Сорта растений, устойчивые к болезням и вредителям

Что такое селекция растений

Данный процесс включает в себя объединение родительских растений для получения следующего поколения с наилучшими характеристиками. Селекционеры улучшают растения, отбирая примеры с наибольшим потенциалом на основе данных о производительности, родословной и более сложной генетической информации. Растения улучшаются для производства продуктов питания, кормов, волокон, топлива, укрытий, ландшафтного дизайна, экосистемных услуг и множества других видов человеческой деятельности.

Селекция предполагает создание генетически разнообразных популяций нескольких поколений, на которых практикуется человеческий отбор для создания адаптированных растений с новыми комбинациями специфических желательных признаков. Процесс отбора определяется биологической оценкой в соответствующих целевых средах и знанием генов и геномов. Прогресс оценивается на основе прироста при отборе, который зависит от генетической изменчивости, интенсивности отбора и времени.

Шаг второй. Изучение исходного материала

Следующим важным шагом будет изучение исходного материала: внутривидовой и видовой потенциал, как искусственный (сорта, гибриды, мутанты и т. д.), так и естественный (разновидности, расы, формы).

Изменчивость живых существ является основой органической эволюции. Изменчивость делится на качественную и количественную. Качественные признаки обычно имеют дискретное значение (опушенный/голый, гладкий/морщинистый), чаще всего контролируются одним или немногими генами и наследуются в соответствии с законами Г. Менделя. Количественные признаки являются суммарным результатом действия многих генов, поддаются подсчетам и измерениям и обладают непрерывной изменчивостью. Проявление количественных признаков сильно зависит от условий среды.

Внутривидовая изменчивость подразумевает, что растения, принадлежащие к одному виду, можно делить на несколько типов категорий. По В. Н. Сукачеву это:

экотипы (климатипы, эдафотипы, ценотипы) — результат групповой изменчивости;
лузусы — формы, отличающиеся каким-то признаком, но не обладающие особым ареалом и не принадлежащие к определенным экотипам, а могущие встречаться в разных ареалах и условиях среды;
аберрации — редкие резко уклоняющиеся формы;
экады, модификации — ненаследственные формы.

Большое значение имеет закон гомологических рядов, сформулированный Н. И. Вавиловым. Разнообразие форм одного вида или рода можно прогнозировать и у родственных ему видов и родов.

Изучение изменчивости исходных популяций позволяет выбрать наиболее эффективный метод селекции.

При наблюдении за изменчивостью растений важно разграничить влияние среды и наследственности на формирование конкретного фенотипа. Гетерогенность популяций наиболее значительна в области оптимума вида и ниже в экстремальных условиях, однако в экстремальных условиях бывает повышена частота отдельных форм. В изменении отдельных групп признаков могут наблюдаться корреляции

Чем лучше будет изучена внутривидовая изменчивость, её механизмы и особенности в каждом конкретном случае, тем более удачная программа селекции может быть составлена.

За счет чего достигается устойчивость

Каждый из сортов, проявляющих устойчивость к тем или иным болезням и вредителям, получает необходимые ему защитные свойства в ходе целенаправленной и длительной селекционной работы. Подобная работа – одно из самых сложных и трудозатратных направлений в современной селекции. Вызвано это тем, что паразиты и болезни обладают широкой изменчивостью и очень высокой приспособляемостью к изменяющимся условиям среды. Именно по данной причине вывести сорт, полностью невосприимчивый к той или иной болезни – практически невозможно. Можно лишь защитить его от активного воздействия большей части рас (которых иногда насчитывается несколько сотен) определенного возбудителя или вредителя. Кроме этого, за счет быстрой приспособляемости вредителей, практически все сорта с высоким иммунитетом теряют его уже в течение 15 лет, в результате чего ученым приходится продолжать селекцию и выводить все новые сорта.

Сам защитный механизм растений строится на нескольких основных принципах, а именно:

увеличение собственного иммунитета к определенным заболеваниям;
изменение продолжительности периода вегетации с целью защиты растения от «вспышек» вредителей и болезней;
выработка у растений собственных механических средств защиты – увеличении жесткости листьев, количества жестких волосков на листьях и стеблях, изменение структуры защитной кожицы плода (этот фактор наиболее важен при защите от грызущих вредителей).

Следует отметить, что одновременное применение всех этих 3-х методов не всегда возможно, поскольку в некоторых случаях получаемые сорта могут терять пищевые качества из-за огрубения плодов или потери вкуса.

Устойчивость к погодным условиям

Сортовыбор является первым этапом в создании устойчивых к погодным условиям растений. Гомозиготность и мутации играют важную роль в этом процессе. Гомозиготные растения имеют более стабильный генотип, что помогает им лучше переносить изменения в погодных условиях. Мутации могут создать новые гены или изменить существующие, что может привести к появлению растений с повышенной устойчивостью или адаптивностью к конкретным погодным условиям.

Отбор и штаммовый анализ являются важными методами в создании устойчивых растений. Отбор позволяет выделить растения с наилучшей устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям, а штаммовый анализ позволяет идентифицировать гены, ответственные за эту устойчивость.

Важным аспектом в создании устойчивых сортов является также производительность. Селекционеры стараются сохранить или увеличить уровень производительности растений, несмотря на неблагоприятные погодные условия.

Гибридизация и генетика также играют важную роль в селекции устойчивых к погодным условиям растений. Гибридизация позволяет объединить положительные признаки разных растений, создавая новые гибриды с повышенной устойчивостью. Генетические исследования позволяют понять механизмы устойчивости и разработать эффективные стратегии селекции.

Таким образом, селекция растений от повышения урожайности до устойчивости к вредителям включает в себя ряд методов и подходов, направленных на повышение устойчивости к погодным условиям. Основываясь на генетических основах и принципах селекции, селекционеры могут создавать новые сорта растений, способные выживать и производить урожай даже при неблагоприятных погодных условиях.

Создание засухоустойчивых сортов

Для создания засухоустойчивых сортов, селекционеры проводят длительный и тщательный отбор в группе растений на основе их природной устойчивости к засухе, высокой производительности и других важных характеристик.

Генетика и племенное дело играют важную роль в создании засухоустойчивых сортов. Используя штаммовый анализ и сортовыборку, ученым удается выявить гены, ответственные за устойчивость к засухе, и выбрать наиболее приспособленные растения для дальнейшего кроссинга и создания новых сортов.

Мутации могут также играть важную роль в создании засухоустойчивых сортов. Некоторые мутации могут привести к изменениям в растительных организмах, что сделает их более устойчивыми к засухе или поможет им использовать доступную влагу более эффективно.

Для достижения уровня засухоустойчивости, необходимой для коммерческого использования, селекционеры также обращают внимание на гомозиготность сортов. Гомозиготные сорта имеют более стабильную и предсказуемую устойчивость к засухе, что делает их более привлекательными для фермеров

Создание засухоустойчивых сортов является сложной и продолжительной задачей, требующей глубоких знаний и тщательного исследования. Однако, такие сорта могут иметь огромное значение для улучшения сельского хозяйства и повышения продовольственной безопасности в условиях изменяющегося климата.

Выведение морозоустойчивых растений

Производительность растений в холодные периоды может сильно снижаться из-за неблагоприятных погодных условий. Однако благодаря генетическим исследованиям и методам селекции, ученые смогли создать морозоустойчивые гибриды и сорта, которые могут выдерживать низкие температуры и сохранять высокую производительность.

Одним из основных методов в выводе морозостойких растений является гибридизация. Путем скрещивания различных видов и сортов удается выявить и зафиксировать полезные гены, отвечающие за морозоустойчивость. Также, использование мутаций, когда гены подвергаются изменениям, может дать положительный результат, усиливая морозоустойчивость растений.

Важной особенностью морозоустойчивых растений является их гомозиготность, то есть наличие одинаковых аллелей морозоустойчивости по обоим хромосомам гомологичных пар. Это позволяет растениям быть более устойчивыми к неблагоприятным погодным условиям и лучше сохранять свою производительность даже при длительных морозах

Таким образом, отбор и выведение морозоустойчивых растений является важной задачей селекции. Используя знания в области генетики и применяя методы гибридизации и сортовыбора, можно достичь высокой морозоустойчивости растений и обеспечить устойчивый урожай даже в неблагоприятных условиях

Литература[править | править код]

Вавилов Н. И. Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям (сб.) / Отв. ред. Л. Н. Андреев; (Предисл. Л. Н. Андреева, М. В. Горленко); АН СССР, Секция хим.-технол. и биол. наук. М. Наука 1986.
Вавилов Н. И. Проблемы иммунитета культурных растений / Н. И. Вавилов. — Т. IV. — М.; Л.: Наука, 1964.
Вердеревский Д. Д., Иммунитет растений к инфекционным болезням, Кишинев, 1968.
Горленко М. В. Краткий курс иммунитета растений к инфекционным болезням, 2 изд., М., 1962.
Дьяков Ю. Т., Шкаликов В. А. Иммунитет растений. Колос, 2005 (ISBN 5-9532-0328-4).
Курсанова Т. А. Развитие представлений о природе иммунитета растений. М.: Наука, 1988.
Плотникова Л. Я., Иммунитет растений и селекция на устойчивость к болезням и вредителям: Учебник для студентов вузов. КолосС, 2007 (ISBN 978-5-9532-0356-2).
Рубин Б. А. Биохимия и физиология иммунитета растений / Б. А. Рубин, Е. В. Арциховская, В. А. Аксенова. М., 1975. — 320 с.
Сухоруков К. Т. Физиология иммунитета растений. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1952.
Физиология иммунитета растений (сб. статей) М.: Наука, 1968.
Флористика, физиология и иммунитет растений (сб. статей) / Редкол.: Ю. Н. Прокудин (отв. ред.) и др. Харьков: Вища школа, Изд -во при Харьк. ун-те 1981.
Шапиро И. Д. Иммунитет полевых культур к насекомым и клещам / И. Д. Шапиро. Л.: Наука, 1985.

Шаг первый. Модель сорта

При всем различии целей, все сорта лесных древесных должны иметь следующие признаки:

высокую продуктивность по селектируемому признаку в условиях данного региона;
высокую экологическую стабильность для возможно более широкой амплитуды экологических условий;
высокую зимостойкость, а также устойчивость к почвенной и атмосферной засухе;
повышенную устойчивость к ветру, снеговалу и снеголому;
устойчивость к болезням (корневой и стволовой гнили, ржавчине, фузариозу, раковым заболеваниям и т. д.), а также к энтомовредителям.

Для конкретных целей список должен быть дополнен специфическими требованиями. Все эти требования и являются каркасом для модели «идеального сорта».

Увеличение урожайности

Одним из важных методов увеличения урожайности является сортовыбор. Селекционеры проводят штаммовый анализ существующих сортов по различным признакам, таким как уровень урожайности, устойчивость к болезням и вредителям, адаптация к условиям среды и т.д. В результате отбираются самые перспективные сорта, которые являются исходным материалом для дальнейшей селекционной работы.

Одним из направлений в селекции растений для повышения урожайности является племенное дело. В процессе племенного дела используются методы искусственного опыления, воздействия химических веществ на процессы генетической изменчивости, а также методы биотехнологии для получения новых гибридов и мутантов с желаемыми признаками.

Генетика также играет важную роль в увеличении урожайности. Изучение генов, их функций и взаимодействия позволяет оптимизировать процессы развития и роста растений. Анализ генетического материала позволяет определить наличие или отсутствие определенных генов, которые отвечают за высокую производительность. Также генетика позволяет достичь гомозиготности растения, что повышает его стабильность и способность к достижению высоких показателей выхода продукции.

В целом, увеличение урожайности вызывает большой интерес у селекционеров и исследователей, и научные исследования в этой области продолжаются. Разработка новых сортов с высокой производительностью и устойчивостью к вредителям позволит повысить уровень сельскохозяйственного производства и обеспечить продовольственную безопасность населения.

Подбор сортов

Благодаря развитию племенного дела и генетики, селекционеры получили возможность проводить отбор и селекцию более эффективно. Основными критериями, учитываемыми при подборе сортов, являются производительность, устойчивость к болезням и вредителям, энергетическая эффективность и экологическая адаптация.

Методы подбора сортов	Описание
Мутации	Используются природные или искусственно вызванные мутации для получения растений с новыми или улучшенными свойствами.
Отбор	Из богатого генетического разнообразия выбираются и размножаются особи с желаемыми признаками.
Штаммовый анализ	Используется для выявления различий между штаммами и оценки их пригодности для конкретных условий.
Сортовыбор	Определяется по результатам сравнительного испытания сортов и выбору наиболее высокопроизводительных и адаптированных к условиям области.

Таким образом, подбор сортов является сложным и многогранным процессом, требующим глубоких знаний и опыта в области селекции растений. Результатом этого процесса являются селекционные линии и сорта, которые обладают желаемыми свойствами и способствуют повышению урожайности и устойчивости к вредителям.

Улучшение генетических характеристик

Племенное дело представляет собой систематическую работу по отбору наиболее ценных особей в популяции растений с целью сохранения и улучшения их генотипических свойств. Часто используется в период гомозиготности, чтобы сохранить полезные генетические комбинации.

Штаммовый анализ позволяет определить генетическую информацию о каждом штамме растений. Это помогает выделить наиболее продуктивные и устойчивые к вредителям штаммы и использовать их для создания новых сортов.

Мутации также играют важную роль в улучшении генетических характеристик растений. При мутации происходит изменение генетической информации, что может привести к возникновению новых признаков и свойств. Такие мутанты могут быть использованы в дальнейшей работе по созданию сортов с повышенной производительностью или устойчивостью к вредителям.

Генетика является основой селекции растений. Изучение генетических процессов, передачи наследственности и работы генов позволяет улучшить генетические характеристики растений с помощью гибридизации и отбора. Применение генетических знаний позволяет создавать новые сорта с оптимальными комбинациями генов для достижения высокой производительности и устойчивости к вредителям.

Метод	Описание
Племенное дело	Систематический отбор ценных особей
Штаммовый анализ	Определение генетической информации о штаммах
Мутации	Изменение генетической информации для появления новых признаков
Генетика	Изучение генетических процессов и работы генов
Гибридизация	Создание новых сортов путем скрещивания растений
Отбор	Выбор наиболее подходящих растений на основе генетических характеристик
Гомозиготность	Сохранение полезных генетических комбинаций

Методы селекции растений

Селекция растений – это процесс выбора и разведения растений с желательными генетическими свойствами. Для достижения желаемых результатов селекция растений использует различные методы и техники. Вот некоторые из них:

Селекция по отбору

Этот метод основан на выборе растений с наиболее желательными признаками и использовании их для разведения следующего поколения. Например, если мы хотим получить растение с большими плодами, мы выбираем растения с самыми крупными плодами и используем их семена для посева следующего поколения. Таким образом, с каждым поколением мы улучшаем желаемый признак.

Селекция по гибридизации

Гибридизация – это скрещивание двух растений с разными генетическими свойствами для создания потомства с комбинированными характеристиками обоих родителей. Этот метод позволяет получить новые сорта с улучшенными признаками, такими как урожайность, устойчивость к болезням и вредителям, адаптация к различным условиям выращивания и т. д.

Селекция по мутациям

Мутации – это случайные изменения в генетическом материале растений. Некоторые мутации могут привести к появлению новых полезных признаков. Селекция по мутациям включает отбор растений с мутациями, которые дают желаемые свойства, и использование их для разведения новых сортов.

Селекция по тканевой культуре

Тканевая культура – это метод разведения растений из клеток или тканей в искусственных условиях. Этот метод позволяет получить большое количество генетически однородных растений за короткий период времени. Тканевая культура используется для разведения растений с желаемыми признаками, таких как устойчивость к болезням или способность к быстрому росту.

Молекулярная селекция

Молекулярная селекция – это метод, основанный на изучении генетической информации растений и использовании молекулярных маркеров для отбора растений с желаемыми генетическими свойствами. Этот метод позволяет более точно и эффективно выбирать растения с нужными признаками.

Все эти методы селекции растений имеют свои преимущества и ограничения, и часто используются в комбинации для достижения наилучших результатов. Они позволяют создавать новые сорта растений, которые лучше адаптированы к различным условиям выращивания, более устойчивы к болезням и вредителям, а также обладают высокой урожайностью и качеством.

Пшеница

Клеточная и тканевая селекция базируется на культивировании в стрессовых условиях in vitro каллусных и суспензионных клеток. Однако клетки, прошедшие цикл селекции in vitro, как правило, частично или полностью теряют способность к морфогенезу. Получение устойчивых растений к стрессовому фактору является необходимым и главным условием селекционного процесса. Поэтому изучение влияния генотипа, состояния первичного экспланта и гормонального состава питательной среды на процесс каллусогенеза и морфогенеза, является первостепенной задачей при проведении работ по клеточной селекции. Для пшеницы эти работы являются особенно актуальными, что объясняется большой зависимостью регенерационного потенциала ее клеток и тканей от генотипа и продолжительности их культивирования in vitro (Сидоров, Моргун, Логвиненко, 1988, Шаяхметов, Иштерякова, Хабирова, 1988).

Для злаков источником индукции каллуса, способного к регенерации растений, могут быть апикальные меристемы, мезакотиль проростка, зрелые и незрелые зародыши, незрелые соцветия, интеркалярная меристема листа, микроспоры. Среди перечисленных эксплантов пока только незрелые зародыши могут быть с успехом использованы для индукции каллусной ткани, как надежной системы получения растений-регенерантов.

Впервые о регенерации растений в культуре незрелых зародышей сообщил Grenn в 1975 году и с тех пор этот эксплант стал одним из наиболее часто используемых в работе со злаками (Иванов, 2001). В первую очередь это относится к пшенице, овсу, ячменю, тритикале, для которых получены фертильные растения-регенеранты в культуре незрелых зародышей.

. Особенности каллусогенеза и морфогенеза различных генотипов.

Необходимым условием использования каллусных клеток с целью повышения генетического разнообразия и улучшения сельскохозяйственных культур является их способность к регенерации растений

Поэтому на первом этапе работы по клеточной селекции особое внимание следует уделять изучению образования каллусной ткани и зависимости этого процесса от генетических и физиологических факторов

Зрелые и незрелые зародыши 8 исследуемых генотипов пшеницы культивировали на модифицированной питательной среде Мурасига и Скуга, содержащей 2,4-Д в концентрации 2 мг/л (табл. 6). Эта среда была выбрана в качестве базовой, универсальность которой экспериментально доказана различными авторами для получения каллусной ткани из зародышей злаковых культур (Еаттатохоттам, 1991, Диас, 1994, Нгуен Тхи Ли Ань, 1995, Иванов, 2001).

Наши исследования показали, что под влиянием 2,4-Д клетки зрелого и незрелого зародыша неорганизованно делятся, образуя каллусную ткань, состоящую из рыхлых, оводненных и более плотных, структурированных участков с выраженными меристематическими очагами (Рис.1). Независимо от возраста первичного экспланта наблюдалось развитие зародышей в проростки. Причем в случае использования зрелых зародышей этот процесс происходил более

Этапы селекции растений

Методы селекции растений претерпели множество изменений с тех пор, как они были начаты 9000-1000 лет назад. Современный метод селекции растений осуществляется в следующие этапы:

Изменчивость лежит в основе всех методов разведения. Первый шаг включает в себя сбор растений или семян для всех возможных аллелей для всех генов в данной культуре, которая известна как зародышевая плазма. В эту коллекцию входят даже дикорастущие сорта и родственники культивируемых видов.
Оценка и отбор родительских растений. Зародышевая плазма оценивается для отбора родительских растений с желаемыми характеристиками. Сочетание этих характеристик ожидается в гибридном потомстве. Например, растительная культура с высоким содержанием белка может быть выбрана для скрещивания с растением с более высокой устойчивостью к болезням.
Перекрестная гибридизация между выбранными родителями. На третьем этапе родители подвергаются перекрестной гибридизации для получения чистых линий потомства. Это утомительная и трудоемкая практика, осуществляемая обычным способом внесения пыльцы с одного растения на рыльце другого. Несмотря на затраченный труд, только одно или два потомства из нескольких сотен демонстрируют желаемое сочетание характеристик.
Отбор и тестирование превосходных рекомбинантов. Затем оценивают развитое потомство, и те, которые обладают желаемой комбинацией характеристик, самоопыляются для достижения гомозиготности.
Тестирование, выпуск и коммерциализация новых сортов. Новые сорта выращиваются на исследовательских полях, где они тестируются на их агрономические характеристики качества, урожайности, устойчивости к болезням и т.д. За этим следует выращивание этих культур на полях фермеров в разных местах страны, которые представляют различные агроклиматические зоны. При успешных результатах посевы выпускаются в коммерческих целях для общественного потребления.

Заключение

Селекция растений – это процесс, направленный на улучшение генетических свойств растений с целью получения новых сортов и гибридов. Она играет важную роль в сельском хозяйстве, позволяя получать более урожайные, устойчивые к болезням и вредителям растения. Методы селекции включают отбор, скрещивание, мутагенез и генетическую инженерию. Однако, селекция также имеет свои ограничения и проблемы, такие как потеря генетического разнообразия и возможность возникновения нежелательных эффектов. В целом, селекция растений является важным инструментом для улучшения сельскохозяйственного производства и сохранения экологического баланса.