Методи за размножаване на растения

Създаване на растителни форми, устойчиви на болести и вредители

През 30-те години. миналия век N.I. Вавилов отбеляза, че проблемът с създаването на устойчиви на болести сортове култури може да се отприщи по два начина: чрез селекция в тесния смисъл на думата (подбор на устойчиви растения от съществуващи форми) и чрез хибридизация (кръстосване между различни растения). Методите за подбор на растенията за имунитет към патогенни организми не са специфични. Те са модификации на конвенционалните методи за размножаване. Основните трудности при създаването на имунните сортове са необходимостта едновременно да се вземат предвид характеристиките на растенията и вредителите, които ги увреждат. В момента всички широкоприети съвременни методи за развъдна работа се използват при селекция на резистентност: хибридизация, селекция, както и полиплоидия, експериментална мутагенеза, биотехнология и генно инженерство.

Една от основните трудности при отглеждането на растения за имунитет е генетичната връзка на растителните черти, отразяваща тяхната филогенетична история в естествените екосистеми. В процеса на спонтанно опитомяване и формирането на високопродуктивни и висококачествени растителни форми имунната им система беше отслабена. В случаите, когато селекцията се извършва без внимание на имунитета, отслабването на последния се извършва в наше време.

Най-важната задача на селекцията, генетиката, молекулярната биология и ентомологията е търсенето на начини за съчетаване на висока производителност и други икономически ценни свойства на растенията с признаци на техния имунитет. Желателно е основата на имунитета да бъде полигенна.

Въпросът най-просто се решава, когато е възможно да се изолират растенията от популация от съществуващ сорт, които са силно имунизирани към един конкретен патоген. За тази селекция могат да се използват различни методи за подбор и аналитични методи, които отчитат хетерогенността на сортовата популация..

При съставяне на размножителни програми е много важен видът на опрашване на растителна популация (кръстосано опрашване, самоопрашване или популация принадлежи към междинната група). Работата по подбор на имунитета към патогена трябва да се извършва, като се вземат предвид следните фактори: в популацията на растения от първата група, аналитичната единица е едно растение, а другата е популацията (сорт или линия).

Традиционни методи за размножаване при създаване на генотипове, устойчиви на болести и вредители

селекция. Както в природата, така и в човешките развъдни дейности, селекцията е основният процес за получаване на нови форми (формиране на видове и сортове, създаване на породи, сортове). Селекцията е най-ефективна при работа с култури от самоопрашители, както и растения, които се размножават вегетативно (селекция на клониране).

При отглеждането на резистентност селекцията се използва ефективно сама по себе си (това е основният метод при работа с некротрофни патогени), и като компонент от процеса на селекция, без който по принцип е невъзможно да се направи какъвто и да е метод за подбор. В практическия подбор за устойчивост се използват два вида подбор: масов и индивидуален.

Масов подбор е най-старият селекционен метод, благодарение на него са създадени разновидности на така наречената народна селекция и все още е ценен изходен материал за съвременните животновъди. Това е вид селекция, при която от първоначалната популация в полето се избират голям брой растения, които отговарят на изискванията за бъдещия сорт, като веднага се оценява набор от черти (включително устойчивост към определени болести). Реколтата на всички избрани растения се комбинира и засява през следващата година под формата на единичен парцел. Резултатът от масовия подбор е потомството на общата маса на най-добрите растения, избрани за конкретен знак (и).

Основните предимства на масовия подбор са неговата простота и способността за бързо подобряване на голямо количество материал. Недостатъците включват факта, че материалът, подбран чрез масов подбор, не може да бъде проверен с потомството и е определена генетичната му стойност и следователно е възможно да се изолират от популацията разнообразни или хибридни ценни форми, които са ценни при развъждането и да се използват за по-нататъшна работа.

Индивидуална селекция (родословие) - Един от най-ефективните съвременни методи за развъждане за устойчивост. Хибридизацията, изкуствената мутагенеза, биотехнологиите и генното инженерство са главно доставчици на материал за индивидуална селекция - следващият етап на развъдната работа отличава най-ценното от предоставения материал.

Същността на метода е, че отделни устойчиви растения се избират от първоначалната популация, потомството на всяко от които впоследствие се размножава и изучава отделно.

Предимството на индивидуалния подбор пред масата е възможността да се проверява генетичната стойност на всеки от избраните генотипове, да се контролира чертата в потомството на всички етапи на селекционния процес. Но за да създадете сортове от едно избрано растение, използвайки този метод, отнема много време. Индивидуалната селекция често се използва като метод за подбор за устойчивост към некротрофни паразити по време на бързата оценка на растенията.

Както индивидуалният, така и масовият избор могат да бъдат за еднократна употреба и за многократна употреба.

Единичен избор използва се главно при селекцията на самоопрашващи се култури. Еднократната индивидуална селекция предвижда последователно проучване във всички части на процеса на размножаване, избрано веднъж според определена характеристика на растението. Масовият подбор за еднократна употреба се използва най-често и най-ефективно за лечебни сортове в практиката на производство на семена. Следователно, той се нарича още лечебен.

Множество селекции по-подходящи и ефективни при размножаване на кръстосано опрашващи се култури, тяхната ефективност се определя преди всичко от степента на хетерозиготност на изходния материал. Чрез повтарящ се подбор на маса се поддържа устойчивост на некротрофи - патогени на такива заболявания на царевица и слънчоглед като фузариум, сиво и бяло гниене и др. Използвайки този метод, сортовете слънчоглед са високо устойчиви на метлица и слънчоглед..

хибридизация. Понастоящем един от най-използваните методи за размножаване за устойчивост е хибридизацията - кръстосване между генотипове с различни наследствени способности и получаване на хибриди, които съчетават свойствата на родителските форми.

При подбора за резистентност към болести хибридизацията е препоръчителна и ефективна, ако поне една родителска форма е носител на наследствени фактори, които могат да осигурят генетична защита на бъдещия сорт или хибрид от потенциално опасни щамове и раси на патогена.

Както бе отбелязано по-рано, такива наследствени фактори (гени за ефективна резистентност) са се образували в центровете на свързаната еволюция на растенията гостоприемници и техните патогени. Много от тях вече са пренесени в култивирани растения от дивите си роднини чрез далечна хибридизация. Сега те са известни като резистентни гени на култивирани растения..

Но безспорният факт е, че днес повечето от тези гени се използват широко в развъждането и са загубили предимно ефективност, преодоляна в резултат на променливостта на патогените. следователно интраспецифична хибридизация (между растенията от един и същи вид) при създаването на устойчиви на болести сортове или хибриди в някои случаи е безперспективно. За да получи положителни резултати, селекционерът, включващ родителски форми в кръстоските, трябва да е сигурен във високата ефективност на техните гени за резистентност към популацията на болестотворните патогени на мястото на бъдещо отглеждане на сорта (хибрид).

На този фон отглеждането за устойчивост става все по-важно дистанционна хибридизация (между растения от различни ботанически таксони). В крайна сметка растенията от диви и примитивни видове се характеризират с най-силно изразен имунитет. Геномите на дивите роднини на култивираните растения са били и остават основният естествен източник на резистентни гени, включително сложен имунитет. Кръстосането на култивирани растения от съществуващи сортове с диворастящи видове обикновено позволява да се повишат имуногенетичните свойства. И ако по-рано използването на отдалечена хибридизация не беше много популярно поради трудностите, свързани с дисбаланса на геномите на родителските форми, връзката на устойчивостта с икономически нежелани черти, тогава са разработени методи, които позволяват решаване на проблемни проблеми.

Дистанционната хибридизация дава възможност за прехвърляне на екологична пластичност, устойчивост на неблагоприятни фактори на околната среда, към болести и други ценни свойства и качества от дивите растения към културните. Въз основа на далечната хибридизация са създадени сортове и нови форми на зърнени култури, зеленчуци, промишлени и други култури. Например източникът на гените на пшеничен имунитет за вредни костенурки, шведски мухи и листни въшки е ендемичен за Закавказието TriticumdicoccoidesKorn.

Както показва световната практика, много ефективен тип хибридизация при отглеждане на самоопрашващи се култури за устойчивост е backcrosses (backcrosses), когато хибридът е кръстосан с една от родителските форми. Този метод се нарича още „поправителен“ метод на сортовете, тъй като ви позволява да подобрите определен сорт по един или друг симптом, който липсва в него (в частност, резистентност към определена болест). Но трябва да се има предвид, че използването на този метод не позволява да се надвиши производителността на сорта, който се „ремонтира“ (и според изискванията на Държавната служба за защита на правата на сортовете растения в Украйна, сортът не може да бъде регистриран, ако не надвишава стандарта за производителност).

Като правило, когато донорът на резистентността към болестта се връща обратно, той се използва като майчина форма, а нестабилният, но високо продуктивен сорт (получател въз основа на резистентност) се използва като родителска форма. В резултат на тяхното кръстосване се получават хибриди, които се кръстосват отново с родителската форма (обратен кръст). Задължително условие е майчините форми за всеки следващ обратен кръст да се избират от устойчиви хибридни растения от предишния кръст, открити на инфекциозен произход. Потомството се избира според фенотипа на реципиентния сорт. Обратните кръстове се извършват, докато генотипът и фенотипът на реципиента не бъдат възстановени почти напълно, като в същото време придобиват резистентност към болестта, характерна за донора.

Подобряването на ефективността на размножаването на растения за имунитет срещу вредители може да бъде постигнато чрез използване на предварително създадена така наречена синтетика на имунитет (известна например за царевицата). Споменатата синтетика е създадена на базата на пресичане на 8-10 имунни линии, характеризиращи се с различна екологична пластичност и състав на имунитетните фактори. Много от синтетиците са добри източници за създаване на имунни линии в по-нататъшното развитие на прости и двойни междуредови хибриди..

мутагенеза. За разлика от методите на хибридизация, те са доста трудоемки и изискват много години работа за постигане на крайния резултат, експерименталната (изкуствена) мутагенеза позволява за кратък период да се увеличи изменчивостта на растенията и да се получат мутации в резистентност, които не се срещат в природата.

Експерименталният (изкуствен) мутагенезен метод се основава на насоченото действие върху растенията на различни физични и химични мутагени (йонизиращи, ултравиолетови, лазерни лъчения, химикали), в резултат на които генни мутации (промени в молекулната структура на гена) и хромозомни мутации възникват в растителните организми хромозомни структури) или геномни (промени в хромозомните групи).

Най-ценните генни мутации в плана за селекция, които, за разлика от хромозомните, не водят до прашеца стерилност, безплодие или несъстоятелност на мутантните линии. Генетичните мутации на резистентност най-често се свързват или със замяната на основата в определен участък от ДНК на хромозомата, или с нейната загуба, добавяне, движение. В резултат на това, промяна в генетичния код и съответно промяна във физиологичните и биохимичните механизми на клетката, което води до инхибиране на растежа, развитието и възпроизводството на патогена.

Методът на изкуствена мутагенеза в развъждането за устойчивост на болести се използва в много страни, но не може да се счита за основен метод за получаване на устойчиви форми на растения. Този метод се използва най-ефективно, когато се работи за устойчивост с култури, които се размножават вегетативно, тъй като размножаването им чрез семена води до трудно разделяне на потомството поради високата степен на хетерозиготност.