Методе узгоја биљака

Стварање биљних облика отпорних на болести и штеточине

У 30-има. прошлог века Н.И. Вавилов је напоменуо да се проблем стварања сорти усева отпорних на болести може ослободити на два начина: селекцијом у ужем смислу те речи (селекцијом отпорних биљака из постојећих облика) и хибридизацијом (умрежавањем различитих биљака). Методе селекције биљака за имунитет на патогене организме нису специфичне. Они су модификације конвенционалних метода узгоја. Главне потешкоће у стварању имуних сорти су потреба да се истовремено узимају у обзир карактеристике биљака и штеточина које их оштећују. Тренутно се у селекцији отпорности користе све опште прихваћене савремене методе узгојног рада: хибридизација, селекција, као и полиплоидија, експериментална мутагенеза, биотехнологија и генетски инжењеринг.

Једна од главних потешкоћа у узгоју биљака због имунитета је генетска повезаност биљних својстава која одражавају њихову филогенетску историју у природним екосуставима. У процесу спонтаног припитомљавања и формирања високо продуктивних и висококвалитетних биљних облика њихов имунолошки систем је ослабљен. У оним случајевима када се селекција врши без пажње на имунитет, слабљење последњег се дешава у наше време.

Најважнији задатак узгоја, генетике, молекуларне биологије и ентомологије је тражење начина за комбиновање високе продуктивности и других економски вриједних својстава биљака са знаковима њиховог имунитета. Пожељно је да основа имунитета буде полигена.

Питање се најједноставније решава када је могуће изоловати биљке из популације постојеће сорте која је високо имуна на један одређени патоген. За овај избор могу се користити различите селективне методе и аналитичке методе које узимају у обзир хетерогеност сорте сорти..

Приликом израде узгојних програма веома је важан тип опрашивања биљне популације (унакрсна опрашивања, само опрашивање или популација припада интермедијарној групи). Рад на селекцији на имунитету на патоген треба обавити узимајући у обзир следеће факторе: у популацији биљака прве групе, јединица за анализу је једна биљка, а друга је популација (сорта или линија).

Традиционалне методе узгоја у стварању генотипова отпорних на болести и штеточине

Избор. И у природи и у људским узгојним активностима, селекција је главни процес добијања нових облика (формирање врста и сорти, стварање пасмина, сорти). Селекција је најефикаснија у раду са усевима од стране самопрашивача, као и биљака која се вегетативно размножавају (селекција клоном).

У узгоју за отпорност селекција се ефикасно користи и сама по себи (то је главна метода при раду са некротрофичним патогенима), и као компонента селекционог процеса, без којег је, углавном, немогуће ниједна селективна метода. У практичном избору за одрживост користе се две врсте избора: масовна и индивидуална.

Масовни избор је најстарија селективна метода, захваљујући њој су створене сорте такозване народне селекције и још увек је вредан изворни материјал за савремене узгајиваче. Ово је врста селекције у којој се од почетне популације на пољу одабире велики број биљака које испуњавају захтеве за будућу сорту, одмах процењујући скуп својстава (укључујући отпорност на одређене болести). Усјев свих одабраних биљака се комбинује и посеје следеће године у облику једне парцеле. Резултат масовне селекције је потомство укупне масе најбољих биљака одабраних за одређени знак (и).

Главне предности масовног одабира су његова једноставност и могућност брзог побољшања велике количине материјала. Недостаци укључују чињеницу да се материјал изабран масовном селекцијом не може верификовати са потомцима и да се утврди његова генетска вредност, па је стога могуће изолити из популације различите или хибридне вредне облике који су вредни у узгоју и користити их за даљи рад.

Индивидуални избор (родовник) - Један од најефикаснијих савремених метода узгоја за одрживост. Хибридизација, вештачка мутагенеза, биотехнологија и генетски инжењеринг су превасходно добављачи материјала за индивидуалну селекцију - следећа фаза узгојног дела, разликује највредније од добијеног материјала.

Суштина методе је да се од првотне популације изаберу одвојене отпорне биљке, чије се потомство потом размножава и проучава одвојено.

Предност појединачне селекције у односу на масу је могућност провере генетске вредности сваког од одабраних генотипова, за контролу својства у потомству у свим фазама селекцијског процеса. Али да бисте направили сорте из једне одабране биљке овом методом, потребно је пуно времена. Појединачна селекција се често користи као метода селекције за отпорност на некротрофне паразите током брзе процене биљака.

И појединачни и масовни избор могу бити једнократни и за вишекратну употребу.

Један избор користи се углавном у селекцији самооправајућих култура. Једнократни индивидуални избор предвиђа секвенцијалну студију у свим деловима процеса узгоја, која је одабрана једном према одређеним карактеристикама биљке. Масовна селекција једнократне употребе најчешће се и најефикасније користи за лековите сорте у пракси производње семена. Стога га зову и исцељивање.

Вишеструки избор погодније и ефикасније у узгоју усева који су умрежени у опрашивање, њихова делотворност је одређена пре свега степеном хетерозиготичности изворног материјала. Поновним селекцијом маса одржава се отпорност на некротрофе - узрочнике таквих болести кукуруза и сунцокрета као што су фусаријум, сива и бела трулеж итд. Овом методом сорте сунцокрета су високо отпорне на метлу и сунцокрет..

Хибридизација. Тренутно, једна од најчешће коришћених метода у узгоју за отпорност је хибридизација - крижање између генотипова са различитим наследним способностима и стварање хибрида који комбинују својства родитељских облика.

У избору за отпорност на болест, хибридизација је препоручљива и ефикасна ако је барем један родитељски облик носилац наследних фактора који могу пружити генетску заштиту будућој сорти или хибриду од потенцијално опасних сојева и раса патогена.

Као што је раније речено, такви наследни фактори (гени ефективне резистенције) формирани су у центрима повезане еволуције биљака домаћина и њихових патогена. Многи од њих су већ пренесени на култивиране биљке од својих дивљих рођака даљинском хибридизацијом. Сада су познати као гени отпорности култивисаних биљака..

Али неоспорна је чињеница да се данас већина ових гена нашироко користи у узгоју и углавном су изгубили делотворност, превазиђени као резултат променљивости патогена. Стога интраспецифична хибридизација (између биљака исте врсте) у стварању сорти или хибрида отпорних на болести у неким случајевима је неперспективно. Да би постигао позитивне резултате, узгајивач који укључује родитељске облике у крижеве мора бити сигуран у високу ефикасност гена њихове отпорности на популацију патогена болести на месту будућег узгоја сорте (хибрида).

У складу с тим, узгој за отпор постаје све важнији даљинска хибридизација (између биљака из различитих ботаничких својти). Уосталом, биљке дивљих и примитивних врста карактерише најизраженији имунитет. Геноми дивљих сродника култивисаних биљака били су и остају главни природни извор гена отпорности, укључујући сложен имунитет. Укрштавање култивираних биљака постојећих сорти са дивљим растућим врстама обично омогућава повећање имуногенетских својстава. А ако раније употреба даљинске хибридизације није била веома популарна због тешкоћа повезаних с неравнотежом генома родитељског облика, повезаности отпорности са економски непожељним особинама, тада су развијене методе које омогућавају решавање проблема.

Даљинска хибридизација омогућава пренос еколошке пластичности, отпорности на штетне факторе из окружења, болести и друга вредна својства и квалитете са дивљих биљака у културне. На основу удаљене хибридизације створене су сорте и нови облици житарица, поврћа, индустријских и других култура. На пример, извор гена за имунитет пшенице за штетне корњаче, шведске мухе и лисне уши је ендемичан за Кавказу ТритицумдицоццоидесКорн.

Као што показује светска пракса, врло ефикасна врста хибридизације у узгоју самооправајућих култура је одрживост повратни крос (бацкцроссес), када се хибрид укршта са једним од родитељских облика. Ова метода се назива и „поправити“ методу сорти, јер вам омогућава да побољшате одређену сорту једним или другим симптомом који у њој нема (посебно, отпорност на одређену болест). Али треба имати на уму да употреба ове методе не дозвољава прекорачење продуктивности сорте која се „поправља“ (а према захтевима Државне службе за заштиту права биљних сорти Украјине, сорта се не може регистровати ако не премашује стандард у продуктивности).

По правилу, када се давалац отпорности на болест сорти накнадно користи, користи се као облик мајке, а нестабилна, али врло продуктивна сорта (прималац на основу отпорности) користи се као матични облик. Као резултат њиховог укрштања, добивају се хибриди који се поново укрштају са матичним обликом (повратним кросом). Предуслов је да се матични облици за сваки наредни повратни крос одаберу од отпорних хибридних биљака претходног крста које су пронађене на инфективној позадини. Потомство се бира према фенотипу код примаоца. Повратни типови се спроводе све док се генотип и фенотип примаоца готово у потпуности не обнове, а истовремено се стекне отпорност на болест карактеристичну за даваоца.

Повећање ефикасности узгоја биљака за имунитет на штеточине може се постићи коришћењем претходно створене такозване синтетике имунитета (познате, на пример, за кукуруз). Споменута синтетика настала је на основу преласка 8-10 имунолошких линија које су карактерисале различита еколошка пластичност и састав фактора имуности. Многи од синтетике су добар извор за стварање имунолошких линија у даљем развоју једноставних и двоструких хибрида..

Мутагенеза. За разлику од метода хибридизације, оне су прилично напорне и захтевају много година рада да би се постигао коначни резултат, експериментална (вештачка) мутагенеза омогућава за кратко време да повећа варијабилност биљака и да добије мутације отпорности које не постоје у природи.

Експериментална метода (вештачке) мутагенезе заснива се на усмереном деловању на биљке различитих физикалних и хемијских мутагена (јонизујуће, ултраљубичасто, ласерско зрачење, хемикалије), услед којих настају мутације гена (промене у молекуларној структури гена) и хромозомске мутације у биљним организмима хромозомске структуре) или геномске (промене у сетовима хромосома).

Највредније мутације гена у плану селекције, које за разлику од хромосомских не доводе до стерилности полена, неплодности или непрестаних мутантних линија. Генске мутације резистенције најчешће су повезане било са заменом базе у одређеном региону ДНК хромозома, било са његовим губитком, додавањем, кретањем. Као резултат тога, промена генетског кода и, сходно томе, промена физиолошких и биохемијских механизама ћелије, што доводи до инхибиције раста, развоја и репродукције патогена.

Метода вештачке мутагенезе у узгоју за отпорност на болест користи се у многим земљама, али не може се сматрати главном методом за добијање резистентних облика биљака. Ова метода се најефикасније користи при раду на отпорности на културама које се вегетативно размножавају, јер њихово размножавање семенкама изазива тешко цепање потомства услед високог степена хетерозиготичности.