Metode uzgoja biljaka

Stvaranje biljnih oblika otpornih na bolesti i štetočine

U 30-ima. prošlog stoljeća N.I. Vavilov je napomenuo da se problem stvaranja sorti usjeva otpornih na bolesti može razriješiti na dva načina: odabirom u užem smislu te riječi (odabirom otpornih biljaka iz postojećih oblika) i hibridizacijom (križanjem između različitih biljaka). Metode selekcije biljaka za imunitet na patogene organizme nisu specifične. Oni su modifikacije konvencionalnih metoda uzgoja. Glavne poteškoće u stvaranju imunoloških sorti su potreba da se istodobno uzmu u obzir karakteristike biljaka i štetočina koji ih oštećuju. Trenutno se u selekciji otpornosti koriste sve općeprihvaćene moderne metode uzgojnog rada: hibridizacija, selekcija, kao i poliploidija, eksperimentalna mutageneza, biotehnologija i genetski inženjering.

Jedna od glavnih poteškoća u uzgoju biljaka zbog imuniteta je genetska povezanost biljnih svojstava koja odražavaju njihovu filogenetsku povijest u prirodnim ekosustavima. U procesu spontanog pripitomljavanja i stvaranja vrlo produktivnih i visokokvalitetnih biljnih oblika njihov je imunološki sustav oslabljen. U onim slučajevima kada se odabir provodi bez pažnje na imunitet, slabljenje potonjeg se događa u naše vrijeme.

Najvažniji zadatak uzgoja, genetike, molekularne biologije i entomologije je traženje načina za kombiniranje visoke produktivnosti i drugih ekonomski vrijednih svojstava biljaka s znakovima njihovog imuniteta. Poželjno je da osnova imuniteta bude poligena.

Pitanje se najjednostavnije rješava kada je moguće izolirati biljke iz populacije postojeće sorte koja je visoko imuna na jedan određeni patogen. Za ovaj odabir mogu se koristiti različite selekcijske metode i analitičke metode koje uzimaju u obzir heterogenost sorte sorti..

Pri izradi uzgojnih programa vrlo je važan tip oprašivanja biljne populacije (unakrsna oprašivanja, samopražnjenja ili populacija pripada međufaznoj skupini). Rad na selekciji na imunitetu na patogen treba izvesti uzimajući u obzir sljedeće čimbenike: u populaciji biljaka prve skupine, jedinica za analizu je jedna biljka, a druga je populacija (sorta ili linija).

Tradicionalne metode uzgoja u stvaranju genotipova otpornih na bolesti i štetočine

izbor. I u prirodi i u ljudskim uzgojnim aktivnostima, selekcija je glavni proces dobivanja novih oblika (formiranje vrsta i sorti, stvaranje pasmina, sorti). Izbor je najučinkovitiji u radu s kulturama od strane samoprašivača, kao i biljaka koje se vegetativno razmnožavaju (selekcija klonom).

U uzgoju za otpornost selekcija se učinkovito koristi i sama (glavna je metoda pri radu s nekrotrofičnim patogenima) i kao sastavni dio selekcijskog postupka, bez kojeg je općenito nemoguće učiniti nijednu selektivnu metodu. U praktičnom odabiru za održivost koriste se dvije vrste odabira: masovna i individualna.

Masovni izbor je najstarija selektivna metoda, zahvaljujući njoj su stvorene sorte takozvane narodne selekcije i još uvijek je dragocjen izvorni materijal modernih uzgajivača. Ovo je vrsta selekcije u kojoj se odabire veliki broj biljaka iz početne populacije na polju koje udovoljava zahtjevima buduće sorte, odmah procjenjujući skup svojstava (uključujući otpornost na određene bolesti). Usjev svih odabranih biljaka kombinira se i sije sljedeće godine u obliku jedne parcele. Rezultat masovne selekcije je potomstvo ukupne mase najboljih biljaka odabranih za određeni znak (i).

Glavne prednosti masovnog odabira su njegova jednostavnost i sposobnost brzog poboljšanja velike količine materijala. Nedostaci uključuju činjenicu da se materijal odabran masovnim odabirom ne može provjeriti s potomstvom i da se utvrdi njegova genetska vrijednost, te je stoga moguće izolirati iz populacije različite ili hibridne vrijedne oblike vrijedne u uzgoju i koristiti ih za daljnji rad.

Pojedinačni izbor (rodovnik) - jedan od najučinkovitijih modernih metoda uzgoja za otpor. Hibridizacija, umjetna mutageneza, biotehnologija i genetski inženjering prvenstveno su dobavljači materijala za pojedinačnu selekciju - sljedeća faza uzgojnog rada razlikuje najvrjednije od dobivenog materijala.

Suština metode je da se od prvotne populacije odaberu odvojene otporne biljke, čije se potomstvo potom razmnožava i proučava odvojeno.

Prednost pojedinačnog odabira u odnosu na masu je mogućnost provjere genetske vrijednosti svakog odabranog genotipa, za kontrolu svojstva u potomstvu u svim fazama selekcijskog postupka. Ali da biste stvorili sorte iz jedne odabrane biljke ovom metodom, potrebno je puno vremena. Pojedinačna selekcija često se koristi kao metoda selekcije za otpornost na nekrotrofne parazite tijekom brze procjene biljaka.

I pojedinačni i masovni odabir mogu biti jednokratni i za višekratnu upotrebu.

Pojedinačni izbor koristi se uglavnom u selekciji samooprašnih usjeva. Jednokratni pojedinačni odabir osigurava uzastopno istraživanje u svim dijelovima procesa uzgoja, koje je odabrano jednom prema određenim karakteristikama biljke. Jednokratni masovni odabir najčešće se i najučinkovitije koristi za ljekovite sorte u praksi proizvodnje sjemena. Stoga se naziva i iscjeljivanje.

Višestruki odabir pogodnije i učinkovitije u uzgoju usjeva za oprašivanje, njihova učinkovitost je određena prvenstveno stupnjem heterozigotičnosti izvornog materijala. Ponovnim odabirom mase održava se otpornost na nekrotrofe - uzročnike takvih bolesti kukuruza i suncokreta kao što su fusarij, siva i bijela trulež itd. Pomoću ove metode sorte suncokreta vrlo otporne na metlu i suncokret.

hibridizacija. Trenutno, jedna od najčešće korištenih metoda u uzgoju za otpornost je hibridizacija - križanje između genotipova s ​​različitim nasljednim sposobnostima i stvaranje hibrida koji kombiniraju svojstva roditeljskih oblika.

U odabiru otpornosti na bolest hibridizacija je preporučljiva i učinkovita ako je barem jedan roditeljski oblik nositelj nasljednih faktora koji mogu pružiti genetsku zaštitu budućoj sorti ili hibridu od potencijalno opasnih sojeva i rasa patogena.

Kao što je ranije spomenuto, takvi nasljedni faktori (geni efektivne otpornosti) formirani su u središtima povezane evolucije biljaka domaćina i njihovih patogena. Mnogi od njih su već preneseni na kultivirane biljke od svojih divljih rođaka daljinskom hibridizacijom. Sada su poznati kao geni otpornosti kultiviranih biljaka..

No neosporna je činjenica da se danas većina ovih gena široko koristi u uzgoju i uglavnom su izgubili učinkovitost, prevladali kao rezultat varijabilnosti patogena. stoga intraspecifična hibridizacija (između biljaka iste vrste), stvaranje sorti ili hibrida otpornih na bolesti u nekim je slučajevima neperspektivno. Da bi postigao pozitivne rezultate, uzgajivač koji uključuje roditeljske oblike u križeve mora biti siguran u visoku učinkovitost gena njihove otpornosti na populaciju patogena bolesti na mjestu budućeg uzgoja sorte (hibrida).

U skladu s tim, uzgoj za otpor postaje sve važniji daljinska hibridizacija (između biljaka iz različitih botaničkih svojti). Uostalom, biljke divljih i primitivnih vrsta karakterizira najizraženiji imunitet. Genomi divljih srodnika kultiviranih biljaka bili su i ostaju glavni prirodni izvor gena otpornosti, uključujući složen imunitet. Ukrštavanje uzgajanih biljaka postojećih sorti s divljim vrstama obično omogućava povećanje imunogenetskih svojstava. A ako ranije upotreba udaljene hibridizacije nije bila vrlo popularna zbog poteškoća povezanih s neravnotežom genoma roditeljskog oblika, povezanosti otpornosti s ekonomski nepoželjnim osobinama, tada su razvijene metode koje omogućuju rješavanje problemskih problema.

Daljinska hibridizacija omogućuje prijenos ekološke plastičnosti, otpornosti na nepovoljne čimbenike okoliša, bolesti i druga vrijedna svojstva i kvalitete s divljih biljaka u one kulture. Na temelju udaljene hibridizacije stvorene su sorte i novi oblici žitarica, povrća, industrijskih i drugih kultura. Na primjer, izvor gena za imunitet pšenice na štetne kornjače, švedske muhe i lisne uši je endemičan za Kavkazu TriticumdicoccoidesKorn.

Kao što pokazuje svjetska praksa, vrlo je učinkovita vrsta hibridizacije u uzgoju samoopravajućih kultura radi održivosti povratni kros (backcrosses), kada se hibrid križa s jednim od roditeljskih oblika. Ova metoda se također naziva i "popraviti" metoda sorti, jer vam omogućuje da poboljšate određenu sortu jednim ili drugim simptomom koji u njoj nema (posebno, otpornost na određenu bolest). No treba imati na umu da uporaba ove metode ne dopušta premašenje produktivnosti sorte koja se „popravlja“ (a prema zahtjevima Državne službe za zaštitu prava na biljne sorte u Ukrajini, sorta se ne može registrirati ako ne premašuje standard u produktivnosti).

U pravilu, kada se davatelj otpornosti na bolest sorti vrši unazad, koristi se kao majčinski oblik, a nestabilna, ali vrlo produktivna sorta (primatelj na temelju otpornosti) koristi se kao roditeljski oblik. Kao rezultat njihovog križanja dobivaju se hibridi koji se ponovno ukrštaju s matičnim oblikom (povratnim križanjem). Preduvjet je da se matični oblici za svaki sljedeći povratni kros odaberu od otpornih hibridnih biljaka prethodnog križa pronađenih na infektivnoj pozadini. Potomci su odabrani prema fenotipu kod primatelja. Povratni presjeci provode se sve dok se primateljev genotip i fenotip gotovo u potpunosti ne obnove, a istodobno se stekne otpornost na bolest karakterističnu za davatelja.

Poboljšanje učinkovitosti uzgoja biljaka za imunitet na štetočine može se postići korištenjem prethodno stvorene takozvane sintetike imuniteta (poznate, na primjer, za kukuruz). Spomenuta sintetika stvorena je na temelju križanja 8-10 imunoloških linija koje karakteriziraju različita ekološka plastičnost i sastav faktora imunosti. Mnogi od sintetike su dobar izvor za stvaranje imunoloških linija u daljnjem razvoju jednostavnih i dvostrukih interlinijskih hibrida..

mutageneze. Za razliku od metoda hibridizacije, one su prilično naporne i zahtijevaju mnogo godina rada da bi se postigao konačni rezultat, eksperimentalna (umjetna) mutageneza omogućava za kratko vrijeme povećanje varijabilnosti biljaka i dobivanje mutacija otpornosti koje nisu prisutne u prirodi.

Eksperimentalna (umjetna) mutageneza temelji se na usmjerenom djelovanju na biljke različitih fizikalnih i kemijskih mutagena (ionizirajuće, ultraljubičasto, lasersko zračenje, kemikalije), kao rezultat toga nastaju mutacije gena (promjene u molekularnoj strukturi gena) i kromosomske mutacije u biljnim organizmima kromosomske strukture) ili genomske (promjene u skupovima kromosoma).

Najvrjednije su mutacije gena u planu selekcije, koje za razliku od kromosomskih ne vode u peludnu sterilnost, neplodnost ili neprestane mutantne linije. Genske mutacije rezistencije najčešće su povezane bilo sa zamjenom baze u određenom području DNK kromosoma, bilo s gubitkom, dodavanjem, kretanjem. Kao rezultat toga, promjena genetskog koda i, sukladno tome, promjena fizioloških i biokemijskih mehanizama stanice, što dovodi do inhibicije rasta, razvoja i reprodukcije patogena.

Metoda umjetne mutageneze u uzgoju na otpornost na bolest koristi se u mnogim zemljama, ali ne može se smatrati glavnom metodom za dobivanje rezistentnih oblika biljaka. Ova se metoda najučinkovitije koristi pri radu na otpornosti s kulturama koje se vegetativno razmnožavaju, jer njihovo razmnožavanje sjemenkama uzrokuje teško cijepanje u potomstvu zbog visokog stupnja heteroroznosti.