Выведение гетерозисной кукурузы получение чистых линий гороха обработка растений колхицином

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 21.09.2024

Повторение. Письменная работа с карточками на 10 мин.

1. Охарактеризуйте первый этап селекции, раскройте его сущность.

2. Что вам известно о происхождении домашних животных?

3. Каков вклад Н. И. Вавилова в развитие селекции в России?

В связи с наличием большого выбора фильмов и необходимости их использования на уроке, работу с карточкой у доски и тестирование целесообразно на данном уроке не проводить.

Устное повторение (10 мин.).

Изучение нового материала. Объяснение с помощью фрагментов фильмов, диафильма, кодограммы.

Основные методы селекции растений. Основными методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

1. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

2. Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи.

3. Естественный отбор в селекции играет определяющую роль. На любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

4. Инбридинг используют как один из этапов повышения урожайности. Для этого проводят самоопыление перекрестноопыляемых растений на протяжении 3—5 лет для получения чистых линий. У гибридов многие рецессивные неблагоприятные гены при этом переходят в гомозиготное состояние, и это приводит к снижению их жизнеспособности, урожайность падает. Широко используется инбридинг для получения гетерозисных семян кукурузы. При этом срывают метелки с выбранных растений и, когда появляются рыльца пестиков, их опыляют пыльцой этого же растения. Чтобы не попала пыльца от других растений, бумажными изоляторами предохраняют соцветия. Таким образом получают несколько чистых линий на протяжении ряда лет, а затем скрещивают чистые линии между собой и подбирают такие, которые дают максимальный эффект гетерозиса — жизненной силы, при котором потомство дает максимальную прибавку в урожае.

Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии — тем больший эффект гетерозиса, и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%.

AAbbCCdd х aaBBccDD

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования иногда гетерозиготное состояние по одному или нескольким генам дает гибриду превосходство над родительскими формами по массе и продуктивности Но начиная со второго поколения эффект гетерозиса затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

5. Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Рассмотрим, как это практически выполняется при создании новых сортов пшеницы. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

6. Очень перспективен метод получения полиплоидов, у растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются аутополиплоиадами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становится тетраплоидными.

7. Отдаленная гибридизация — скрещивание растений, относящихся к разным видам. Но отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не конъюгируют) и не образуются гаметы.

В 1924 году советский ученый Г. Д. Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида в диплоидном наборе было 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные хромосомы не конъюгировали, гибрид был стерильным.

С помощью колхицина Г. Д. Карпеченко удалось удвоить хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе редечные (8 + 8) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (8 + 8) с капустными. Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

8 Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений, что использовал в своей работе еще И. В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

9. Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций, сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Многие методы селекции растений были предложены И. В. Мичуриным. С помощью метода ментора И. В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества; или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И. В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах, повышается их морозостойкость.

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.

Приложение 1. Кодограмма к уроку

Тема: Основные методы селекции растений. § 35—36

Отбор и гибридизация

1. Массовый отбор для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник).

2. Индивидуальный отбор для самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). Потомство гомозиготное, чистая линия.

Гибридизация: аутбридинг — неродственное и инбридинг — близкородственное скрещивание.

3. Инбридинг — самоопыление перекрестноопылителей, затем подбирают такие, которые дают максимальный эффект гетерозиса.

Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами, Гтотеза доминирования: чем больше доминантных генов, тем больший эффект гетерозиса и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. Гипотеза сверхдоминирования: иногда гетерозиготы превосходят родительские формы.

4. Перекрестное опыление самоопылителей — сочетаются свойства различных сортов.

5. Полиплоидия. Для получения полиплоидов проростки обрабатывают колхицином.

6. Отдаленная гибридизация — скрещивание растений, относящихся к разным видам.

В 1924 г. Г. Д. Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид редьки (2n = 18) и капусты (2n = 18). У гибрида 9 редечных и 9 капустных хромосом, стерилен. С помощью колхицина получен плодовитый полиплоид (36 хромосом).

Так получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др.

7. Использование соматических мутаций.

8. И. В. Мичурин: сначала акклиматизация (—), затем — управление доминированием, метод ментора, гибридизация географически удаленных форм и др.

Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

С

Н.И.Вавилов

(1887 — 1943)
елекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

изучения сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас культуры;
влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
изучения наследственной изменчивости;
знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;
особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей;
стратегии искусственного отбора.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов. Но с позиций лысенковщины, занявшей в то время руководящие позиции в биологической науке России и считавшей, что определяющую роль в создании новых форм играет окружающая среда, эта коллекция была не нужна. Работы по пополнению коллекции были прекращены.

В настоящее время коллекция пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

Н.И.Вавилов установил центры происхождения культурных растений, где находится наибольшее видовое и сортовое многообразие культурных растений.

Центры происхождения культурных растений (по Н.И.Вавилову).

6. Центральноамериканский
7. Южноамериканский

Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии

Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань
Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия
Страны по берегам Средиземного моря
Абиссинское нагорье Африки
Южная Мексика

Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. (20% культурных растений)

Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений)

Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений)

Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго

Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник
Картофель, ананас, хинное дерево.

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации, именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводится искусственный отбор и селекция растений.

41.2. Основные методы селекции растений

Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

1. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

2. Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. У любой особи тысячи генов, и так как происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.

3. Естественный отбор в селекции играет определяющую роль. На любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

4. Инбридинг используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений, например, для получения чистых линий кукурузы. При этом подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса — жизненной силы, образуют початки более крупные, чем початки родительских форм. От них получают чистые линии — на протяжении ряда лет, производят принудительное самоопыление — срывают метелки с выбранных растений и, когда появляются рыльца пестиков, их опыляют пыльцой этого же растения. Изоляторами предохраняют соцветия от попадания чужой пыльцы. У гибридов многие рецессивные неблагоприятные гены при этом переходят в гомозиготное состояние, и это приводит к снижению их жизнеспособности, к депрессии. Затем скрещивают чистые линии между собой для получения гибридных семян, дающих эффект гетерозиса.

Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии — тем больший эффект гетерозиса, и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30% (рис. 339).

А

Рис. 339. В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа чистые линии родительских форм.
АbbCCdd x aaBBccDD
F₁ AaBbCcDd
Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования: иногда гетерозиготное состояние по одному или нескольким генам дает гибриду превосходство над родительскими формами по массе и продуктивности. Но начиная со второго поколения эффект гетерозиса затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.
Аа х Аа

АА 2Аа аа
5. Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Рассмотрим, как это практически выполняется при создании новых сортов пшеницы. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

иды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются аутополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становится тетраплоидными (рис. 340).

Рис. 340. Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.

В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида в диплоидном наборе было 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные хромосомы не конъюгировали, гибрид был стерильным.

С

Рис. 341. Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида.
помощью колхицина Г.Д.Карпеченко удалось удвоить хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), (рис. 341) пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а

затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

8. Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений, что использовал в своей работе еще И.В.Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

9. Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций, сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Многие методы селекции растений были предложены И.В.Мичуриным. С помощью метода ментора И.В.Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества; или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В.Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах, повышается их морозостойкость.

41.3. Основные методы селекции животных

Создание пород домашних животных началось вслед за их приручением и одомашниванием, которое началось 10-12 тыс. лет назад. Содержание в неволе снижает действие стабилизирующей формы естественного отбора. Различные формы искусственного отбора (сначала бессознательный, а затем методический) приводят к созданию всего многообразия пород домашних животных.

В селекции животных, по сравнению с селекцией растений, есть ряд особенностей. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой. Оценка качеств самцов, которые внешне у них не проявляются (яйценоскость, жирномолочность), оцениваются по потомству и родословной. Во-вторых, у них часто поздняя половозрелость, смена поколений происходит через несколько лет. В-третьих, потомство немногочисленное.

Основными методами селекции животных являются гибридизация и отбор. Различают те же методы скрещивания — близкородственное скрещивание, инбридинг, и неродственное — аутбридинг. Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии. Отбор у животных проводится по экстерьеру (определенным параметрам внешнего строения), т.к. именно он является критерием породы.

1. Внутрипородное разведение: направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы. В племенных хозяйствах ведутся племенные книги, отражающие родословную, экстерьер и продуктивность животных за много поколений.

2. Межпородное скрещивание используют для создания новой породы. При этом часто проводят близкородственное скрещивание, родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, это помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами. Инбридинг сопровождается жестким постоянным отбором, обычно получают несколько линий, затем производят скрещивание разных линий.

Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней — украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами-производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены чистые линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, по выносливости — от украинских свиней.

3. Использование эффекта гетерозиса. Часто при межпородном скрещивании в первом поколении проявляется эффект гетерозиса, гетерозисные животные отличаются скороспелостью и повышенной мясной продуктивностью. Например, при скрещивании двух мясных пород кур получают гетерозисных бройлерных кур, при скрещивании беркширской и дюрокджерсейской пород свиней получают скороспелых свиней с большой массой и хорошим качеством мяса и сала.

4. Испытание по потомству проводят для подбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (молочность и жирномолочность быков, яйценоскость петухов). Для этого производителей-самцов скрещивают с несколькими самками, оценивают продуктивность и другие качества дочерей, сравнивая их с материнскими и со среднепородными.

5. Искусственное осеменение используют для получения потомства от лучших самцов производителей, тем более что половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота любое время.

6. С помощью гормональной суперовуляции и трансплантации у выдающихся коров можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других коров, эмбрионы так же хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.

7. Отдаленная гибридизация, межвидовое скрещивание, известно с древних времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом — мула, который отличается выносливостью и долгожительством. Но иногда гаметогенез у отдаленных гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары, могут пастись высоко в горах, а, как мериносы, дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного крупного рогатого скота с яками и зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид — бестер, хорька и норки — хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасем.

41.4. Селекция микроорганизмов. Биотехнология

Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Но и здесь есть свои особенности. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении. Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), но очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.

В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов. С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.

Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы. В настоящее время разработаны методы получения марганца, меди, хрома при разработке отвалов старых рудников с помощью бактерий, где обычные методы добычи экономически невыгодны.

Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

Рис. 342. Образование рекомбинантных плазмид.

Второй путь — синтез гена искусственным путем. Для этого используются иРНК, с помощью фермента обратная транскриптаза на иРНК синтезируется ДНК.

1. Это дает возможность с помощью клеточных культур получать ценные вещества. Например, культура клеток женьшеня нарабатывает биологически активные вещества.

2. С другой стороны, можно размножить эти растения в пробирках, помещая клетки в определенные питательные среды. Так можно размножать редкие и ценные растения. Это позволяет создавать безвирусные сорта картофеля и других растений.

4. Интересен метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки. Таким способом возможно клонирование животных, получение генетических копий от одного организма. В настоящее время получены клонированные лягушки, получены первые результаты клонирования млекопитающих.

5. Возможно слияние эмбрионов на ранних стадиях, создание химерных животных. Таким способом были получены химерные мыши при слиянии эмбрионов белых и черных мышей, химерное животное овца-коза.

Тесты по биологии 11 класс. Тема: "Селекция"

Правильный вариант ответа отмечен знаком +

1. В основе селекции как науки лежит концепция _____________ теории Ч. Дарвина:

1) Наследственной изменчивости

2) Естественного отбора

+3) Искусственного отбора

4) Борьбы за существование

2. Для чего нужен инбридинг?

1) Получение чистых линий

2) Преодоление нескрещиваемости

+3) Усиление проявления рецессивного признака в гомозиготном состоянии

4) Получение гетерозисных гибридов

3. Как называется метод селекции животных, изображенный на рисунке?

4. На каких рисунках изображен результат гетерозиса?

5. Межвидовые (межродовые) гибриды чаще всего оказываются:

+1) Бесплодными из-за нарушения процессов гаметогенеза

2) Весьма плодовитыми

3) Плодовитыми в пределах нормы

4) Плодовитыми в зависимости от внешних факторов

6. К традиционным методам селекции не относится:

+3) Генная инженерия

7. К кому применим термин "штамм"?

1) Гибридным растениям

2) Гибридным животным

+3) Культивированным микроорганизмам

4) Ко всем живым существам

8. В результате применения клеточной инженерии создается:

+2)Новая культура клеток или тканей

9. Какая закономерность объединяет эти рисунки?

1) Правило единообразия гибридов первого поколения

2) Закон расщепления

+3) Закон гомологических рядов наследственной изменчивости

4) Закон независимого наследования признаков

тест 10. Межлинейное скрещивание в селекции растений подразумевает:

+1) Гибридизация растений двух чистых линий, полученных путем самоопыления

2) Гибридизация растений двух линий, полученных путем перекрестного опыления

3) Скрещивание растений разных видов или родов

4) Нет верного ответа

11. Полиплоидные высокоурожайные сорта растений получают путем:

1) Нарушения удвоения клеточного центра (три полюса деления)

+2) Разрушения веретена деления с помощью мутагенов

3) Аномалии образования клеточных мембран

4) Все ответы верны

12. Метод селекции растений, изображенный на рисунке –

1) Межлинейное скрещивание

3) Индивидуальный отбор

13. В результате скрещивания пшеницы с рожью методом ___________получился гибрид "тритикале".

3) Межлинейного скрещивания

+4) Отдаленной гибридизации

14. Какая методика позволяет преодолеть стерильность межвидовых (межродовых) гибридов?

3) Выведение чистых линий

15. В селекции животных не применяется:

+1) Массовый отбор, полиплоидия

2) Инбридинг, аутбридинг

3) Индивидуальный отбор, отдаленная гибридизация

4) Искусственное осеменение, полиэмбриония

16. Овечка Долли – это уникальный пример:

2) Искусственного осеменения

+3) Генетического клонирования

4) Близкородственного скрещивания

17. Технология клонирования заключается в:

1) Удалении ядра из яйцеклетки и трансплантацией его в безъядерную соматическую клетку

+2) Удалении ядра из соматической клетки и трансплантацией его в безъядерную яйцеклетку

3) Стимулировании соматической клетки к дроблению

4) Стимулировании яйцеклетки к дроблению

18. Какой метод используется для получения бройлерных цыплят? На каком явлении он основан?

1) Инбридинг (близкородственное скрещивание), полиплоидия

2) Генная инженерия

+3) Аутбридинг (межпородное скрещивание), гетерозис

4) Искусственный мутагенез

19. Чем селекция микроорганизмов отличается от селекции растений и животных?

+1) Возможность выращивания миллиардов особей на небольшой площади

2) Сложность выявления мутаций в первом поколении из-за диплоидного набора хромосом

3) Высокая вероятность мутаций – 100 мутаций на 1 млн особей по каждому гену

4) Неэффективность применения искусственного мутагенеза вследствие гаплоидности наследственного материала

тест-20. Для получения новых штаммов микроорганизмов не применяется:

Г.Д. Карпеченко в 1924 году обработал колхицином стерильный гибрид капусты и редьки. Колхицин вызвал нерасхождение хромосом гибрида при гаметогенезе. Слияние диплоидных гамет привело к получению полиплоидного гибрида капусты и редьки (капредьки). Эксперимент Г.Д.Карпеченко можно проиллюстрировать следующей схемой.

I.До действия колхицином.

II.После действия колхицином и искусственного удвоения хромосом:

Одной из причин сахарного диабета является недостаток в организме инсулина — гормона поджелудочной железы. Инъекции инсулина, выделенного из поджелудочных желёз свиней и крупного рогатого скота, спасают миллионы жизней, однако у некоторых пациентов приводят к развитию аллергических реакций. Оптимальным бы решением было бы использование человеческого инсулина. Методами генной инженерии ген инсулина был встроен в ДНК кишечной палочки. Бактерия начала активно синтезировать инсулин. В 1982 году инсулин человека стал первым фармацевтическим препаратом, полученным с помощью методов генной инженерии.Основное действие инсулина заключается в снижении концентрации глюкозы в крови. Инсулин увеличивает проницаемость плазматических мембран для глюкозы, активирует ферменты гликолиза, стимулирует образование в печени и мышцах из глюкозы гликогена, усиливает синтез жиров и белков. Кроме того, инсулин подавляет активность ферментов, расщепляющих гликоген и жиры. Таким образом, инсулин оказывает многогранное влияние на обменные процессы практически во всех тканях.

Важным методом селекции является гибридизация (скрещивание). Отдалённая гибридизация заключается в скрещивании разных видов. В растениеводстве с помощью отдалённой гибридизации создана новая зерновая культура — тритикале, гибрид ржи с пшеницей. Классическим примером получения межвидовых гибридов в животноводстве является мулл.

Метод, посредством которого были выведены микроорганизмы для получения и использования в лечебных целях инсулина, гормона роста, интерферона.

Удобными объектами биотехнологии являются микроорганизмы, имеющие сравнительно просто организованный геном, короткий жизненный цикл и обладающие большим разнообразием физических и химических свойств. Этим и занимается новое направление в биотехнологии — генная инженерия. На базе методов генной инженерии в настоящее время уже сформировалась отрасль фармацевтической промышленности, вырабатывающей биологически активные вещества и препараты: инсулин, интерферон, некоторые ферменты и пептидные гормоны.

Человеческий ген, встроенный в геном бактерий, обеспечивает синтез гормона (гормона роста), инъекции которого используются при лечении карликовости и восстанавливают рост больных детей почти до нормального уровня.

Интерферон – защитный белок, вырабатываемый клетками млекопитающих и птиц в ответ на заражение их вирусами. При заражении клетки вирус начинает размножаться. Клетка-хозяин одновременно с этим начинает продукцию интерферона, который выходит из клетки и вступает в контакт с соседними клетками, делая их невосприимчивыми к вирусу. Интерферон не обладает прямым противовирусным действием, но вызывает такие изменения в клетке, которые препятствуют, в том числе и размножению вируса.

Штамм – популяция одного вида выделенная из какого-либо одного источника.Штамм – это генетически однородное потомство микроорганизмов (бактерий, грибов, простейших) или клеток культуры тканей эукариот, обладающее определенными признаками.

В современных условиях развитие общества важное значение имеет интенсификация сельскохозяйственного производства, т.е.получение максимального количества продукции при минимальных затратах. С этой целью создаются высокопродуктивные породы животных и сортов растений, устойчивые к экстремальным условиям среды, к болезням и вредителям, обладающие определёнными необходимыми качествами.

Порода, сорт или штамм — это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определёнными наследственными свойствами.

Аутбридинг – неродственное скрещивание растений или животных, относящихся к разным линиям внутри породы или сорта, к разным сортам или породам и, наконец, к разным видам или родам. Аутбридинг переводит вредные мутации в гетерозиготное состояние, тем самым, оказывая положительное влияние на организм. Нередко аутбридинг сопровождается явлением гетерозиса. Большинство сортов и пород получено в результате многоступенчатого скрещивания, которое длится по нескольку лет.

Полиплоидия, т. е. кратное увеличение числа хромосом в клетках в результате нарушения их расхождения в митозе или мейозе. Соматические клетки таких организмов содержат 3n, 4n, 8n и т. п. хромосом в зависимости от того, сколько хромосом было в гаметах, образовавших этот организм. Полиплоидия часто встречается у бактерий и растений, но очень редко — у животных (тутовый шелкопряд). Полиплоидны три четверти всех культивируемых человеком злаков. Если гаплоидный набор хромосом (n) для пшеницы равен 7, то основной сорт, разводимый в наших условиях, — мягкая пшеница — имеет по 42 хромосомы, т. е. 6n.

Полиплоидные растения имеют более широкую норму реакции и, следовательно, легче приспосабливаются к неблагоприятным условиям внешней среды. Полиплоидные формы известны в декоративном цветоводстве, например, тюльпаны, нарциссы, гладиолусы, имеющие очень крупные цветки.

Гетерозис – явление мощного развития гибридов первого поколения, полученных при скрещивании чистых линий, одна из которых гомозиготна по доминантным, другая – по рецессивным генам. Этот приём применяется для получения как животных гибридов (мул, лошак, циплята-бройлеры, рыба бестер), так и растительных гибридов (длинноплодные типличные огурцы, крупнозёрная кукуруза). У растений при семенном размножении гетерозисные гибриды дают расщепление; при вегетативном – в течение нескольких поколений сохраняют свои свойства. У полиплоидных форм гибридов гетерозис сохраняется и при семенном размножении.

Генная инженерия – искусственное целенаправленное изменение генотипа микроорганизмов с целью получения культур с заранее заданными свойствами.

Основной метод — выделение необходимых генов, их клонирование и введение в новую генетическую среду. Метод включает следующие этапы работы:

выделение гена его объединение с молекулой ДНК клетки, которая сможет воспроизводить донорский ген в другой клетке (включение в плазмиду);
введение плазмиды в геном бактериальной клетки — реципиента;
отбор необходимых бактериальных клеток для практического использования;
исследования в области генной инженерии распространяются не только на микроорганизмы, но и на человека. Они особенно актуальны при лечении болезней, связанных с нарушениями в иммунной системе, в системе свёртывания крови, в онкологии.

Микробиологический синтез – получение микробной массы, богатой белками. Микробную массу выращивают на отходах сельскохозяйственного производства (кочерыжки кукурузы, отходы свекольной промышленности), на продуктах нефтепереработки, на отходах древесины, торфа, опилках, соломе, этиловом и метиловом спиртах. Из одной тонны жидких парафинов нефти микроорганизмы образуют около тонны биомассы.

Получение растений методом культуры клеток и тканей моркови
Корнеплод моркови и группа клеток корнеплода	Выделенные клетки в питательной среде	Деление клеток и

Методы культуры тканей дают возможность получать гаплоидные растения из пыльцевых зёрен или яйцеклеток. Такие растения не способны образовывать гаметы, однако обработка этих растений колхицином даёт возможность получать диплоидные плодовитые растения.

Вегетативное размножение на искусственных питательных средах позволяет почти бесконечно размножать одно растение из маленьких кусочков вегетативных органов. Такой метод размножения применяется для овощных, плодовых и декоративных культур. Современные методы позволяют отбирать не взрослые растения, обладающие теми или иными свойствами, а клетки, из которых потом выращивают полноценные растения.

Таким образом, клеточная инженерия — это направление в науке и селекционной практике, которое изучает методы гибридизации соматических клеток, принадлежащих разным видам, возможности клонирования тканей или целых организмов из отдельных клеток. Одним из распространённых методов селекции растений является метод гаплоидов — получения полноценных гаплоидных растений из спермиев или яйцеклеток. Получены гибридные клетки, совмещающие свойства лимфоцитов крови и опухолевых, активно размножающихся клеток. Это позволяет быстро и в нужных количествах получать антитела.

Этапы генной инженерии:

Получение нужного гена – выделение природного гена (с помощью ферментов рестриктаз), или его искусственный синтез
Извлечение плазмиды из бактериальной клетки
Включение этого гена в молекулу ДНК – переносчика (плазмиду) – получение рекомбинантной ДНК
Введение рекомбинантной ДНК в клетку, где она встраивается в её генетический аппарат
Отбор трансформированных клеток, в геном которых включился переносимый ген

Конструирование новых генетических структур успешно реализуют два направления:

1) пересадка природных генов в ДНК бактерий или грибов;

2) встраивание искусственно созданных генов, несущих заданную информацию.

Генетический аппарат бактериальной клетки представлен одной хромосомой — гигантской кольцевой молекулой ДНК, которая имеет мелкие кольцевые молекулы ДНК — плазмиды (содержат специфические гены). Плазмиды способны размножаться без особого контроля со стороны основной хромосомы. При создании особых условий в одной клетке можно получить тысячи копий плазмиды.

Так же, как и у бактерий, с помощью методов генной инженерии можно изменять и наследственный материал эукариотических организмов. Такие генетически перестроенные организмы называются трансгенными или генетически модифицированными организмами (ГМО).

В природе существует бактерия, которая выделяет токсин, убивающий многих вредных насекомых. Ген, отвечающий за синтез этого токсина, был выделен из генома бактерии и встроен в геном культурных растений. К настоящему времени уже созданы устойчивые к вредителям сорта кукурузы, риса, картофеля и других сельскохозяйственных растений. Выращивание таких трансгенных растений, которые не требуют использования пестицидов, имеет огромные преимущества, потому что, во-первых, пестициды убивают не только вредных, но и полезных насекомых, а во-вторых, многие пестициды накапливаются в окружающей среде и оказывают мутагенное влияние на живые организмы.

Один из первых успешных экспериментов по созданию генетически модифицированных животных был произведён на мышах, в геном которых был встроен ген гормона роста крыс. В результате трансгенные мыши росли гораздо быстрее и в итоге были в два раза больше обычных мышей.

Крупнейший русский учёный — генетик Н.И. Вавилов внёс огромный вклад в селекцию растений. Он установил, что все культурные растения, выращиваемые сегодня в разных регионах мира, имеют определённые географические центры происхождения. Эти центры находятся в тропических и субтропических зонах, т.е. там, где зарождалось культурное земледелие. Он обнаружил, что в определённых районах земного шара сконцентрировано наибольшее разнообразие сортов того или иного культурного растения. Например, для картофеля, сладкого перца, томата и др. максимум генетического разнообразия связан с Южной Америкой. (Андийский или Южноамериканский центр). Н.И.Вавилов пришёл к выводу, что районы максимального разнообразия являются центрами происхождения данной культуры. Исходя из этого, он выделил семь таких центров. В зависимости от дробности подразделения территории сейчас обычно выделяют семь-восемь таких очагов.

В настоящее время установлены и главные центры происхождения домашних животных.

Бестер (по первым слогам слов белуга и стерлядь) гибрид двух видов рыб семейства осетровых, полученный путём искусственного скрещивания белуги. Впервые получен в 1952 году в СССР. Бестер сочетает быстрый рост белуги и раннее созревание стерляди. Длина до 1,8 м, масса до 30 кг. Плодовит.

Растительные продукты — важная часть нашего рациона. Большую часть калорий человек получает из пшеницы, риса и кукурузы. Остальное приходится на менее популярные культуры: рожь, овес, фасоль, чечевицу и еще сотни других. Всем этим растениям постоянно угрожают вредители и болезни, а изменение климата только усугубляет ситуацию. На защиту продовольственного изобилия встают биологи, генетики и селекционеры. И если раньше их основной задачей было увеличение продуктивности, теперь ученые ищут новые технологические решения, чтобы влиять и на саму проблему — сокращать количество выбросов парниковых газов в процессе выращивания и сбора урожая. В партнерском материале с компанией Bayer N + 1 рассказывает, как селекционеры из разных стран мира решают проблемы продовольственной безопасности.

Урожайные сорта — гибриды с диким предком

В 1973 году Юань вывел первый в мире сорт высокоурожайного риса. Это был гетерозисный гибрид от двух далеких родительских форм — такое скрещивание, в отличие от близкородственного, приводит к увеличению устойчивости и продуктивности потомства.

Гетерозисную пшеницу получали уже в 1920-е годы, но с рисом все было сложнее. Как правило, рис является самоопыляемой культурой, поэтому получение гетерозисных гибридов риса до работ Юаня считалось невозможным. В 1966 году он опубликовал первую статью, которая описывала метод, доказывающий обратное.

Юань предложил использовать растения с цитоплазматической мужской стерильностью. В их митохондриальном геноме есть мутация, которая не позволяет производить пыльцу с мужскими гаметами; женские же гаметы в пестиках у этих растений — нормальные. Это позволяет получать гибриды, выращивая рядом стерильную родительскую линию и производителей пыльцы. Еще одну линию для этого метода нужно поддерживать искусственно для сохранения стерильности.

Дикий рис с мутацией мужской стерильности Юань нашел на острове Хайнань. В 1973 году он получил гибридный рис и собрал урожай подвида Индика примерно на 20 процентов выше лучших сортов. В 1978 году началось массовое производство семян новых растений. С тех пор Юань работал над повышением урожайности гибридного риса и неоднократно побивал собственный (он же мировой) рекорд.

Посевы, которые не боятся засухи

Культурные растения дают более крупные и питательные плоды, чем их дикие предки, но часто проигрывают в устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды. Поэтому для того, чтобы получить более устойчивые растения, ученые часто отправляются в регионы происхождения сельскохозяйственных культур в поисках диких, устойчивых предков культурных растений.

Однако прежде, чем выводить устойчивые сорта и гибриды, полезно определить, от каких неблагоприятных факторов следует защитить культуру в первую очередь. В 2012 году специалисты из фонда CGIAR опубликовали результаты большого исследования по бобовым, в выводе которого значилось: самой большой угрозой чечевице и фасоли в ближайшие десятилетия будет не бедность почв и не вредители, а жара и засуха.

Устойчивость к засухе может быть присуща растениям с более длинными корнями — им легче добраться до воды, а может — растениям, которые быстрее других созревают. В ассортименте селекционеров из CGIAR есть варианты фасоли, которые плодоносят через 60 дней после посева вместо обычных 90. В идеале у засухоустойчивого сорта и корни длинные, и скорость созревания высокая. Именно такие сорта бобовых дали урожай во время страшной засухи 2016 года в Малави, когда обычные сорта значительно снизили урожайность.

Растения, устойчивые к жаре

На рис как на главный источник калорий полагается четверть миллиарда жителей Западной Африки. Но выращивать его на собственной земле они не могут: местные сорта риса, хоть и приспособлены к африканскому климату, почвам, вредителям и болезням, отличаются низкой урожайностью. Более мягкие стебли африканского риса ложатся на землю, когда зерно становится тяжелым, и легко осыпаются — из-за этого фермерам трудно собирать урожай. Поэтому страны Западной Африки импортируют почти весь рис, который потребляют.

Эти виды риса сами по себе не скрещиваются. Чаще всего при оплодотворении пыльцой другого вида не образуются семена. Чтобы получать гибриды разных видов, селекционерам приходится прибегать к довольно сложной технике сохранения зародышей (embryo rescue). Эмбрионы вырезаются вручную и сразу помещаются на питательную среду, что позволяет получать гетерозисные растения при несовместимых скрещиваниях; так получили гибрид риса для Африки.

Согласно мета-исследованию, проведенному Африканским Рисовым Центром в Кот-д'Ивуаре, использование гибридов риса с 2000 по 2014 год улучшило рацион и экономическое положение 8 миллионов человек в 16 странах Африки южнее Сахары.

Томаты под угрозой

Некоторые болезни растений опаснее других. А опаснее всех – новые, устойчивость к которым не успели выработать ни дикие предки культурных растений, ни самые удачные гибриды. Вирус коричневой морщинистости томатов и перцев (ToBRFV), появившийся в 2014 году, относится к таким болезням.

Вирус коричневой морщинистости, покрывающий пятнами листья и уродующий плоды, принадлежит к обширному семейству тобамовирусов. Однако известные гены устойчивости к другим тобамовирусам не смогли защитить растения от новой инфекции. Защитные комбинации генов пришлось искать с нуля; к счастью, сделать это удалось довольно быстро.

Первые версии устойчивых к ToBRFV томатов не могли похвастаться стопроцентной эффективностью. Устойчивость может быть малой, средней и высокой; с малой растение успевает дать первые плоды, но может быть затронуто болезнью – и ее следы появятся на листьях и плодах позднее. Со средней таких следов будет мало или не будет вообще, с высокой — не будет совсем на протяжении всего жизненного цикла растения.

Томаты средней устойчивости к коричневой морщинистости появились на рынке в этом году; компания Bayer выпустила сразу несколько гибридов, включая розовый биф и сливовидные томаты. Распространить устойчивость к новому вирусу сразу на несколько гибридов удалось благодаря обширной библиотеке генетического материала и экспериментальным устойчивым гибридам, которые проявили резистентность к вирусу.

Обогащенные витаминами и минералами зерна

Иногда селекционеры работают не на повышение устойчивости, а на то, чтобы повысить содержание полезных веществ; это называется биофортификацией. Так, в Международном центре улучшения кукурузы и пшеницы (International Maize and Wheat Improvement Center) в Мехико выводят сорта пшеницы и кукурузы, зерно которых богато цинком.

Почти все работы центра выполняются методами традиционной селекции, но с использованием аналитических методов, которые позволяют скрещивать растения не вслепую, а ориентируясь на генетические данные и молекулярные маркеры высокого содержания цинка в зерне. Таких маркеров известно несколько десятков. Генов, которые отвечают за усвоение и хранение цинка, тоже немало; ученые еще только начинают понимать, какие комбинации заставляют растение накапливать цинк в больших количествах и запасать его в зернах.

Генотипы пшеницы и кукурузы, у которых можно найти гены, отвечающие за содержание цинка, в Центре ищут методом полногеномного поиска ассоциаций. Исследования указали на то, что нужные аллели могут быть найдены у разных сортов пшеницы, риса, ячменя и диких злаков из рода Brachypodium.

Бороться с недостатком микроэлементов можно с помощью пищевых добавок, но обогащать зерно надежнее: в отличие от добавок, оно гарантированно становится частью рациона. По той же причине зерна биофортифицированных сортов оказываются лучшим средством борьбы с недостатком минералов, чем удобрения, которые можно использовать для дополнительного насыщения зерна микроэлементами. Доказано, что употребление мучных продуктов из обогащенных цинком зерен укрепляет здоровье детей и беременных женщин.

Гибриды, которые не боятся гусениц

Устойчивость к вредителям может возникать по разным причинам. Иногда стебли покрываются жестким восковым слоем, как у подсолнечника, устойчивого к огневке; в других случаях листья в местах повреждений быстро зарастают материалом, похожим на пробку – так устойчивые сорта винограда защищаются от филлоксеры. Но чаще всего растения защищаются от вредителей за счет выработки собственных веществ с инсектицидными свойствами; на закрепление генов, кодирующих выработку инсектицидов, чаще всего направлена селекция.

До семидесятых годов селекция устойчивых к вредителям генотипов представлялась очень сложной задачей – в то время более сложной, чем, например, отбор самых продуктивных сортов. За устойчивость к вредителям часто отвечает комплекс генов, более сложный, чем тот, что отвечает за продуктивность; кроме того, вредители одного вида могут использовать разные стратегии поиска и поражения растений.

Развитие технологий чтения и картирования генома в 70-е годы позволило американским селекционерам быстро создать сорта кукурузы, устойчивые к распространенному вредителю – Spodoptera frugiperda, кукурузной совке. Гусеницы совки наносили кукурузным полям огромный вред: они объедали листья и стебли, уничтожали точку роста растений — и те умирали; залезали гусеницы и в початки, проделывая в них многочисленные дырки. Устойчивые к совке сорта кукурузы оказывались для гусениц не такими привлекательными, как их предшественники, или вовсе отпугивали насекомых; многие сорта даже вырабатывали вещества, убивающие совку. Эти сорта и их новые гибриды до сих пор помогают бороться с нашествиями совки — теперь и в Африке.

Пшеница, способная постоять за себя

Самые замечательные сорта культурных растений, выведенных в одной стране, могут быть совершенно непригодны для выращивания в другой — с другим климатом и другим набором болезней и вредителей. Европейские и американские сорта пшеницы, например, плохо подходят для Сибири — местных бедных почв, холодов, засух и короткого лета. Поэтому сибирские поля засевают семенами, которые выводят местные селекционеры. Все они отличаются большой морозостойкостью.

Но вывести один сорт мало; нужно постоянно адаптироваться к новым напастям. В Сибири в последние годы стала актуальна защита от бурой ржавчины — грибного заболевания, поражающего пшеницу. Сорта, устойчивые к этому заболеванию, выводят в Сибирском НИИ растениеводства и селекции ИЦиГ СО РАН.

Для этого используются сорта, которые хорошо показали себя в сибирском климате. Но ограничиваться только местными сортами нельзя — иначе гибриды получатся слабыми. Новые генотипы пшеницы для гибридизации берут из коллекции Всероссийского института растениеводства им. Вавилова — там хранится больше 40 тысяч образцов пшеницы и ее диких родственников.

Селекцию осложняет тот факт, что сорта с генами устойчивости к бурой ржавчине, как правило, оказываются плохо приспособлены к сибирским условиям. Селекционеры отбирают самые урожайные из устойчивых образцов и скрещивают их с популярными сибирскими сортами.

Дальше начинается отбор: из гибридного потомства только часть растений будет иметь нужные свойства. У пшеницы из-за сложности ее генома эта часть обычно бывает небольшой. Для выделения удачных гибридов пшеницу несколько раз пересевают: сначала в теплице, а потом на поле. Еще несколько лет уходит на тестирование перспективного сорта в полях. Выведение нового сорта занимает обычно больше десяти лет.

Стебли, не падающие на ветру

У короткостебельной кукурузы початок стандартного размера, но с укороченным стеблем: обычная кукуруза достигает трех метров в высоту, а короткостебельная отличается укороченными междоузлиями и редко вырастает выше двух. Один из ключевых плюсов меньшего размера — возможность сократить количество удобрений, но получать сравнимый или даже более высокий урожай. Кроме того, умеренная высота защищает кукурузу от полегания и перелома стебля, от которых гибнет до половины урожаев кукурузы. Такой стебель в сочетании с развитой корневой системой делает короткостебельную кукурузу устойчивой к полеганию даже при сильном ветре.

Развитая корневая система делает короткостебельную кукурузу устойчивой и к засухе: длинные корни легче находят воду. Это в свою очередь позволяет сократить расход воды, топлива и человеко-часов на полив.

Следить за состоянием полей короткостебельной кукурузы тоже значительно проще, чем за полями обычной кукурузы: для осмотра полей трехметровых растений фермеры вынуждены поднимать дроны или легкие самолеты, а короткостебельные поля можно обходить пешком.

Наконец, растения короткостебельной кукурузы можно сажать плотнее друг к другу, чем растения обычной, поэтому она нуждается в меньших площадях для сравнимых урожаев; переход на короткостебельные сорта может снизить потребность в распашке новых земель — а значит, и в вырубке лесов.

Читайте также: