Семена у растений появляются в результате их полового размножения: пыльца мужского растения оплодотворяет яйцеклетку женского растения, которая затем превращается в семя с зародышем нового растения. Оно содержит наследственные признаки обоих родителей.
В дикой природе пыльца переносится с растения на растение одного вида случайным образом. Она распространяется ветром или насекомыми. Такое неконтролируемое распространение пыльцы называется перекрестным опылением и приводит к случайному распределению наследственных признаков. Между отдельными особями, составляющими популяцию, может быть довольно много различий в силе роста, мощности, высоте, плодовитости (способности производить семена), укоренению, стрессоустойчивости и т. д.
Люди воспользовались высокой изменчивостью представителей диких, отбирая растения, которые давали больше плодов и клетчатки, были более питательными, лучше хранились и т. д. На протяжении тысячелетий люди создавали более продуктивные сорта сохраняя семена растений, которые давали больше зерна и имели лучшие вкусовые и физические характеристики.
На улучшение сортов действительно нужно много времени, особенно если цель заключается в создании растений и культур, обладающих самыми разными полезными свойствами. Случайное распределение наследственных признаков редко приводит к появлению растений, идеально сочетающих в себе СРАЗУ НЕСКОЛЬКО таких признаков, как крупный размер семян, устойчивость к болезням, долговечность и хорошие вкусовые качества. Чтобы найти это особенное растение, обладающее практически всеми этими свойствами, нужно быть чрезвычайно удачливыми и работать с очень большим количеством растений.
Селекционеры серьезно продвинулись вперед со времен Грегора Менделя, разработавшего основные принципы генетики на основе экспериментов с горохом, которые он проводил в саду монастыря. Техника под названием гибридизация предусматривает процесс объединения желаемых черт в одной биологической особи. Как же это происходит?
Допустим, у нас есть перекрестноопыляющаяся популяция моркови. Некоторые растения в этой популяции дают по-настоящему хорошую морковь, но они все равно подвержены болезням листьев. Иными словами, эти растения плохо себя чувствуют в период дождей. В этой же популяции есть растения, которые, по всей видимости, лучше переносят болезни листьев, но корнеплоды у них среднего размера. Как бы мы ни старались, мы не можем найти растения с крупными корнеплодами и высокой устойчивостью к болезням листьев.
Отберем из популяции моркови растения с крупными корнеплодами. Пусть эти растения скрещиваются в течение нескольких лет, а мы будем отбирать растения с более крупными корнеплодами, отбраковывая все остальные. В итоге мы получим популяцию растений, в основном имеющих крупные корнеплоды.
То же мы можем сделать с растениями, которые, по всей видимости, хорошо переносят болезни листьев. Посредством отбора самых здоровых растений мы получаем группу особей, листья которых будут оставаться сильными и здоровыми даже в условиях повышенной влажности.
Популяция растений с крупными корнеплодами — это одна селекционная линия, а популяция растений со здоровыми листьями — другая селекционная линия. А теперь пусть эти две линии производят цветы на одном поле, обмениваются пыльцой и дают семена. Из этих семян вырастут гибридные растения с крупными корнеплодами И здоровой листвой. Гибридизация означает объединение признаков родительских популяций, или селекционных линий, в новую гибридную популяцию, или гибридный сорт. (На латыни гибридный сорт первого поколения потомков двух селекционных линий называется Filial 1. Отсюда происходит название «гибрид F1»).
Вследствие тщательного отбора и родственного скрещивания родительские линии более однородны. После соединения двух очень однородных селекционных линий получаются довольно однородные гибриды. Благодаря этому культура в целом демонстрирует предсказуемый рост и равномерное созревание. Это дает преимущества при ее обработке и сборе урожая.
В результате объединения избранных характеристик в одном гибриде улучшенный показатель силы роста (вдвое больше, чем у двух родительских линий вместе взятых). Такое усиленное развитие гибрида обусловливает активный рост растения и повышенный урожай.
Грегор Мендель доказал, что объединенные признаки гибридных особей распадаются, если этим гибридам позволить скрещиваться в рамках процесса, называемого расщеплением. Это следствие случайной перестройки генетического материала в результате полового размножения. Поэтому для долгосрочного производства какого-либо гибридного сорта необходимо поддерживать обе родительские селекционные линии. После каждого скрещивания двух родительских линий воссоздается гибридный сорт, который содержит желаемые черты обоих родителей.
Иногда мы сталкиваемся с критикой гибридизации, главным аргументом которой является то, что фермеры не могут сохранять свои семена, и им приходится ежегодно закупать новые семена гибридного сорта у семеноводческих компаний. Безусловно, это так. Но коммерческие семеноводческие компании не являются эксклюзивными владельцами прав на гибридизацию. Любители, садоводы и коммерческие производители могут применять те же принципы и создавать собственные гибриды. Однако следует знать, что для поддержания селекционных линий, производства гибридов и получения чистых, здоровых семян требуются огромные усилия, много времени и хорошо организованная команда специалистов. Садоводы и производители, которые ценят преимущества высококачественных, продуктивных гибридов, считают, что эти ежегодные затраты полностью оправданы.
В процессе гибридизации используются генетические вариации, существующие в природных популяциях. Путем их отбора мы можем создать несколько разных селекционных линий с необходимыми нам признаками. Смешивая и сопоставляя разные селекционные линии, мы можем воссоздавать эти признаки в разных комбинациях и производить новые гибридные сорта.
Существует несколько методов, которые могут упростить создание инбредных родительских линий и гибридных сортов, в частности ручное опыление (вместо того, чтобы полагаться на насекомых или ветер) и естественные механизмы самонесовместимости или мужская стерильность. Однако в процессе гибридизации используется генетический материал одного биологического вида и не изменяется его геном путем введения в него ДНК других видов.
Гибриды не являются клонами. Гибридная популяция состоит из группы особей, обладающих отдельными основными признаками, при этом они сохраняют значительное количество генетических вариаций. Ведь родительские линии не являются полностью инбредными, а просто сочетают в себе строго отобранные характеристики (обычно 6—7 поколений). Клоны — это особи, полученные в результате вегетативного размножения (картофеля, чеснока, фруктовых деревьев, винограда и т.д.), а гибриды являются результатом полового размножения.
Современной селекции растений способствует углубление знаний об их геноме. К примеру, в компании Bejo используют лабораторное оборудование, с помощью которого можно быстро установить состав генов той или иной особи и определить на ранней стадии роста растений, какие из них обладают интересующим нас признаком. Кстати, это оборудование используется и для изучения вирусов и разработки вакцин.
Благодаря стремительному расширению знаний о геноме растений и доступности автоматизированного аналитического оборудования селикционеры ведущих компаний могут выводить новые сорта, способные успешно развиваться в сложных условиях окружающей среды, имеющие повышенную питательную ценность и улучшенные вкусовые характеристики, а также дающие хорошие урожаи при минимальных затратах.
Вдумчивое и аккуратное применение этих методов будет иметь благоприятный для всех результат.
Благодарим за предоставленные материалы компанию Bejo Russia.
