Свежие комментарии

Селекция хлебных растений

С дописьменных времён и вплоть до нынешнего времени, одним из столпов сельского хозяйства являются злаки. Соответственно, каждое устойчивое повышение их урожайности и улучшение качества неизбежно скажется в лучшую сторону на темпах развития общества. Но, для обеспечения этого повышения (чаще всего) необходимо выполнение предварительных условий, которые делают многие шаги невозможными на раннем этапе развития общества.

Невозможно удобрять поля аммиачной селитрой, если у вас нет в наличии развитого промышленного комплекса и необходимых ресурсов. Невозможно пахать на тракторах, если у вас нет тракторов или они не окупают себя. Невозможно известковать почву, если источника извести нет рядом, как нет и железной дороги, чтобы подвезти её издалека. Региональная специализация ограничивается развитием путей сообщения. И т.д. Одной из немногих реальных возможностей улучшить положение дел в сельском хозяйстве уже на ранних этапах развития является улучшение посевного материала. Даже самая простая селекционная работа методом подбора способна обеспечить заметный результат.

Сам метод достаточно прост: из всего имеющегося в наличии
зерна отбирают самое лучшее. Здоровое, зрелое, полновесное и т.д. Если в
наличии несколько полей – для отбора выбирается поле в наименьшей степени поражённое болезнями/сорняками. Чем более тщательным будет отбор, чем более качественные семена будут продолжать себя в следующем урожае – тем скорее и лучше будет получаемый результат (вплоть до ручного отбора).
Отобранное зерно сеют (если возможно) рядами, на отдельном, ровном участке. При этом сорная растительность на нём, по мере возможности, уничтожается. Важно, чтобы это земля была максимально схожа по качеству/погодным условиям с землей «целевой аудитории». На хорошо удобренной земле можно вывести очень урожайные сорта, которые при посеве на тощих почвах будут реализовывать очень небольшую часть своего потенциала. Зерно, собранное на этом участке, высевают в поле.
Далее, каждый год эти действия повторяют.
Во время возки ворохов на гумно и на самом гумне – очень небесполезно собирать зёрна, выпавшие из колосьев, т.к. первыми выпадают наиболее спелые/тяжёлые зёрна.

Этот метод увеличивает урожай и улучшает его качество, но в ограниченных пределах, не позволяя получать новые сорта. Для чего нужно заниматься систематическим усовершенствованием выбранного материала. В семени заложены и полезные, и вредные свойства материнского растения; семя, в свою очередь, передаст их потомству. Вследствие этого возникает необходимость отбраковывать до уборки все растения с недостатками и подбирать для дальнейшего размножения наилучшие экземпляры. Когда высевается хлеб, собранный с одного поля – неизбежно высевается смесь из нескольких разновидностей растений. В каждом хлебном кусте встречаются колосья более крупные и лучше развитые, чем другие, выросшие из того же зерна. Следовательно, более продуктивно отбирать для дальнейшего размножения наилучшие колосья в поле. При этом важно не отбирать для размножения колосья, лучшее развитие которых обусловлено ненаследственными факторами (лучшее удобрение земли, более вспаханная почва, лучшие условия освещённости и т.д.). Поэтому, для размножения не отбирают колосья с краёв поля и мест с особенно богатой растительностью, а берут из середины поля – где хлеб растёт наиболее густо и равномерно. Колосья, по всем параметрам отвечающие требованиям селекционера, срезаются ещё до уборки, а полученное с них зерно – высевается (в оптимальные сроки) рядами в специально устроенном питомнике. В следующем году из питомника отбирают лучшие колосья, и зерном с них засевают питомник, остатки же – высевают на обычных полях. Метод позволяет ещё больше (в сравнении с вышеописанным) увеличить урожай и его качество. Таким методом были получены шланштедтская и петкусская рожь, андербекский овёс. Однако, в отношении ржи его применение ограничено, т.к. она легко скрещивается с другими сортами. Овёс, ячмень, пшеница – самоопылители, поэтому случаи скрещивания у них – редкое исключение.

Следующая ступень усовершенствования – основана уже не на отборе колосьев, а на отборе лучших зёрен из лучших колосьев. Т.к. зёрна одного и того-же колоса сильно разнятся между собой величиной, формой, весом, а также неодинаковой степенью изменчивости в следующем поколении. Именно здесь (при наличии свободных рук и не слишком больших объёмов) может быть оправдан даже ручной отбор семян. Самые лучшие зерна, обладающие наиболее выраженными полезными свойствами, помещаются в средней части колоса – поэтому практиковалась обрезка колосьев. Колос делили на 3-4 равные части, верхнюю и нижнюю отбрасывали, а для размножения брали среднюю. Не только в самом колосе, но и в отдельных колосках, составляющих собой колос, находится зерно неодинакового качества. Например, у пшеницы, содержащей в колосках более двух зёрен — самое лучшее зерно находится в среднем, а не в нижнем или верхнем колосках. Чем тщательнее отбор – тем скорее и выразительнее результат. При этом, улучшение сорта в начале идёт быстро, потом замедляется, пока, на определённом этапе, не останавливается. После чего, селекционеру остаётся только путём подбора удерживать характеристики полученного сорта. Если же таких усилий не прилагается – любой сорт со временем выродится.
В XIX веке, когда улучшением сортов занялись всерьёз, Ф. Галлет сформулировал первые положения селекционной работы со злаками:
1) Всякое вполне развитое растение, будь то пшеница, овес или ячмень, даёт один колос, обладающий большей продуктивной силой в сравнении со всеми другими колосьями того же растения.
2) Каждое такое растение производит одно зерно, снабжённое наибольшей продуктивной силой.
3) Наилучшее зерно данного растения находится всегда в его наилучшем колосе.
4) Большая жизненная сила этого зерна передаётся его потомству в различной степени.
5) Постоянным тщательным подбором улучшаются качества данного растения.
6) Улучшение продвигается в начале быстро, затем медленнее и, наконец, совершенно останавливается после долгих лет, конечный предел улучшения.
7) Путём дальнейшего беспрерывного отбора удерживаем на одном уровне качества растения и приобретаем, наконец, установившийся тип.

В 1857 году он выбрал самый лучший колос пшеницы, который
только смог найти (длинна 4 и 3/8 дюйма, 47 зёрен). В 1858 году длина лучшего колоса достигала уже 6 и ¼ дюйма, а зёрен он содержал 79 зёрен, на лучшем растении было 10 колосьев (по большей части такой скачок в производительности объясняется тем, что каждое зерно Геллерт помещал в максимально комфортные условия). В 1859 году лучший колос был 7 и ¾ дюйма в длину и содержал 91 зерно, на лучшем растении было 22 колоса. В 1861 году из одного зерна он получил 52 колоса, из которых лучший содержал 123 зерна и был длиной 8 и ¾ дюйма. Галлет улучшил 4 вида пшеницы, 2 вида овса и 1 вид ячменя.

И касательно эффекта, который может дать работа над облагораживанием сорта. Как предел возможностей данного метода можно, наверное, привести пример улучшения крестьянской ржи на Собешинской опытной станции (в Царстве Польском, 80-ые года XIX века). Если, до начала опытов, рожь давала урожай 48-60 пудов с десятины, то после их окончания урожайность достигала (вероятно, на опытных полях) 160 и более пудов с десятины.

37 комментариев Селекция хлебных растений

  • uaggster

    Именно этот метод описан в детском рассказе (не помню авторства), 50х-60х годов.
    Там дети (девочка) выращивали пшеницу в горшках из отобранного вручную зерна, и обмолачивали колосья обстукивая их карандашами.
    Потом засеяли делянку при школе, и за несколько лет — вывели новый сорт.
    Самое интересное — рассказ документальный.
    🙂

  • Ruslan Semenov

    Большое спасибо, статья интересная!

    А почему бы не пойти другим путём, выращивать не колос, а куст пшеницы?

    Помнится ещё в древнеримские времена сажали пшеницу кустом, там продуктивность сам-300 была.

    В СССР тоже экспериментировали с кустовыми посадками пшеницы и удачно, хорошие стабильные урожаи, но так как вся систему была заточена под колос, то не пригодилось. А попаданцу если нет пока сеялок и тракторов, можно сразу кустом выращивать.

    По СССР есть к примеру довольно большая статья в журнале Наука и жизнь 1962 номер 12 страница 40 «Сказ о пшеничном кусте».

    Скачать журнал можно тут http://publ.lib.ru/ARCHIVES/N/»Nauka_i_jizn»’/_»Nauka_i_jizn»’_1962_.html

  • Переводы строк бы поправить.

    // Самые лучшие зерна, обладающие наиболее выраженными полезными свойствами, помещаются в средней части колоса – поэтому практиковалась обрезка колосьев.

    Подозреваю предрассудок.

    // пример улучшения крестьянской ржи на Собешинской опытной станции (в Царстве Польском, 80-ые года XIX века).

    Это за 10 лет?

    • Hludens

      //Подозреваю предрассудок.
      Не, все правильно. верх и низ колоса сужаются за счет более мелких семян. разница довольно заметная.

      • dan14444

        Это фенотип разный. А генотип в первом приближении — тот же.

        Так что выбор внутри колоса — очень сомнительное занятие.

        • DlMFlRE

          Вообще то нет. Полное совпадение генотипа только при однояйцевых близнецах да вегетативном размножении, а у злаков даже при самоопылении каждое семя является вариацией от двух полунаборов генов-которые тоже не совпадают из за кроссинговера.

      • Для картошки сейчас прямо говорят что если в клубне картошки больше среднего, то можно оттуда выбрать картофелины помельче для посадки. Генотип-то один.

        • LysenkoAA2

          //Генотип-то один.//
          Один то один, но при различных (по величине) клубнях результат будет различным. Прямо как у людей — у одного в 20 есть талант, а у второго — талант и полмиллиона долларов (запас питательных веществ). Если садить крупными клубнями — урожайность в сам-ах будет конечно меньше, но урожай с единицы площади — больше. При меньших трудозатратах.

          • KT315

            Особо удачную картофелину можно заморочится и сажать глазками.

            • DlMFlRE

              Особо удачливую картофелину размножают семенами. Мороки при этом будет конечно больше, зато не выродится в отличии от вегеративного размножения клубнями.

    • LysenkoAA2

      //Это за 10 лет?//

      Временной промежуток. Не 10 лет, но и не 1-2-3.

    • DlMFlRE

      //Подозреваю предрассудок. //
      Наткнуться на хорошие гены в крупном и мелком зерне вероятность примерно одинаковая, но наткнуться на зерно с дефектом развития которое будет мешать потом вероятность выше всё ж у мелкого.

      Меня больше интересует простейшая автоматизация методом «решето».

      • dan14444

        Выбор зерна из средней части колоса — отсеву дефектов не поспособствует никак.

        С решетом та же фигня — дисперсия фенотипа по положению в колосе будет перекрывать дефекты. Ессно, можно отсортировать самый верхний хвост распределения, где генетические факторы «крупности» ТОЖЕ проявятся — но получим систематическую ошибку (оптимизируем на крупное зерно, а не на среднее). Это не говоря о вероятных сцепленных признаках, вроде полегания и уязвимости к… всему подряд.

        Но да, при отсутствии лучших инструментов — можно и решетом или веялкой хоть чего-то, хоть как-то… Не столько ради селекции, сколько для технологического отбора собсно семенного материала.

        • DlMFlRE

          При чём тут вообще дисперсия фенотипа если из недоразвитого зерна колос вообще не вырастет, шанс же что недоразвитым будет крупное зёрнышко куда ниже чем мелкое.

  • Ernesto-de-Cirno

    //Это фенотип разный. А генотип в первом приближении — тот же.
    Все верно. Но не все так просто. Генотип у разных зерен одного и того же растения вполне может быть разным. Хотя у них общий материнский организм, они могут быть опылены разной пыльцой.

    То, что у краев колоса зерна меньше, не значит, что у них хуже гены. Но без генетической экспертизы мы не можем определить, насколько они хуже или лучше. Так что выбирать лучшие зерна надо среди зерен, выросших в одинаковых условиях, в середине колоса.

    • dan14444

      > То, что у краев колоса зерна меньше, не значит, что у них хуже гены.

      Именно

      > Так что выбирать лучшие зерна надо среди зерен, выросших в одинаковых условиях, в середине колоса.

      Прямо противоречит предыдущему утверждению. Связь фенотипа с расположением в колосе — не связана с генотипом. (экзотику не рассматриваем)

      В общем, резюмируя — с точки зрения классической генетики — пофиг откуда брать, и «обрезка» есть глупость и вредительство :).
      Это даже не просто «растрата ресурсов», фенотип потомков из зерен с одинаковым генотипом но разным фенотипом — будет разным, что вносит ошибки в селекцию. Т.е. сравнивать желательно зёрна из одной и той же части колоса.

      Для растений с заметной генетической гетерогенностью внутри колоса (что само по себе экзотика) селекция внутри колоса возможна, но см. выше — придётся компенсировать влияние позиции на фенотип. Нафига, если можно этого избежать, а колосьев много?

      Вот не для селекции, а для посевного зерна «на одно поколение» — эффект фенотипа можно использовать, в каких-то условиях запас ресурсов может дать заметный бонус развитию растения из данного конкретного зерна (но не потомкам).

    • dan14444

      Уточню ещё раз:
      Брать «из одной части» — да, уменьшает ошибку (но и только).
      «Из средней части» — нет, необязательно, более того — вносит систематическую ошибку (селекция на бОльшем запасе, в сравнении с реальным посевом).
      «Выбирать внутри колоса по фенотипу» — совсем зло, несмотря на возможность разного фенотипа.

  • Vpotapov1

    это какая-то перепись любителей сельского хозяйства!
    Научная обработка с/х опытов — это немалый труд и опыт. «Личная статистика» конкретного огородника мало что значит: даже посев на соседних грядках может дать неоднозначный результат (например, по одной грядк крот прошел). К тому же мало кто ставит у себя опыты с двумя «одинаковыми» грядками. Статистика же сравнения двух разных лет (один год сажал мелкую картофь, другой год крупную) вообще ни о чем не говорит.

    • DlMFlRE

      Для селекции и производства семенного материала у картофеля используются семена, а не клубни.

      • Vpotapov1

        /Для селекции и производства семенного материала у картофеля используются семена, а не клубни./
        я в курсе, это я у Кошастого прочитал, он советует сажать крупную картошку, типа лучше, а обычно народ сажает мелкую, потому что из мешка мелкой можно засадить раз в 5 бОльшую площадь.
        А из семени картофель вырастить не сильно проще, чем из земляники, капризный он очень, картофель этот. Я бросил и покупаю семенной картофь в огородном магазине.

        • DlMFlRE

          Но разговор то идёт о селекции, а не о покупке семенного материала.

          • Vpotapov1

            Так при покупке я получаю уже прошедший селекцию материал. Причем, надеюсь, правильную селекцию.
            Так чему должен учить аборигенов попаданец — из семян выращивать и выбирать лучший куст, а вот из куста можно и мелкий клубень?

            • DlMFlRE

              Чему должен учить попаданец аборигенов так это использованию у него купленных семенных картофелин, которые он сам вырастил из полученных с лучших кустов семян.

    • +1

      Во времена когда о двойном слепом методе не слыхал вообще никто, а агрономы уж точно еще не слыхали о доверительном интервале

      // рожь давала урожай 48-60 пудов с десятины, то после их окончания урожайность достигала (вероятно, на опытных полях) 160 и

      может оказаться банальной ошибкой экспериментатора, в разы завышающей результат.

  • Ernesto-de-Cirno

    Я бы обратил внимание, что в статье почти не написано про то, из чего выбирать. При выведении новых сортов нужно, чтобы гены, делающие пшеницу более крупной откуда-то взялись. Обычно это делают или скрешиванием разных сортов, или путем скрещивания домашний пшеницы с дикой, или искусственном мутагенезе, а там и до ГМО недалеко.

    • DlMFlRE

      На этом глобусе мест с нулевым уровнем радиации просто нет, при достаточно большом опытном поле на нём всегда будут мутанты возникшие как из за радиации так и из за ошибок при кроссинговере. Вопрос упирается исключительно в трудоёмкость процесса.

  • Vpotapov1

    зерно перемешивать с урановой рудой

    • DlMFlRE

      Перемешивать с чем то зерно бесполезно, если требуетс нарастить число мутаций то делать это нужно на этапе цветения.

      • Vpotapov1

        http://agrohimija.ru/selskohozyaystvennaya-radiologiya/1334-metody-radiacionnoy-selekcii-chast-1.html
        про семена (в том числе)
        Для получения мутаций облучению подвергаются семена, пыльца, проростки, различные органы растения (в том числе и репродуктивные) на разных этапах органогенеза или же целые растения (что технологически сложно), поэтому чаще используют облучение семян. Важные факторы лучевого воздействия — вид излучения, доза и ее мощность, фаза развития растений или состояние семян. При внутреннем облучении семян их замачивают в растворах радиоактивных веществ.
        Мутации получают и при выращивании растений в вегетационных сосудах на питательной среде с добавлением радионуклидов. Для облучения обычно используют излучения короткоживущих радиоизотопов.
        http://selekcija.ru/kartofel-ispolzovanie-mutageneza.html
        вот про картофель
        Искусственные мутанты картофеля в настоящее время получают при использовании ионизирующей радиации, а также химических веществ. Наиболее широко используются лучи Рентгена, гамма-кванты, быстрые нейтроны, а из химических мутагенов — этиленимин, этилметансульфонат и др. Для получения мутаций обрабатывают семена, клубни, проростки, глазки

        • DlMFlRE

          Когда мы облучаем семена то имеем очень высокий шанс или не затронуть зародышевую линию вовсе или получить нежизнеспособное растение которое семян вообще не даст.

          Насчёт сейчас необходимо учитывать существование трансгенов и существование ГМО-истерии, из сочетания которых родился абсолютно извратный метод «делаем ГМО с нужными свойствами, затем посредством токсинов и радиации получаем те же самые гены (и пачку побочных мутаций) «естественным» методом с последующим размножением «натуральных» мутаций стандартной селекцией». Ключевым в данном методе является наличие трансгенного образца с нужными свойствами и инструментария для сравнения на генном уровне-что попаданцу не грозит.

          • Йож

            Нет ничего плохого в том, чтобы убить зерно радиацией. Если оно убито, значит, ему очень не повезло или (что куда более важно) изначальный генокод был фиговый, раз одиночная мутация убила его нафиг.

            Хотя вообще облучение семян повышает их всхожесть.

  • Vpotapov1

    /Когда мы облучаем семена то имеем очень высокий шанс или не затронуть зародышевую линию вовсе или получить нежизнеспособное растение которое семян вообще не даст./
    как раз поле деятельности для попаданца. Огромный процент отбраковки — необходимость искать жемчужное зерно в навозной куче. Выделение жизнеспособного, из жизнеспособного — лучшего и далее методом итераций.

    • DlMFlRE

      Ни в малейшей мере. Если произвольному человеуу отрезать ноги то у него резко упадёт жизнеспособность, но вот жизнеспособность его детей не упадёт ни в малейшей мере.

      Когда мы облучаем зерно то имеем высокую вероятность что то сломать в соматической линии при этом не затронув зародышевую и наоборот-что то поменять в зародышевой линии при нулевом отображении на зародышевой линии. Потому облучать нужно на этапе цветения-когда всё необходимое для формирования семян растение уже вырастило, но зиготы ещё не образовались.

  • Vpotapov1

    я, пожалуй, закончу дискуссию

  • Квантовый Механик

    Предрассудок — это мнимая необходимость злаков для хорошего сельского хозяйства.

Leave a Reply to vashu1 Cancel reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>