Роль генетики в повышении продуктивности растений

Одна из главных проблем современной биологии - увеличение ресурсов для всевозрастающего населения Земли. Почти 60% людей в мире страдают от недоедания, многие просто голодают. По мнению ФАО при ООН, голод может стать главной проблемой человечества.

Количество пахотной земли на человека не увеличивается, а, наоборот, постепенно уменьшается. Чтобы прокормить человечество, необходимо прежде всего повысить продуктивность сельскохозяйственных растений - источника питания человека и корма животных. Наряду с использованием удобрений, мелиорацией, защитой растений от болезней и вредителей весомый вклад в осуществление поставленной задачи должна внести генетика в тесном союзе с селекцией. Генетика - теоретическая основа селекции, она разрабатывает эффективные методы, пути получения новых пород животных и сортов растений.

Повышение продуктивности растенийИспользуемые в практике хозяйственной деятельности растения - результат многовековой деятельности человека. Долгое время селекционеры руководствовались интуицией. Новые возможности открылись после разработки основ генетики. Знание законов Менделя позволило предвидеть наследуемость признаков в практических скрещиваниях.

Другим важнейшим инструментом для селекции явился закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, сформулированный в начале 20-х годов Н. И. Вавиловым. Суть его сводится к тому, что виды, находящиеся в близком родстве, имеют «параллельные ряды» наследственно измененных форм. Поэтому весьма вероятна возможность найти в природе или получить экспериментально необходимые для селекции формы растений.

У различных злаков - пшеницы, ячменя, овса, проса - встречаются наследственные изменения по остистости колоса, окраске, форме и консистенции зерна, скороспелости, холодостойкости. Долгое время у твердой пшеницы были известны только остистые разновидности, в то время как у мягкой наряду с остистыми были и безостые формы. Согласно закону гомологических рядов такой тип был возможен и у твердой пшеницы. И в самом деле Вавилов обнаружил в Абиссинии безостую форму.

А вот другой пример эффективности применения закона Вавилова. У культурной свеклы в каждом плоде-клубочке содержится несколько семян. При посеве из многосемянного клубочка появляется несколько проростков, которые необходимо прорвать руками, оставив один, иначе они погибнут. Чтобы свеклу не прорывать и не затрачивать при этом огромных средств (свекловичная нива только в пашей стране занимает почти 4 млн га!), нужно иметь односемянные клубочки. Отечественнй ученый В. П. Зосимович, исследуя эволюцию свеклы, обнаружил дикие виды, у которых плоды состоят только из одного семени. Был сделан вывод о возможности существования односемянных форм и у культурного вида свеклы. И такие растения были получены. В дальнейшем селекционеры создали высокопродуктивные сорта односемянной свеклы, применение которых позволило возделывать свеклу по индустриальной технологии без затрат ручного труда.

Селекция, как правило, строится па основе целенаправленного отбора качественно лучших особей. В селекционный процесс вовлекается все разнообразие наследственной изменчивости сортов и видов. С целью более широкого использования возможностей при выведении новых сортов растений Вавилов разработал ботанико-географический метод. Он установил восемь центров происхождения культурных растений, в которых сосредоточен основной генетический потенциал разнообразия форм в природе.

Очень долго селекционеры использовали при создании исходного материала огромный резерв комбинативной изменчивости, появляющейся в результате эколого-географических скрещиваний растений в пределах вида, а также представителей разных видов. Значительное разнообразие практически ценных форм было получено после разработки методов искусственного мутагенеза. Используя различные виды радиационного излучения и огромный арсенал химических соединений, удалось,повысить частоту наследственной мутационной изменчивости в сотни и даже тысячи раз. Среди большого количества вновь возникших форм, часто уродливых, появляется много полезных мутантов.