Использование дикиХ сородичей культурных растений в сельском хозяйстве: обзор национального опыта и анализ перспектив




страница1/4
Дата12.06.2016
Размер0.67 Mb.
  1   2   3   4
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ дикиХ сородичЕЙ культурных растений в СЕЛЬСКОм ХОЗЯЙСТВЕ: оБЗОР нАЦИОНАЛЬНОГО ОПЫТА И АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВ
Введение
Проблема сохранения и рационального использования растительного биоразнообразия является одной из центральных проблем экологии. По мере усиления антропогенного воздействия на природу, приводящего в конечном итоге к обеднению биологического разнообразия, изучение организации конкретных сообществ и экосистем, а также выработка приемов и методов их вовлечения в хозяйственную деятельность, становится все более актуальным.

За последние 20 лет средняя температура Земли повысилась на 0,8 градусов, что повлекло за собой необратимые явления, существенно отразившиеся на сельском хозяйстве почти всех регионов планеты. В Армении, как в горной стране с уязвимыми экосистемами, отличающейся засушливостью и скудностью водных ресурсов, а также подверженную эрозии, опустыниванию и стихийным бедствиям, следует ожидать особо ощутимых проявлений неблагоприятных последствий глобального изменения климата, в частности: повышение температуры, понижение влажности воздуха, уменьшение атмосферных осадков и .т.п. В таких экстремальных условиях особенно остро встает вопрос повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к неблагоприятным факторам среды.

Таким образом можно константировать, что в настоящее время перед сельскохозяйственной и биологической наукой ставится очень важная задача по изучению уязвимости, адаптационной способности основных сельскохозяйственных культур, а также возможности использования их диких сородичей с целью устойчивого сохранения и обогащения генофонда и совершенствования сортового разнообразия с ценными хозяйственно-техническими показателями и повышенной резистентностью к неблаго­прият­ным факторам среды. Это позволит на небольшой территории Армении сосредоточить уникальные растительные экосистемы, разнообразные по составу и дифференцированые по вертикальной зональности и природным географическим регионам, тем самым сохранив и обогатив пестрый растительный мир Армении.
1. Национальная стратегия в области селекции растений
Стратегические аспекты развития сельского хозяйства отражены в програмном документе «Стратегия устойчивого развития сельского хозяйства» (утвержденного 30 ноября 2006 г.), согласно которому селекция и семеноводство возделываемых в стране культурных растений является одним из приоритетных направлений для развития растениеводства в республике.

Основной акцент в решении проблемы развития селекции ставится на возделывании высокопродуктивных сортов культурных растений, обеспечивающих высокую прибыль фермерским хозяйствам, улучшение структуры посевных площадей, применение современных технологий их возделывания, а также на сохранение и повышение генетического биоразнообразия культурных растений, в том числе дикорастущих сородичей культурных растений.


2. Значимость дикорастущих сородичей культурных растений
Значимость дикорастущих сородичей культурных растений обусловлена рядом причин, в основе которых лежат определенные генетические и физиологические признаки растений этой группы. В результате непрерывного использования в качестве исходного селекционного материала высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных культур, в селекционном генофонде концентрируются гены, полученные из ограниченных источников. Последние, в большинстве случаев, не включают представленные на уровне соответствую­щего вида аллели (пары наследственных задатков) того или иного признака. В связи с этим генетическое разнообразие постепенно снижается, а генетическая база некоторых важней­ших видов растений может оказаться крайне узкой. Фактически генетическая однородность возникает тогда, когда все растения в популяции одного вида имеют сходную генетическую структуру или генотип, и зачастую их адаптация в отношении того или иного неблагоприят­ного фактора среды варьирует в разной степени, что делает сорт-популяции крайне уязви­мы­ми к неблагоприятным факторам среды.

В отличии от культурных сортов, их дикие сородичи обладают более высокой устойчивостью к вредителям, болезням, колебаниям факторов внешней среды, адаптив­ностью к природным катаклизмам.



Среди экономически ценных признаков диких сородичей культурных растений особо следует отметить.

    • Устойчивость к вредителям - к примеру Aegilops tauschii устойчив к наиболее вирулентным рассам Гессенской мушки (Mayetiola destrucor)

    • Устойчивость к болезням - A. speltoides устойчив к наиболее распространенным болезням пшеницы

    • Засухоустойчивость (напр. Aegilops geniculta)

    • Устойчивость к низким температурам

    • Нетребовательность к почвенным условиям

    • Солеустойчивость - Среди дикорастущих сородичей культурных растений своей солеустойчивостью известен вид эгилопса Aegilops ovata

  • Устойчивость (толерантность) по отношению к температурному стрессу - В литературе имеются сведения относительно высокой степени устойчивости Aegilops geniculata к резким колебаниям температурного фактора

  • Цитоплазматическая мужская стерильность (Triticum araratcum)

  • Адаптивность к сложным условиям возделывания (различные типы почв, критические температуры, варьирующее количество осадков

  • Пищевые качества (высокое содержание витаминов, сахара, белков) - К примеру, высокое содержание витамина в томатах обусловлено наличием гена от дикого томата из Перу, отличающегося очень мелкими размерами плодов. Высокая кислотность и повышенное содержание сахара в современных культивируемых ананасах обусловлены генами диких ананасов, обнаруженных в Аргентине, Парагвае и Бразилии. Дикие яблони содержат множество биологически активных веществ и микроэлементов, что представ­ляет огромную ценность для пищевой промышленности, в то время как культурные сорта утратили эти ценные качества своих диких предшественников. Дикие виды красной и черной смородины являются ценными источниками биологически активных фенольных соединений.

Следовательно, использование генов дикорастущих сородичей в селекции культурных растений может повысить устойчивость селекционных сортов к постоянно меняющимся условиям окружающей среды, а также положительно повлиять на повышение содержания питательных веществ и повышение хозяйственно-ценных показателей.
3. Сложности в использовании дикорастущих сородичей в селекции
Однако следует учитывать, что не все дикорастущие сородичи культурных растений, произрастающие в природе, можно вводить в культуру. Возможность использования дикорастущих сородичей в межвидовых и межродовых скрещиваниях обусловлена их принадлежностью к тому или иному генофонду. Первичный генетический фонд (GP – 1) характеризуется тем, что скрещивания между растительными организмами первичного генофонда осуществляются легко, гибриды, полученные в результате скрещиваний-4 фертильны, и трансфер генов легко реализуется. Растительные организмы вторичного генетического фонда (GP – 2) могут скрещиваться с растениями первичного генофонда. Получаемые гибриды, как правило, стерильны, хотя возможны и фертильные гибриды, трансфер генов возможен, но при определенных обстоятельствах. При третичном генетическом фонде (GP – 3), растения могут скрещиваться с растительными организмами первичного генофонда, но все получаемые в результате гибриды стерильны, и для того, чтобы достигнуть позитивных результатов необходимо применение новейших специальных технологий.

Среди других факторов, которые могут осложнить скрещивание диких сородичей с культурными сортами следует отметить разницу в периодах цветения диких и культурных форм, морфологические несоответствия (колоски плотно прижатые, колосковая чешуя плотно прилегает), и т.п.

При использовании диких сородичей в селекционных работах следует также помнить о неудобствах, которые могут проявиться уже после скрещивания. В частности:


  • Гибриды первого поколения (F1) зачастую нежизнеспособны;

  • Гибриды первого поколения (F1) или их потомки часто стерильны в результате отсутствия коньюгации между исходными и чужеродными хромосомами;

  • Нежелательные признаки могут быть переданы от родительских форм гибридному потомству. В частности: низкая урожайность, низкое качество, трудный обмолот, рассеивание (разбрасывание) семян. Чтобы избавиться от нежелательных призна­ков, селекционеры прибегают к обратному скрещиванию с культурной формой, и этот процесс может повторяться многократно. К примеру, одомашненный томат был скрещен с различными дикими видами с целью получения новых сортов с повышенной устойчи­востью к патогенам, нематодам и грибам. Затем полученные фертильные гибриды были скрещены с коммерческими селекционными сортами томата с целью элиминирования гликоалкалоидного токсина, который содержится у всех диких видов томата;

  • Каждое гибридное потомство должно быть протестировано на устойчивость к болезням, вредителям и неблагоприятным почвенно-климатическим условиям;

  • При использовании в качестве доноров ценных признаков диких сородичей культурных растений продолжительность и масштабы селекционного процесса резко возрастают. Иногда гены-носители желанного признака соединены с генами, отвественными за прояв­ление нежелательных признаков. В таких случаях селекционный процесс растяги­вает­ся на много лет.

При попытке прямого внедрения диких сородичей в культуру растениеводы сталки­ваются с проблемaми иного плана. Качества и признаки, которые положителны для дикой попу­ляции и повышают ее адаптивность в прирoдных условиях, могут оказаться нежела­тель­ными при введении этих растений в культуру. Среди таких признаков следует отметить несинхронное прорастание семян, неоднородные качественные показатели, глубокое проник­но­вение корней некоторых корнеплодных растений и т. д.

4. Некоторые особенности использования многолетних дикорастущих сородичей культурных растений
Селекционеры плодовых культур сталкиваются с некоторыми уникальными проблемами, несвойственными другим сельскохозяйственным культурам.

- Продолжительный цикл генерации от 2 до 10 лет, в зависимости от вида, сокращает возможность использования генетических рекомбинаций;

- Долгий ювенильный период связан с выключением из производства дорогой земельной площади и увеличивает последствия ошибки при выборе родителей и метода селекции.

- Большинство видов плодовых поддерживалось в крайне гетерозиготном состоянии и по этому требуются большие популяции сеянцев.

- Полиплоидная природа многих видов плодовых – это усложняющий фактор в генетическом анализе.

- Наконец, вегетативное размножение плодовых культур позволило сохранить навечно некоторые уникальные комбинации, наличие которых было склонно преувеличивать роль случая, а не цели селекции.

Использование дикорастущих сородичей в качестве корневого ментора (привоя) – уникальное применение, практикуемое исключительно для древесных культур. Здесь расте­ние­воды сталкиваются с другими проблемами: трудности срастания, проблемы совмести­мости, степень прочности в зоне прививки, сохранение окулянтов без шипов и побегов, а также качество корневой системы, проявление нежелательных качеств подвоя. В зависимости от вида подвоя часто наблюдаются различия в качестве плодов, в степени роста привоя, сроках расспускания почек, скороплодности и плодоношения.
НАУЧНЫЕ УЧРЕЖДЕНИЯ АРМЕНИИ, ЗАНИМАЮЩИЕСЯ ВОПРОСАМИ СЕЛЕКЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И СМЕЖНЫМИ С НЕЙ ОБЛАСТЯМИ



  1. Основные направления деятельности научно-исследовательских учреждений Армении, занимающихся вопросами селекции сельскохозяйственных культур

  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница