Reproducere a plantelor

Ameliorarea plantelor  este un set de metode de creare a soiurilor și hibrizilor de plante cu proprietățile de care oamenii au nevoie, care cresc randamentul și calitatea culturilor.

Ameliorarea plantelor a fost practicată cu succes de om de mii de ani, încă de la începutul civilizației umane. Folosit în întreaga lume de către persoane fizice: grădinari, fermieri și crescători profesioniști în organizații, universități și centre de cercetare.

Potrivit agențiilor internaționale de dezvoltare, este important să se dezvolte noi soiuri de culturi agricole care să aibă randamente ridicate, să fie rezistente la boli, secete și adaptate condițiilor regionale de creștere.

Informații generale

Principalele metode de ameliorare a plantelor sunt selecția în masă și individuală, hibridizarea intraspecifică și la distanță , consangvinizarea , poliploidia și mutageneza experimentală . Pentru plantele cu polenizare încrucișată , se utilizează selecția în masă a indivizilor cu proprietățile dorite. În caz contrar, este imposibil să obțineți material pentru traversarea ulterioară. În acest fel, de exemplu, se obțin noi soiuri de secară . Aceste soiuri nu sunt omogene din punct de vedere genetic. Dacă este de dorit să se obțină o linie pură  - adică o varietate omogenă genetic, atunci se utilizează selecția individuală, în care, prin autopolenizare , se obțin descendenți de la un singur individ cu trăsături de dorit. Prin această metodă au fost obținute multe soiuri de grâu , varză etc.

Pentru a consolida proprietățile ereditare utile, este necesară creșterea homozigozității unui nou soi. Uneori, autopolenizarea plantelor cu polenizare încrucișată este utilizată pentru aceasta. În acest caz, efectele adverse ale genelor recesive pot fi manifestate fenotipic . Motivul principal pentru aceasta este tranziția multor gene la starea homozigotă. În orice organism, genele mutante nefavorabile se acumulează treptat în genotip . Cel mai adesea sunt recesive și nu apar fenotipic. Dar atunci când se autopolenizează, intră într-o stare homozigotă și are loc o schimbare ereditară nefavorabilă. În natură, la plantele autopolenizate, genele mutante recesive trec rapid într-o stare homozigotă și astfel de plante mor, fiind sacrificate prin selecție naturală.

În ciuda efectelor adverse ale autopolenizării, este adesea folosit la plantele polenizate încrucișate pentru a obține linii homozigote („pure”) cu trăsăturile dorite. Acest lucru duce la o scădere a randamentului. Cu toate acestea, apoi se realizează polenizarea încrucișată între diferite linii de autopolenizare și, ca urmare, în unele cazuri, se obțin hibrizi cu randament ridicat care au proprietățile de care are nevoie crescătorul. Aceasta este o metodă de hibridizare interliniară , în care efectul heterozei este adesea observat : hibrizii din prima generație au un randament ridicat și rezistență la efecte adverse. Heteroza este caracteristică hibrizilor de prima generație, care se obțin prin încrucișarea nu numai a liniilor diferite, ci și a diferitelor soiuri și chiar specii . Efectul puterii heterozigote (sau hibride) este puternic doar în prima generație hibridă și scade treptat în generațiile ulterioare. Cauza principală a heterozei este eliminarea manifestării nocive a genelor recesive acumulate la hibrizi. Un alt motiv este combinarea genelor dominante ale indivizilor parentali în hibrizi și îmbunătățirea reciprocă a efectelor acestora.

În ameliorarea plantelor, poliploidia experimentală este utilizată pe scară largă , deoarece poliploidele se caracterizează prin creștere rapidă, dimensiuni mari și randament ridicat. În practica agricolă, sfecla de zahăr triploid , trifoiul cu patru ploid , secară și grâul dur, precum și grâul moale cu șase ploide sunt utilizate pe scară largă. Poliploizii artificiali se obțin folosind substanțe chimice care distrug fusul de diviziune , drept urmare cromozomii duplicați nu se pot dispersa, rămânând într-un singur nucleu. O astfel de substanță este colchicina . Utilizarea colchicinei pentru a produce poliploizi artificiali este un exemplu de mutageneză artificială utilizată în ameliorarea plantelor.

Prin mutageneză artificială și selecția ulterioară a mutanților s-au obținut noi soiuri cu randament ridicat de orz și grâu. Folosind aceleași metode, a fost posibilă obținerea de noi tulpini de ciuperci care produc de 20 de ori mai multe antibiotice decât formele originale. La începutul secolului al XXI-lea, în lume sunt cultivate peste 2.250 de soiuri de plante agricole create prin mutageneză fizică și chimică. Acestea sunt soiuri de 175 de specii de plante, inclusiv soiuri de grâu, rapiță, porumb , orz , soia , orez , roșii , floarea soarelui , bumbac , măr, grapefruit, banane, plante ornamentale . Aceste soiuri sunt cultivate pe scară largă în Europa, Asia, America de Nord și de Sud și Australia [1] .

Când creează noi soiuri cu ajutorul mutagenezei artificiale, cercetătorii folosesc legea seriei omoloage a lui N. I. Vavilov . Un organism care a primit noi proprietăți ca urmare a unei mutații se numește mutant . Majoritatea mutanților au o viabilitate redusă și sunt îndepărtați prin procesul de selecție naturală. Pentru evoluția sau selecția de noi rase și soiuri sunt necesare acele indivizi rare care au mutații favorabile sau neutre.

Una dintre realizările geneticii și reproducerii moderne este depășirea infertilității hibrizilor interspecifici . Pentru prima dată , G.D. Karpechenko a reușit să facă acest lucru atunci când a obținut un hibrid varză-ridiche. Ca urmare a hibridizării la distanță, s-a obținut o nouă plantă cultivată - triticale  - un hibrid de grâu și secară. Hibridizarea de la distanță este utilizată pe scară largă în pomicultura.

Riscuri

Crescătorii au puțin control asupra siguranței soiurilor și hibrizilor rezultați. De exemplu, soiul de cartofi Lenape , dezvoltat în anii 1960, conținea de câteva ori mai multă solanină toxică decât soiurile convenționale [2] [3] [4] .

În procesul de domesticire și selecție ulterioară, nu numai proprietățile pozitive au fost fixate. În special, porumbul în timpul selecției a redus conținutul de grăsime după răspândirea variantei mutante a genei DGAT 1-2 [5] .

Note

  1. ↑ Henk J. Schouten, Evert Jacobsen. Sunt mutațiile la plantele modificate genetic periculoase?  // Jurnalul de Biomedicină și Biotehnologie. - 01-01-2007. - T. 2007 . — ISSN 1110-7243 . - doi : 10.1155/2007/82612 . Arhivat din original pe 8 martie 2021.
  2. ↑ WESLEY FENLON . Cum a devenit otrăvitor cartoful perfect crescut selectiv. Un sfat prietenos: dacă un cartof este verde, nu-l mânca.  (engleză) , Tested.com (26 martie 2013). Arhivat din original pe 12 ianuarie 2014. Preluat la 12 ianuarie 2014.
  3. ↑ Serghei Belkov . Gândacul nu va minți , TRV Nr. 143 (3 decembrie 2013). Arhivat din original la 31 decembrie 2013. Recuperat la 12 ianuarie 2014.  „La sfârșitul anilor 1960, un nou soi de cartofi gustos, Lenape, a apărut pe piață în Statele Unite. ... la câțiva ani după începerea cultivării. Consumatorii au început să se plângă de greață, diaree și alte simptome de otrăvire. ... În căutarea rezistenței împotriva dăunătorilor, crescătorii au reușit să înmulțească producția de solanină din cartofi... dăunătoare omului.”.
  4. ↑ Maggie Koerth-Baker. Cazul cartofului otravitor. Cartoful Lenape, dezvoltat în anii 1960 pentru afacerea cu gustări, a făcut un chip al naibii de fin. Din păcate, era și un fel de toxic.  (engleză) . BoingBoing.net (25 martie 2013). Data accesului: 12 ianuarie 2014. Arhivat din original la 12 ianuarie 2014.
  5. ↑ Yuchao Chai. Validarea polimorfismelor DGAT1-2 asociate cu conținutul de ulei și dezvoltarea markerilor funcționali pentru reproducerea moleculară a  porumbului cu conținut ridicat de ulei . - 2011. - doi : 10.1007/s11032-011-9644-0 . Arhivat din original pe 9 octombrie 2013. : „Pierderea alelei DGAT1-2 cu conținut ridicat de ulei a rezultat probabil din deriva genetică la începutul secolului al XX-lea, când au fost selectate câteva populații de corn Belt Dent pentru dezvoltarea liniilor consangvinizate cu randament ridicat de cereale”.

Literatură