30 гг. ХХ века) по самым труднодоступным и зачастую опасным районам земного шара с целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений.
- Им была собрана уникальная, самая крупная в мире коллекция культурных растений (к 1940 г. коллекция включала 300 000 образцов), которые ежегодно размножаются в коллекциях Всероссийского института растениеводства имени Н. И. Вавилова (ВИР) и широко используются селекционерами как исходный материал для создания новых сортов зерновых, плодовых, овощных, технических, лекарственных и других культур.
- Создал учение об иммунитете растений.
Н. И. Вавилов подразделял иммунитет растений на структурный (механический) и химический. Механический иммунитет растений обусловлен морфологическими особенностями растения-хозяина, в частности, наличием защитных приспособлений, которые препятствуют проникновению патогенов в тело растений. Химический иммунитет зависит от химических особенностей растений.
- Закон гомологических рядов наследственной изменчивости: у генетически близких видов и родов существуют гены, которые дают сходные признаки. Таким образом, можно предсказать наличие признаков у других видов известного рода.
- Установил, что наибольшее разнообразие форм вида сосредоточено в тех районах, где этот вид возник. Н. И. Вавилов выделил 8 центров происхождения культурных растений .
Центры происхождения культурных растений
Центры происхождения культурных растений - географические области, являющиеся родиной дикорастущих предков культурных растений.
Центры происхождения важнейших культурных растений связаны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания и селекции растений. Подобные очаги одомашнивания (центры доместикации) выявлены и у домашних животных.
Было выделено восемь центров происхождения культурных растений (рис. 6):
1. Средиземноморский (спаржа, маслины, капуста, лук, клевер, мак, свекла, морковь).
2. Переднеазитский (инжир, миндаль, виноград, гранат, люцерна, рожь, дыня, роза).
3. Среднеазиатский (нут, абрикос, горох, груша, чечевица, лен, чеснок, мягкая пшеница).
4. Индо-Малайский (цитрусовые, хлебное дерево, огурец, манго, черный перец, кокосовая пальма, банан, баклажан).
5. Китайский (просо, редька, вишня, яблоко, гречиха, слива, соя, хурма).
6. Центральноамериканский (тыква, фасоль, какао, авокадо, махорка, кукуруза, батат, хлопчатник).
7. Южноамериканский (табак, ананас, томат, картофель).
8. Абиссинский центр (банан, кофе, сорго, твердая пшеница).
В поздних работах Н. И. Вавилова Переднеазиатский и Среднеазиатский центры объединяются в Юго-западноазиатский центр.
Рис. 6. Центры происхождения культурных растений
В настоящее время выделяют 12 первичных центров происхождения культурных растений.
Человек в своем стремлении улучшить природу движется все дальше. Благодаря современным достижениям генетики аграрии получают все больше необычных и интересных гибридов, способных удовлетворить самые смелые желание потребителей.
Кроме того глобализация приводит к распространению видов растений, нехарактерных для данной климатической зоны. У нас уже давно вышли из экзотики ананасы и бананы, стали привычными гибридные нектарины и миниолы и т.д.
Желтый арбуз (38 ккал, витамины А, С)
Снаружи это привычный полосатый арбуз, но при этом ярко-желтый внутри. Еще одной особенностью является очень небольшое количество косточек. Этот арбуз результат скрещивания дикого (желтого внутри, но совершенно невкусного) с культурным арбузом. Результат получился сочный и нежный, но менее сладкий, чем красный.
Выращивают их в Испании (округлые сорта) и Таиланде (овальные). Есть сорт «Лунный» выведенный селекционером Соколовым из Астрахани. Этот сорт как раз отличается очень сладким вкусам с некоторыми экзотическими нотками, похожими на привкус манго или лимона, или тыквы.
Есть и украинский гибрид на основе арбуза («кавуна») и тыквы («гарбуза») – «кавбуз». Он больше похож на тыкву с ароматом арбуза и идеален для приготовления каш.
Фиолетовый картофель (72 ккал, витамин С, витамины группы В, калий, железо, магний и цинк)
Картошка с розовой, желтой или фиолетовой кожурой уже никого не удивляет. Но ученым из Colorado State University удалось получить картошку с фиолетовым окрасов внутри. Основой сорта стала андский высокогорный картофель, а цвет вызван высоким содержанием антоцианов. Эти вещества являются сильнейшими антиоксидантами, свойства которых сохраняются и после приготовления.
Назвали сорт «Фиолетовое величество», его уже активно продают в Англии и начинают в Шотландии, климат которой наиболее подошел сорту. Популяризации сорта способствовал английский кулинар Джейми Оливер. Эта фиолетовая картошка с привычным вкусом великолепно смотрится в виде пюре, непередаваемого насыщенного цвета, запеченной, и конечно фри.
Капуста романеско (25 ккал, каротин, витамин С, минеральные соли, цинк)
Неземной вид этого близкого родственника брокколи и цветной капусты, прекрасно иллюстрирует понятия «фрактала». Его нежно-зеленые соцветия имеют конусообразную форму и располагаются по спирали на кочане. Эта капуста родом из Италии, в широкой продаже она находится около 10 лет, а ее популяризации способствовали голландские селекционеры, слегка улучшившие овощ, известный итальянским домохозяйкам с XVI века.
В романеско мало клетчатки и много полезных веществ, за счет этого она легко усваивается. Что интересно, при приготовлении этой капусты не возникает характерного капустного запаха, который дети так не любят. Кроме того, экзотический вид космического овоща вызывает желание его пробовать. Готовят романеско как обычную брокколи - варят, тушат, добавляют в пасту и в салаты.
Плуот (57 ккал, клетчатка, витамин С)
От скрещивания таких видов растений как сливы (plum)и абрикосы (apricot) получены два гибрида плуот, который внешне больше похож на сливу, и априум, больше напоминающий абрикос. Оба гибрида названые по первым слогам английский названий видов-родителей.
Внешне плоды плуота окрашены в розовый, зеленый, бордовый или фиолетовый цвет, внутренность - от белого до насыщенно-сливового. Вывели эти гибриды в питомнике Dave Wilson Nursery 1989 году. Сейчас в мире уже два сорта априума, одиннадцать сортов плуота, один нектаплама (гибрида нектарина и сливы), одни пичплама (гибрида персика и сливы).
Используют плоуты для приготовления сока, десертов, домашних заготовок и вина. На вкус этот фрукт намного слаще и сливы, и абрикоса.
Арбузный редис (20 ккал, фолиевая кислота, витамин С)
Арбузный редис полностью соответствует своему названию – он яркий малиновый внутри и покрыт бело зеленой кожицей снаружи, точно как арбуз. Формой да и размером тоже (диаметр 7-8см) он напоминает некрупную редьку или репку. По вкусу он вполне обычный – горький у шкурки и сладковатый к середине. Правда более твердый, не такой сочный и хрустящий как обычный.
Он чудесно смотрится в салате, просто нарезанный ломтиками с кунжутом или солью. Так же рекомендуют делать из него пюре, запекать, добавлять к овощам для жарки.
Йошта (40 ккал, антоцианы, обладающие антиоксидантными свойствами, витамины С, Р)
Скрещивание таких видов растений как смородина (johannisbeere) и крыжовник (stachelbeere) дало ягоду йошту с плодами близкого к черному цвету, размером с вишню, кисло-сладким немного вяжущим вкусом, приятно отдающие смородиной.
Еще Мичурин мечтал создать смородину размерами с крыжовник, но при этом не колючую. Он успел вывести крыжовник «Мавр черный» темно-фиолетового цвета. К 1939 году в Берлине Пол Лоренц так же занимался выведением подобных гибридов. В связи с войной эти работы были остановлены. И только в 1970 году удалось получить идеальное растение Рудольфу Бауэру. Теперь есть два сорта йошты: «Черный» (коричнево-бордового цвета) и «Красный» (блекло-красного цвета).
За сезон с куста йошты получают 7-10 кг ягод. Используют их в домашних заготовках, десертах, для ароматизации газировки. Йошта хорошо помогает при желудочно-кишечных заболеваниях, для выведения из организма тяжелых металлов и радиоактивных веществ, улучшения кровообращения.
Брокколини (43 ккал, кальций, витамины А, С, железо, клетчатка, фолиевая кислота)
В семействе капуст в результате скрещивания обычной брокколи и китайской брокколи (гайлана) получили новую капусту похожую на спаржу на макушке с головкой брокколи.
Брокколини немного сладковата, не имеет резкого капустного духа, с перечной ноткой, нежная на вкус, напоминает спаржу одновременно и брокколи. В нем множество полезных веществ и при этом низкокалориен.
В США, Бразилии, странах Азии, Испании, брокколини привычно используют как гарнир. Его подают свежим, политым маслом или слегка обжаривают в масле.
Нэши (46 ккал, антиоксиданты, фосфор, кальций, клетчатка)
Еще один результат скрещивания растений – это нэши. Получили его от яблока и груши в Азии несколько столетий назад. Там его называют азиатской, водяной, песочной или японской грушей. Выглядит плод как круглое яблоко, а на вкус как сочная, хрустящая груша. Цвет нэши - от бледно-зеленого до оранжевого. В отличии от обычной груши нэши тверже, поэтому лучше хранится и транспортируется.
Нэши достаточно сочное, потому его лучше использовать в салатах или соло. Так же хорош в качестве закуски к вину вместе с сыром и виноградом. Сейчас выращивают порядка 10 популярных коммерческих сортов в Австралии, США, Новой Зеландии, Франции, Чили и на Кипре.
Юзу (30 ккал, витамин С)
Юзу (японский лимон) это гибрид мандарина и декоративного цитруса (ичангской папеды). Фрукт размером с мандарин зеленого или желтого цвета с бугристой кожицей имеет кислый вкус и яркий аромат. Его используют японцы еще с VII века, тогда буддийские монахи завезли с материка на острова этот фрукт. Юзу популярен в кулинарии Китая и Кореи.
У него совершенно необычный аромат - цитрусовый, с цветочными оттенками и нотами хвои. Чаще всего применяют для отдушки, цедру используют в качестве приправы. Эту приправу добавляют к мясным и рыбным блюдам, в суп мисо, лапшу. Так же с цедрой готовят джемы, алкогольные и безалкогольные напитки, десерты, сиропы. Сок похож на лимонный (кислый и ароматный, но более мягкий) и является основой соуса понзу, так же используют в качестве уксуса.
Имеет и культовое значение в Японии. 22 декабря в праздник зимнего солнцестояния принято принимать ванны с этими плодами, которые символизируют солнце. Его аромат отгоняет злые силы, защищает от простуды. В эту же ванну окунают животных, а водой потом поливают растения.
КЕНТАВРЫ В МИРЕ РАСТЕНИЙ
"Кентавры" в мире растений. Достижения российских, европейских и американских учёных. Как появилась слива и всеми любимая клубника. Создание новых сортов пшеницы. Главное достижение российских ученых - капусторедька.
Еще один, не менее древний способ получения новых сортов растений и пород животных - это скрещивание, или, как говорят ученые, гибридизация между собой разных видов. Представьте себе, что в руках агронома оказалось два растения, каждое из которых обладает какими-то полезными свойствами. Естественно, очень заманчивой выглядит идея получить одно растение, которое совмещало бы в себе признаки их обоих. Как осуществить эту идею? Конечно, скрестить между собой оба эти растения. Этим приемом люди начали пользоваться еще в далекой древности, сначала неосознанно - просто отбирая время от времени возникающие в природе естественные гибриды, затем - целенаправленно скрещивая разные формы. Примеров тому огромное множество. Взять хотя бы такое всем известное культурное растение, как слива. Наверное, мало кто из вас знает, что в дикой природе нет такого вида растений. Слива - это гибрид, возникший в результате естественной гибридизации двух других видов - терна и алычи, и сочетающий свойства и того, и другого растения. В горах Кавказа и сейчас иногда можно обнаружить дикие гибриды этих видов. Обыкновенная - это тоже результат межвидовой гибридизации в природе. Она появилась еще в глубокой древности от скрещивания черешни со степной вишней - неказистым кустарником, не превышающим в высоту 1-2 метров.Но, как известно, люди очень редко довольствуются только тем, что дает им природа. Очень быстро они научились сами скрещивать различные дикие виды в результате чего появились такие гибриды, которых природа никогда не знала. Перечислим лишь несколько примеров. Так, любимая всеми садовая земляника (ее у нас часто неправильно называют клубникой) произошла от гибридизации двух диких видов земляники - чилийской и виргинской. И хотя предки ее родом из Америки, выведена она все же в Европе. Широко использовал межвидовую гибридизацию американский селекционер Бербанк. Пожалуй, одним из самых примечательных его достижений было создание четырехвидового гибрида карликового съедобного скороспелого каштана, дающего плоды уже на второй год после посева.
Подлинной сенсацией стало в свое время создание американским генетиком Н.Борлоугом так называемых короткостебельных пшениц. Исследователь случайно обнаружил в коллекции пшениц США чрезвычайно низкорослую пшеницу, которую издавна выращивали в Индии. Наличие короткого стебля - очень важное качество для зерновой культуры - в противном случае большая часть питательных веществ идет на рост стебля, а не на образование зерна. Вот и получалось: соломы много, а зерна - не очень. Борлоуг скрестил эту пшеницу с другой карликовой формой - на этот раз японской (у нее удалось обнаружить целых три гена карликовости). На основе этих двух форм американскому селекционеру удалось вывести сразу несколько превосходных карликовых и полукарликовых сортов пшеницы, которое в настоящее время повсеместно выращиваются в тропических и субтропических районах земного шара. Только благодаря этому достижению генетики и селекции удалось поднять урожаи зерна в два, а кое-где и в три раза!
Чрезвычайно трудной, однако успешно завершившейся, была работа английских селекционеров по гибридизации дикорастущего диплоидного вида ежевики с тетраплоидной культурной ежевикой, отличавшейся необыкновенно вкусными плодами, но крайне позднеспелой. Вначале исследователям повезло: случайно была найдена ежевика без шипов. Но, несмотря на многочисленные усилия по скрещиванию этих двух видов, удалось получить всего лишь четыре гибридных сеянца и, увы, все с шипами. Кроме всего прочего, три из них были триплоидными (то есть с тройными наборами хромосом) и, соответственно, семян не дали. Но последний сеянец обрадовал ученых - он оказался плодоносящим тетраплоидом. Когда дождались плодоношения, посеяли и вырастили новое потомство, было обнаружено, что 37 растений без шипов, а 835 несут шипы. Из первых отобрали одно и скрестили с колючим культурным сортом. В новом потомстве на каждые три растения с шипами пришлось по одному без шипов. Из бесшипных селекционерам приглянулось только одно растение - оно и стало родоначальником знаменитого английского сорта Мертон Торн лесс.
Однако подлинным шедевром селекции по праву считается получение настоящих растительных «кентавров» - гибридов между растениями, принадлежащими не только к разным видам, но и к разным родам. Самые известные из таких опытов - это работы российского селекционера Г.Д.Карпеченко. В результате генетического эксперимента, проведенного исследователем, на свет появилось новое растение - капусторедька. На его побегах покачивались наполовину капустные, наполовину редечные плоды. Давайте поподробнее познакомимся с историей его создания.
Каждый селекционер, который пытался скрещивать разные виды растений, знает, что самое трудное - это не получить новый гибрид , а добиться того, чтобы он начал давать семена. Ведь если новый сорт не сможет размножаться, все труды окажутся напрасными - полученное растение рано или поздно погибнет, не оставив после себя потомков. Почему же плодовитые гибриды - это очень большая редкость? Чтобы ответить на этот вопрос, нам опять, в который раз, придется обратиться к механизму образования половых клеток - гамет. Вспомним, что каждая гамета, и мужская, и женская возникает в результате особого процесса деления клеток, который называется мейоз. Во время мейоза уменьшается число хромосом в клетках, поэтому гаметы несут ровно в два раза меньше хромосом, чем клетки родительского организма. Но в самом начале мейоза происходит еще одно очень важное событие - парные или, как говорят ученые, гомологичные хромосомы плотно прижимаются друг к другу и обмениваются между собой кусочками ДНК. А что будет, если хромосомы «не узнают» друг друга и не смогут обменяться генами? А ничего - нормальные гаметы возникнуть не смогут.
А теперь представим себе гибрид , возникший при скрещивании двух разных видов растений или животных. Каждая хромосома из пары гомологичных хромосом в его клетках происходит от разных организмов. В случае с капустой и редькой на каждую «капустную» хромосому приходится одна «редечная» - оба эти растения несут в половых клетках по 9 хромосом. Но гены капусты ничего общего с генами редьки не имеют (эти растения вообще относятся к разным биологическим родам). Значит, даже если удастся получить гибридное растение (например, путем «насильственного» опыления цветов капусты пыльцой редьки), хромосомы «не узнают» друг друга, и гибриды окажутся не способными к размножению.
Неужели нет никакой возможности получить способный к размножению гибрид? Как известно, безвыходных ситуаций не бывает. Ведь никто не говорил, что у гибридных растений вообще не образуются гаметы - нет, они все-таки появляются, но несут не строго определенное число хромосом (9, как полагается капусте и редьке), а случайное, например, 5 или 8. Значит, существует очень маленькая вероятность того, что появится гамета с 18 хромосомами - 9 капустных и 9 редечных хромосом окажутся в одной клетке. Из массы скрещиваний капусты с редькой, окончившихся неудачей, в одном случае Карпеченко получил растение, которое выросло и даже зацвело, после чего завязалось одноединственное семечко. Это и был тот самый счастливый случай: все 18 хромосом попали в одну гамету.
Необычная гамета случайно встретилась с гаметой, также несущей 18 хромосом, в результате выросло растение с 36 хромосомами, то есть обычный одинарный набор из 9 хромосом повторялся у него 4 раза (мы уже знаем, что такие растения обычно называют тетраплоидами). Таким образом, здесь мы опять сталкиваемся с уже знакомым нам явлением полиплоидии - увеличения количества хромосом. Деление клеток и образование гамет у этого гибрида прошло благополучно - каждая из девяти редечных хромосом теперь нашла себе пару, то же самое было и с капустными хромосомами.. Потомство такие организмы давали. Когда из семени выросло первое гибридное растение, его природа проявилась самым удивительным образом: половина плодов оказалась капустной, а другая половина - редечной. Капусторедька вполне оправдала свое название. Но Карпеченко не остановился на достигнутом. Гамету полученного гибрида он соединил с нормальной редечной гаметой. Теперь редечных хромосом оказалось вдвое больше, чем капустных, что не замедлило сказаться и на плодах: две трети каждого плода имели редечную форму и только одна треть - капустную. Так благодаря полиплоидии впервые сумели преодолеть природную нескрещиваемость двух разных родов.
Список растительных «кентавров» вовсе не ограничивается капусто-редечными гибридами. Так, в результате скрещивания двух зерновых культур - ржи и пшеницы - ученые получили целый ряд форм, объединенных общим названием тритикале. Тритикале обладает хорошей урожайностью, зимостойкостью и устойчивы ко многим болезням пшеницы. Благодаря гибридизации пшеницы и злостного полевого сорняка - пырея - селекционеры получили ценные сорта растений - пшенично-пырейные гибриды, устойчивые к полеганию и обладающие высокой урожайностью. Другой известный российский селекционер - И.В.Мичурин - скрестил вишню пенсильванскую (очень морозостойкий в отличие от привычной нам вишни вид) с черемухой и синтезировал новое растение, которое назвал церападусом. Лишь гораздо позднее обнаружилось, что церападусы самопроизвольно возникают на Памире, но чуть иначе.
