Звання народного селекціонера поки що немає в жодній країні. А ось таке покликання є. І спробувати себе у ролі творця нових сортів рослин може кожен.
Навіщо потрібні нові сорти
У світі є безліч сортів культурних рослин. Мабуть, підрахувати їх точну кількість не під силу нікому. Адже, наприклад, лише сортів бузку виведено близько 2,5 тисячі, тюльпанів – понад 10 тисяч, десятками тисяч обчислюються сорти троянд, винограду, рису та інших культур. І, попри таке різноманіття, щороку з’являються нові.
Необхідність виведення нових сортів викликана рядом факторів. Серед них – бажання людей вирощувати теплолюбні культури в холодніших зонах, зміни клімату, потреба в рослинах, здатних протистояти тим чи іншим хворобам, витримувати застосування певних гербіцидів, краще пристосованих до механізованого збирання тощо.
Наприклад, зараз часто можна побачити кукурудзяні поля, де качани на кожній рослині знаходяться на одній висоті від землі – як під лінійку. Тут ми бачимо не що інше, як роботу селекціонерів: таку кукурудзу значно зручніше збирати комбайном, мінімізуються втрати зерна.
Звісно, з’являються нові сорти й у відповідь на запити споживачів. Скажімо, захотіли гурмани кавунів без насіння, і будь ласка – вже виведено низку таких сортів та гібридів. Саме забаганками споживачів можна пояснити появу томатів різних кольорів, яблунь з кілограмовими плодами та решти дивовиж. Що вже говорити про декоративні рослини – напевно, люди ніколи не зможуть задовольнитися чималим розмаїттям форм та забарвлень квітів, листя, плодів культур, які прикрашають у парки, оранжереї та квітники.
А ще сорти, як і все у світі, мають обмежений термін існування. З’явившись одного разу, вони якийсь час поширюються, виконують свої функції, а потім перестають відповідати потребам поточного дня, або поступово втрачають свої основні характеристики – «вироджуються» – або втрачають популярність у споживачів. І на зміну їм мають приходити нові витвори селекціонерів. Очевидно, що фахівцям, які працюють у цій сфері, вистачатиме роботи завжди.
У наші дні переважну більшість сортів та гібридів створюють саме професійні селекціонери. Нині вони мають у своєму арсеналі дуже багато інструментів для плідної діяльності – від традиційних методів розведення до генної інженерії. Але штучно створені форми культурних рослин існували вже тисячі років тому. Звісно, була й селекція.
Трохи історії
Під селекцією розуміють виведення нових та покращення існуючих груп живих організмів – сортів та гібридів рослин, порід тварин, штамів мікроорганізмів, а також науку про методи їх створення та відповідну галузь сільського господарства. Слово «селекція» походить від латинського «seligere» – «вибирати», що відображає одну з її основ – відбір кращих особин для розведення.
Зі штучного відбору й почалося виведення культурних форм. Ще в давнину люди помітили, що найкращі екземпляри рослин або особини тварин часто дають потомство, яке повторює їх господарсько корисні характеристики та перевершує за якістю основний масив виду. Таких, найцінніших, рослин і тварин стали залишати для отримання потомства. Потім уже серед їхніх нащадків відбирали найкращих, і поступово бажані якості закріплювалися, а вся група ставала одноріднішою і досить яскраво відрізнялася від інших.
Так діяв штучний відбір, який спочатку був несвідомим, тобто, землероби тих часів не ставили собі за мету виведення нових сортів чи порід – тоді ще й поняття такого не було. Така селекція одержала назву народної.
Тією чи іншою мірою вона існує і зараз. Простий приклад: родичі поділилися з близьким насінням томатів, які подобаються їм своїм смаком. Вони не знають їхнього походження та назви, але пам’ятають, що такі «ще їхня прабабуся вирощувала». Швидше за все, якийсь початковий сорт протягом ряду поколінь запилювався та перезапилювався іншими сортами, а відбір насіння з найкращих плодів закріпив певні ознаки, які продовжують підтримувати вже правнуки тієї прабабусі. Вирощені ними томати не можна назвати повноцінним сортом, але вплив несвідомого штучного відбору є.
Дослідження істориків науки свідчать, що народна селекція була основним джерелом покращення культурних видів рослин і тварин приблизно до XVI-XVII століття, коли почали вимальовуватися основні риси методичного відбору. На той час люди вже багато знали про мінливість та успадкування ознак, вміли закріпити бажані у потомства. Деякі сорти, створені в ті роки, існують і зараз, хоча часто і в дещо зміненому вигляді.
У міру накопичення знань про рослини вдосконалювалися й методи селекції. Справжнім розквітом науки й практики виведення нових форм стали XVII-XIX століття. Імена видатних селекціонерів тих часів Віктора Лемуана, Лютера Бьорбанка, Жана-Батиста Андре Гійо, Жака-Луї Дессеме, представників династії Макгреді та інших сучасні вчені досі згадують із вдячністю. А створені тоді сорти й групи сортів не втрачають популярності навіть у наші дні. Достатньо назвати хоча б груші сорту «Бере Боск» чи групи «Дюшес». А «Russet Burbank» – сучасний варіант картоплі «Burbank», виведеної Лютером Бьорбанком у 1872 році, – у XXI столітті дає половину всього врожаю культури, що отримують щорічно в США.
Подальші прориви у селекційній роботі сталися у ХХ столітті. Тоді на практиці почали широко застосовувати закони спадковості, відкриті Грегором Менделем ще минулому столітті, але тоді не оцінені достатньою мірою.
Одним із найважливіших стало відкриття видатним генетиком Миколою Вавиловим закону гомологічних рядів, який він сформулював так: «Види та роди, генетично близькі, характеризуються подібними рядами спадкової мінливості з такою правильністю, що, знаючи ряд форм у межах одного виду, можна передбачати знаходження паралельних форм в інших видів та родів». Таким чином, з’явилася можливість вести відбір не наосліп, а на основі теоретичного обґрунтування можливості отримання тих чи інших ознак у споріднених видів.
Вивчення й розшифровка геномів різних видів дозволили здійснювати селекцію з урахуванням ще точніших відомостей про успадкування ознак. А генна інженерія та методи вирощування цілої рослини із клітинних культур дали селекціонерам найпотужніші інструменти для швидкого виведення небачених організмів із заздалегідь запланованими характеристиками.
Визначати цілі та спілкуватися
Зрозуміло, що звичайний городник чи квітникар не має вдома генетичної лабораторії із сучасним обладнанням та всіх тих знань, які можна отримати, закінчивши біологічний чи агрономічний факультет. Але, озброївшись навіть мінімумом інформації про селекційну роботу та генетику, вивести новий сорт може кожен. Головне – мати достатньо бажання, терпіння, акуратності та вільного часу.
Підтвердженням можуть бути приклади успішних селекціонерів-самоучок. Так, кожен серйозний любитель бузку чув про Леоніда Колесникова, який за радянських часів вивів кілька сотень сортів запашного чагарника. Працював він шофером, а бузок полюбив завдяки батькові, який посадив перший кущик у сімейному саду.
Почавши збирати колекцію бузку, Леонід так захопився, що спробував виводити власні сорти. Не маючи спеціальної освіти, самостійно вивчав біологію та сільське господарство. Не кидаючи основної роботи водія автомобіля, селекційній роботі присвячував вільний час. Його сорти виявилися настільки вдалими, що записані у світові каталоги, висаджені у найкращих колекціях-сирингаріях, прикрашають найвідоміші сади та парки у різних країнах.
Зараз, більш ніж через півстоліття після смерті Л. А. Колесникова, понад п’ятдесят його сортів все ще широко поширені і залишаються популярними.
Повторити успіх квітникаря, який став відомим завдяки своєму хобі, може будь-яка людина, котра буде настільки ж захоплена й цілеспрямована. Але, звичайно, слід дотримуватися певних правил.
Почати треба з вибору виду рослин, з яким хочеться працювати. Хоча це й звучить дещо сумно, слід враховувати і такий фактор, як власний вік. Адже для того, щоб отримати сорт дерева, скажімо, яблуні чи груші, можливо, доведеться витратити не одне десятиліття, і починати краще в молодості або хоча б у середньому віці.
А от братися за створення сортів трав’янистих рослин зі швидкою зміною поколінь, наприклад, однорічних квітів, томатів чи огірків, можна і на пенсії, адже результат порадує досить швидко. До речі, у такому разі навіть не обов’язково мати власний сад чи город. Є чимало ентузіастів, котрі займаються улюбленою справою на балконі, а то й просто у квартирі, де створюють дивовижні форми сенполій чи петуній.
Звісно, необхідно поставити собі певну мету. У випадку з декоративними рослинами можна спробувати вивести сорт із цікавим забарвленням пелюсток, махровими квітами чи строкатим листям. Овочі й садові дерева можуть порадувати вишуканішим смаком або незвичайною формою плодів. Колеги-садівники будуть вдячні за отримання більш морозостійких або посухостійких рослин. Все залежить від вашого бажання.
Вибравши вид і визначивши цілі, обов’язково потрібно вивчити асортимент сортів і гібридів. Не виключено, що рослина, яку ви хочете створити, вже виведена кимось до вас. Крім того, таке дослідження допоможе підібрати вихідні форми для подальшої роботи.
Не зайвим буде познайомитись із досвідом інших ентузіастів. Вони часто діляться історіями своїх успіхів та невдач на спеціалізованих інтернет-форумах або під час живого спілкування – у багатьох містах існують клуби квітникарів, городників чи садівників. Правило, яке стверджує, що краще вчитися на чужих помилках, ніж на своїх, ніхто не скасовував.
Важливість спілкування та отримання інформації можна проілюструвати, наприклад, історією строкатих тюльпанів. Сорти, що мають на пелюстках штрихи, плями та смужки, з’явилися ще у XVI столітті. На жаль, згодом виявилося, що, крім генетичних особливостей, строкате забарвлення можуть викликати віруси. Захворювання так і назвали – строкатість пелюсток.
Хоча строкаті сорти тюльпанів дійсно існують, необхідно знати як їх характеристики, так і ознаки захворювання, щоб відрізнити здорові рослини від хворих. На жаль, і в наші дні недосвідчені квіткарі часом намагаються розводити уражені вірусом рослини, наївно вважаючи, що виводять новий сорт. Але, на відміну від здорових тюльпанів з генетично обумовленим забарвленням, уражені вірусом згодом дрібнішають, втрачають характерні ознаки та гинуть. Для того, щоб уникнути подібних розчарувань, і потрібні знання.
Без теорії ніяк
Щоб працювати свідомо, потрібно керуватися законами спадковості. Як уже було сказано вище, сформулював їх чесько-австрійський біолог Грегор Мендель, провівши низку дослідів із горохом протягом 1856-1863 років. Відкриті ним закони актуальні й зараз.
Спочатку визначимося з термінологією.
Генотип – сукупність генів певного організму.
Фенотип – сукупність характеристик, сформованих на основі генотипу, за участі низки чинників навколищнього середовища, внаслідок індивідуального розвитку.
Гомозиготний організм – такий, що має ідентичні алелі (варіанти) будь-якого гена в гомологічних хромосомах. У гетерозиготних організмів алелі різні. Простіше кажучи, у гомозигот будь-яка ознака обумовлена двома однаковими варіантами гена, а у гетерозигот – двома різними.
З двох генів гетерозиготи один буде домінантним, тобто проявиться зовні, а інший – рецесивним, тобто зовні не буде помітним. У гомозигот обидва гени будуть або домінантними, або рецесивними, і це завжди буде помітно.
Наприклад, Мендель брав для своїх експериментів горох із жовтим і зеленим насінням. Виявилося, що зелений колір у них – домінантний, тоді як жовтий – рецесивний.
Отже, перший закон Менделя є законом одноманітності першого покоління. Він стверджує, що внаслідок схрещування двох гомозиготних організмів, які належать до різних чистих ліній і відрізняються один від одного однією парою альтернативних проявів ознаки, все перше покоління гібридів (F1) виявиться одноманітним і матиме прояви ознаки одного з батьків.
У разі практичного застосування цього закону слід зважати, що можливе також неповне домінування, коли гетерозиготні особини зовні є проміжним варіантом батьківських форм. Класичний приклад – схрещування чистих ліній рослин льонку з пурпуровими та білими квітками. Потомство першого покоління у них було однаковим, але з квітами, забарвленими у проміжний рожевий колір.
Другий закон Менделя – закон розщеплення. Згідно з ним, внаслідок схрещування двох гетерозиготних представників потомства першого покоління між собою, у другому поколінні спостерігається розщеплення в певному числовому співвідношенні: за фенотипом – 3:1, за генотипом – 1:2:1.
Таким чином, у другому поколінні ми бачимо прояви обох початкових фенотипів, але серед потомства є як гомозиготи, так і гетерозиготи. І якщо з рецесивною ознакою все зрозуміло – вона проявляється лише у гомозигот, то домінантна проявляється як у гомозиготних, так і в гетерозиготних організмів.
Третій закон Менделя – закон незалежного успадкування. Він говорить, що внаслідок схрещування двох особин, які відрізняються одна від одної за двома (і більше) парами альтернативних ознак, гени та відповідні їм ознаки успадковуються незалежно один від одного і комбінуються у всіх можливих поєднаннях.
Грегор Мендель вивів цей закон, вивчаючи потомство від схрещувань гороху, у яких успадковувалося не тільки забарвлення насіння, а й гладка чи зморшкувата форма їх поверхні. Виявилося, що в другому поколінні розщеплення обох ознак відбувається відповідно до другого закону, але вони не впливають одна на одну.
Практичне застосування законів Менделя зрозуміле: знаючи, є якась ознака домінантною чи рецесивною, можна заздалегідь передбачити, як вона проявиться при схрещуванні нащадків у різних поколіннях. Але треба пам’ятати й про низку обмежень, через які закони Менделя працюють не завжди.
Так, розподіл за фенотипом та генотипом у другому поколінні проявляється у зазначених пропорціях, коли є досить великий обсяг матеріалу. Сам Грегор Мендель дослідив значну кількість рослин – близько 20 тисяч екземплярів, що дозволило йому зробити статистично достовірні висновки. Якщо потомства небагато, то й співвідношення може бути іншим.
Також потрібно враховувати ймовірність неповного домінування та впливу так званих генів-модифікаторів, які можуть, наприклад, послаблювати яскраве забарвлення. До того ж, за законами Менделя успадковуються ознаки, що визначаються лише одним геном. Якщо ж на прояв ознаки впливає спільна дія кількох генів, механізм успадкування ускладнюється. Інакше успадковуються й ознаки, пов’язані зі статевими хромосомами.
Ще один важливий момент стосується схрещування близькоспоріднених організмів, наприклад, нащадків однієї й тієї ж рослини, або самозапилення. Таке схрещування називають інбридингом. Його застосування дозволяє швидко закріпити бажані ознаки у нащадків. Але треба бути готовим до того, що одночасно з ними яскраво проявляться і небажані, що може виражатися в інбредній депресії. Її ознаками буває зменшення розміру рослин, здрібнішання плодів, вища сприйнятливість до захворювань, поява потворних квіток тощо. Усуваються неприємні наслідки відбраковуванням гірших особин або, у разі наявності у них особливо цінних ознак, нівелюються в разі подальших схрещувань.
А ще треба знати, що не всі види рослин легко піддаються селекції класичними методами. Скажімо, картопля дуже схильна до інбредної депресії і успішно працювати з нею може далеко не кожен селекціонер.
Важливо звертати увагу на мутації або комбінації генів, що виникають спонтанно. Якщо ви вирощуєте декоративну рослину, яка в нормі має лише жовті квітки, і раптом серед них з’явився екземпляр із пелюстками білого кольору, – вітаємо, вона може стати родоначальником нового сорту.
Окремим видом мутацій є спорт. Зазвичай так називають змінений окремий пагін рослин, який явно відрізняється від усіх інших. Такі пагони виростають із бруньок, у яких відбулися мутації, і часом стають основою для виведення нових сортів, особливо дерев і чагарників – яблунь, груш, троянд тощо. Утім, спорти виникають і у трав’янистих рослин, зокрема, вони дали початок низці сортів тюльпанів.
Головне, не пройти повз такі подарунки природи. Як сказав один досвідчений селекціонер, «цінуйте свої винятки».
Від теорії до практики
Коли ви вибрали вид рослин, вивчивши його наявні форми, поставили мету й опанували теорію спадковості, настає час братися за практичне втілення своєї мрії про новий сорт.
Усі необхідні маніпуляції, якими слід оперувати під час селекційної роботи вручну, є зовсім нескладними для будь-якої людини, що має справу з рослинами.
Підібравши для схрещування рослини материнського та батьківського сорту, очікують на їх цвітіння. Перед розпусканням квітки материнської рослини ізолюють від навколишнього середовища, для чого підійде щільна тканина чи папір (краще брати пергаментний). З такого матеріалу роблять кульок чи мішечок, який запобігатиме неконтрольованому запиленню комахами або вітром.
Щоб не допустити самозапилення, квітку на материнській рослині каструють, тобто повністю видаляють у неї пиляки або тичинки.
Пилок збирають із квітів батьківського сорту. Можна його відразу ж перенести на приймочку маточки квітки материнської рослини. Для такої операції підійде м’який пензлик.
Щоб повністю виключити попадання «чужого» генетичного матеріалу, пиляки можна зібрати з квітки, що ще не розпустилася, і дочекатися дозрівання пилку в сухому місці, для чого цілком вистачить одного дня.
До речі, пилок може зберігатися протягом кількох днів, не втрачаючи своїх властивостей. Тож можна не вирощувати батьківську рослину самостійно, а попросити пилок у колег. Іноді його навіть пересилають поштою.
На запилену квітку знову надягають ізолюючий матеріал, який повинен залишатися на ній до появи плодів. Іноді радять не знімати тканину чи пергамент аж до їхнього дозрівання.
Запилення бажано повторити двічі.
Зрозуміло, що не варто розраховувати лише на одну квітку. З тих чи інших причин вона може не дати насіння. Наприклад, її чи плід, що достигає, може зламати вітер або тварини. Краще провести штучне запилення одразу кількох квітів. Також отримання більшої кількості насіння та сіянців підвищує шанси на відбір якісного матеріалу для подальшої роботи.
Насіння збирають за звичайними правилами, актуальними для конкретного виду рослин. Якщо є потреба, проводять їх стратифікацію. Оскільки вони є особливо цінним матеріалом, висівати їх краще не відразу у відкритий ґрунт, а використовувати розсадний метод. Рекомендується насіння не тільки трав’янистих рослин, але навіть кущів і дерев сіяти в горщики або контейнери, а в саду висаджувати сіянці, що вже зміцніли.
Звісно, рослинам потрібно забезпечити умови та догляд, характерні для цього виду, включаючи відповідний ґрунт, полив, добрива, захист від шкідників та хвороб тощо.
Рослини, вирощені з насіння, отриманого від материнського екземпляра, є першим поколінням (F1). Якщо ознака, на яку проводиться селекція, успадковується відповідно до законів Менделя й батьки є представниками чистих ліній, то перше покоління, швидше за все, буде досить однорідним за цією ознакою. Якщо ж вона рецесивна, то поки що взагалі не проявиться.
У будь-якому випадку, наступний етап – відбір кращих рослин, їхнє штучне запилення між собою та отримання другого покоління.
У другому поколінні вже виявиться розщеплення, а можливо – і негативні наслідки інбридингу (адже ми пам’ятаємо, що всі рослини першого покоління отримані від материнського екземпляра). Тут уже доведеться проводити жорстке відбраковування, залишаючи рослини, що відповідають поставленим селекціонером цілям, і видаляючи решту.
У наступних поколіннях продовжується отримання посівного матеріалу, вирощування сіянців, відбір найкращих рослин та відбраковування найгірших. Їх порівнюють не лише між собою, а також і з вихідними материнською та батьківською рослинами.
Групу рослин можна вважати сортом, якщо вона однорідна, стабільна за відселекціонованими ознаками і не дає розщеплення за ними при розмноженні. Такого результату, як правило, досягають приблизно в четвертому-п’ятому поколінні.
Якщо успадкування ознаки не менделівське, то, швидше за все, знадобиться більше матеріалу для селекції, оскільки він буде неодноріднішим, а також більше часу для закріплення результатів. Але основні етапи залишаються тими самими.
Дещо відрізняється робота зі спортами. Їх зазвичай відокремлюють від материнської рослини і, залежно від виду, укорінюють або прищеплюють на підходящу підщепу. Фактично, така рослина є першим представником нового сорту. Її можна розмножити вегетативно, а отримане таким чином потомство, за необхідності, використовувати для насіннєвого розмноження, відбору та закріплення ознак.
Селекціонер працює з великою кількістю посівного та посадкового матеріалу, проводить різні операції, здійснює відбір та вибракування. Враховуючи обсяг потрібної інформації, що накопичується, покладатися лише на пам’ять аж ніяк не вийде. Все потрібно записувати, тож не обійтися без спеціального щоденника.
У щоденник селекції обов’язково потрібно записувати назви використаних сортів, операції, які проводилися з рослинами, і в які дати це відбувалося, кількість отриманих плодів, насіння та сіянців, які ознаки мають представники кожного покоління, скільки екземплярів залишено та відбраковано тощо. Такі записи допоможуть не забути нічого важливого, проаналізувати успіхи та невдачі, зрозуміти, як організовувати роботу у майбутньому.
Не менш важливо прикріплювати етикетки безпосередньо на рослини, з якими ведеться селекція. На них вказують вихідний сорт, номер покоління, дату посадки чи посіву тощо. Зручно не вміщати все на одній табличці, а розробити власну систему умовних позначень, розшифрувати які треба у щоденнику селекції.
Насамкінець попереджаємо: немає жодної гарантії, що все вийде з першого разу, і виведені рослини виявляться краще, ніж вихідні сорти. Навіть досвідчені селекціонери, озброєні знаннями та сучасними науковими інструментами, відбраковують чималу кількість матеріалу, іноді заходять у глухий кут, а їхні чудові сорти подекуди виявляються потомством лише одного вдалого екземпляра, знайденого серед тисяч посередніх.
Узявшись за селекцію, як, утім, і за будь-яку іншу справу, потрібно не опускати руки, зіткнувшись із труднощами, працювати над помилками, постійно вчитися і йти до мети. І хто знає – можливо, виведений саме вами сорт проіснує не одне століття, бо даруватиме радість та викликатиме захоплення в багатьох людей з різних куточків світу.
Поділитись в соцмережах:
