Происхождение культурных растений

Учение о центрах происхождения культурных растений. В 1926—1939 гг. русский генетик и селекционер Н. И. Вавилов с большим коллективом сотрудников в многочисленных экспедициях собрал богатейшую коллекцию, включающую около 250 000 образцов культурных растений из различных регионов земного шара. Сопоставление этих образцов с видовым составом дикорастущей флоры позволило Вавилову выявить мировые очаги (центры происхождения) культурных растений. Географически они совпадают с древними очагами цивилизации, где впервые начались возделывание и селекция растений (рис. 64.1). Каждый из них характеризуется разнообразием определенного вида культур

Индийский очаг является родиной риса, цитрусовых, сахарного тростника; Среднеазиатский — мягкой пшеницы, гороха, бобов; Китайский — некоторых хлебных злаков, гречихи, проса, сои; Переднеазиатский — центром происхождения некоторых видов пшениц и ржи, а также большого количества плодовых культур. Наряду с перечисленными выделяются также Средиземноморский ( родина оливковых деревьев, свеклы, капусты), Абиссинский (Эфиопский), - родина твердой пшеницы, ячменя, кофе. Ю жноамериканский очаг является центром происхождения картофеля, табака, арахиса и ананаса, а южномексиканский – родина кукурузы, какао, перца, фасоли. Подобные же центры происхождения (“очаги одомашнивания”) можно выделить и для различных пород домашних животных. Некоторые растения были введены в прошлом в культуру и вне основных очагов, но число таких видов невелико.

Если ранее считалось, что основными очагами древних земледельческих цивилизаций являлись широкие долины Тигра, Евфрата, Ганга, Нила и других крупных рек, то Вавилов доказал, что почти все культурные растения появились в горных районах тропиков, субтропиков и умеренной зоны.

Местонахождение основных географических центров начального введения в культуру сельскохозяйственных растений связано не только с видовым составом флоры определенных территорий, но и с возникновением древнейших цивилизаций, развитием культуры возделывания земли и появлением обширных, заселенных человеком территорий. Учение о центрах многообразия культурных растений возникло в связи с потребностью в исходном материале для селекции сортов культурных растений. Оно было основано на предположении, высказанном еще Ч. Дарвином, о существовании географических центров происхождения биологических видов.

Теоретические представления Вавилова полностью подтверждаются данными многочисленных археологических исследований.

Методы селекции растений. Традиционным методом селекции плодовых растений является отдаленная гибридизация - скрещивание форм, относящихся к разным видам и родам. Объектами искусственного отбора в этом случае становятся комбинации отдельных генов и хромосом разных видов, а иногда и комбинация целых хромосомных наборов. Благодаря этому открывается возможность совмещать у гибридных организмов свойства родительских форм, далеких как в биологическом, так и в систематическом отношении.

Метод отдаленной гибридизации широко использовался в работах русского садовода и селекционера И. В. Мичурина (им созданы сорта плодовых растений, устойчивые к климатическим условиям средней полосы) и американского селекционера-практика Л. Бербанка. Так, сорта слив, выведенные Бербанком, разводят не только в США, но и в Аргентине, Северной и Южной Африке, Австралии и Новой Зеландии.

Скрещивание при отдаленной гибридизации осуществляется с трудом. Причинами этого может являться, например, несовпадение циклов размножения, несовместимость тканей пыльцевых трубок у опыляемых растений. Для преодоления нескрещиваемости разных видов растений Мичуриным и другими селекционерами был разработан ряд технических приемов.

Метод предварительного вегетативного сближения. Данный метод осуществляется с помощью прививок — приживления побегов одного растения (привой) на другое растение (подвой). Эта манипуляция позволяет изменять химический состав тканей привоя, в том числе в его генеративных органах, и способствовать скрещиваемости видов, увеличивая вероятность прорастания пыльцевых зерен при опылении. Подобным образом удается получить гибриды между обычно не скрещивающимися видами, например гибрид груши и рябины.

Метод посредника. Целью метода является преодоление нескрещиваемости двух видов с помощью третьего (посредника). Так, Мичурин скрещивал монгольский миндаль с полудиким персиком Давида. Полученный гибрид (посредник) скрещивался с культурными сортами персика, которые непосредственно с диким миндалем не скрещиваются. В результате были получены сорта персика, способные плодоносить в средней полосе России.

На основании многолетних экспериментов И. В. Мичурин показал возможность «управления» доминированием у некоторых гибридных форм. Для того чтобы получить гибриды с требуемыми свойствами, он не только тщательно подбирал исходные формы для скрещивания, но и создавал условия, благоприятствующие развитию гибрида в желательном направлении.

Метод ментора (“воспитателя”) заключается в прививке гибрида на одну из скрещиваемых форм. Так, при опылении цветков красноплодной владимирской вишни пыльцой бесплодной черешни Винклера Мичурин получил гибрид с бледно-розовыми плодами. Черенок гибридного растения был привит в крону вишни, после чего стал давать в результате усиления неполного доминирования темно-розовые плоды. При вегетативном размножении этого гибрида был получен сорт “Краса севера”. Метод ментора имеет большое значение в селекции плодовых растений, которые размножают вегетативно, благодаря чему не утрачиваются приобретенные в онтогенезе свойства.

Различные способы отдаленной гибридизации широко применяются в сельскохозяйственной практике и относятся к числу наиболее древних, проверенных временем приемов селекции. Так, многочисленные сорта цитрусовых (апельсинов, мандаринов, грейпфрутов, цитронов и др.) были выведены в регионах с тропическим и субтропическим климатом методами, во многом похожими на те, которыми пользовался Мичурин. В мире широкое распространение получили сорта плодовых, овощных и декоративных растений, выведенные американским фермером и селекционером Л. Бербанком также с использованием отдаленной гибридизации.