Учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений
Выдающийся отечественный ученый-энциклопедист Николай Иванович Вавилов родился в Москве, $25$ ноября $1887$ г. Высшее образование он получил в Московском сельскохозяйственном институте, который закончил в $1911$ году. Еще учась в институте, Николай Иванович изучал вопросы земледелия и селекции. С начала двадцатых годов он возглавлял различные исследовательские учреждения генетического направления. Фактически Вавилов возглавил отечественную генетику.
Благодаря настойчивости и энтузиазму Николая Ивановича с $1920$ по $1940$ годы удалось снарядить для изучения растительных ресурсов характерных для Средней Азии, Средиземноморья и других регионов многочисленные экспедиции.
Коллекция культурных растений, которая была собрана в этих многочисленных экспедициях и сохраняется в ВИРе (Всесоюзный институт растениеводства), состоит более чем из $300$ тыс. образцов.
На основе анализа собранного материала Вавилов выдвинул целый ряд научных теорий в области генетики и селекции, и сделал огромный вклад в существенное развитие биологической науки. Под его именем было опубликовано около $300$ научных работ по селекции, земледелию, географии, организации сельского хозяйства. Значительное внимание Николай Иванович уделял особенностям организации сельского хозяйства и внедрению в него достижений науки.
В $1926$ году Вавилов, за плодотворные научно-исследовательские работы в области селекции, установления центров происхождения культурных растений, а также за открытие закона гомологических рядов был представлен к премии имени В. И. Ленина. В $1940$ году, его наградили золотой медалью имени Н. М. Пржевальского за исследования географии растений в Афганистане и в этом же году — Большой золотой медалью Всесоюзной сельскохозяйственной выставкив за успешные работы в области селекции и семеноводства.
Дальше Вавилов активно продолжил работать на благо науки. С $1929$ г. он был академиком АН СССР и академиком АН УССР, был избран президентом ($1929—1935$ гг.), позже вице-президентом ВАСХНИЛ ($1935—1940$ гг.).
К сожалению, видный ученый был незаслуженно арестован в $1940$ году и погиб в застенках НКВД в $1943$ году. А отечественная генетика не только понесла тяжелую утрату, но и на долгие годы была запрещена.
Центры происхождения культурных растений
За время многочисленных экспедиций в различные уголки земного шара Николай Иванович Вавилову удалось изучить мировые растительные ресурсы и установить, что самое большое разнообразие форм вида сосредоточено в районах непосредственного происхождения данного вида.
Основываясь на изучениях собранных во время экспедиций материалов, используя биогеографический метод, он выделил восемь главных центров происхождения культурных растений и дал описание важнейшим сельскохозяйственным культурам, которые первыми возникли в выделенных районах. Н. И. Вавилову удалось установить не только первичные центры происхождения культурных растений, которые связаны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания этих растений, но также и выделить вторичные центры, которые связаны непосредственно с последующими периодами культуры земледелия.
Какие же центры выделил Н.И. Вавилов? Он указал ориентировочно территории восьми самых главных центров происхождения растений.
- Китайский центр – родина сои, гречихи, гаоляна, редьки, проса, вишни, сливы.
- Индийский центр – признан родиной риса, сахарного тростника, цитрусовых, баклажана, черного перца, огурца.
- Среднеазиатский центр дал миру сорта мягких пшениц, бобов, гороха, конопли, репы, чеснока, моркови, груши, абрикоса.
- Переднеазиатский центр — стал родиной разных видов пшеницы, ржи, ячменя, инжира, розы.
- Средиземноморский центр — это район происхождения сахарной свеклы, капусты, петрушки, маслин.
- Абиссинский центр в Африке — родина твердых сортов пшеницы, сорго, кофе и бананов.
- Из территорий Северной Мексики и центральных районов Северной Америки пришли к нам виды кукурузы, хлопчатника, табака, тыквы.
- Южноамериканский центр является родиной картофеля и ананаса.
Значение научного наследия Н.И. Вавилова
Из экспедиций Вавилов привозил ценные образцы растений, которые были собраны в центрах их происхождения. Сотни тысяч этих образцов ежегодно размножаются в коллекциях института растениеводства, носящем сегодня имя Н.И.Вавилова. Они активно используются селекционерами в качестве исходного материала для создания новых сортов. Единственный континент (кроме Антарктиды), на котором долгое время не развивалось земледелие это – Австралия. Поэтому ее территория не была детально изучена и не вошла в систему мировых центров происхождения растений. Только в последние годы ученые начинают использовать в своих работах акации и эвкалипты в других регионах мира.
Источник
Центры происхождения культурных растений
Значительный вклад в селекцию растений внес генетик Н. И. Вавилов. Он предположил и доказал, что все ныне выращиваемые в регионах мира культурные растения имеют свои определенные географические центры происхождения.
Не могу утаить от вас, что против блестящего ученого, Николая Ивановича Вавилова, было сфабриковано уголовное дело в 1940 году. Его великие труды были названы «вредительством», дело и любовь всей его жизни — «вражеской работой». Истинный гений умер в 1943 году в саратовской тюрьме, в состоянии дистрофии — жуткого истощения, из-за которого остановилось его сердце.
Вавилов выделил 7 основных географических центров происхождения культурных растений, которые расположены в поясах тропического и субтропического климата, где зарождалось земледелие. Продолжая исследования Вавилова, ученые открыли еще несколько подобных центров.
Итак, приступим к изучению центров происхождения и культурных растений, в них появившихся. Среди центров происхождения выделяют:
Лимонник, апельсин, соя, рис, просо, хурма, чайное дерево, редька, тутовое дерево (шелковица), бамбук, грецкий орех, женьшень.
Помело, бергамот, лайм, сахарная пальма, саговая пальма, мускатный орех, черный перец, гвоздичное дерево. Сахарный тростник — совместно с Индостанским центром.
Огурец, баклажан, фасоль, манго, базилик, мак, гречиха. Совместно с Индо-малайским центром — сахарный тростник, сахарная пальма.
Лук репчатый, дыня, чеснок, рожь, конопля, миндаль.
Рожь, пшеница, лен, горох, фундук, алыча, кизил, каштан, фисташка, виноград, айва, шпинат, эстрагон, финиковая пальма, лук-порей, барбарис.
Виноград, люпин, оливковое дерево, овес, капуста, брокколи, горчица, свекла, петрушка, сельдерей, редька, редис, брюква, спаржа, мята, хрен, укроп, щавель, мелисса.
Арбуз, кофе, сорго, кунжут, клещевина, просо, масличная пальма, кола.
Фасоль, кукуруза, батат, тыква, какао, авокадо, перец овощной, табак, подсолнечник.
Картофель, томат, хинное дерево, арахис, фейхоа, тыква мускатная, ананас, настурция.
Гомологические ряды в наследственной изменчивости
Это понятие введено Вавиловым Н.И. в результате его исследований, посвященных параллелизмам в явлении наследственной изменчивости. Внимательно изучите следующую цитату:
«Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов».
Суть явления кроется в сходных аллелях, повторяющихся у близких групп растений (и животных!), которые были обнаружены в ходе изучения наследственной изменчивости. Появилась возможность предсказывать еще не обнаруженные аллели у близкородственных групп растений (по одному «родственнику» судить о «другом»), что дало еще один импульс развитию селекции.
Важно и следующее следствие этого явления: зная совокупность мутаций, которые произошли в пределах одного вида, становится возможно предполагать их появление у другого, близкородственного вида.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
1. Задачи селекции. Методы селекции. Работы Н. И. Вавилова
Селекция — это наука, разрабатывающая методы получения новых и совершенствования существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.
- повышение продуктивности организмов;
- улучшение качества продукции (вкуса, внешнего вида, химического состава);
- улучшение хозяйственно важных физиологических свойств (устойчивости к болезням и вредителям, отзывчивости на удобрения или корм).
Сорт , порода , штамм — это искусственно созданная устойчивая группа (популяция) живых организмов, имеющая определённые наследственные особенности.
Все особи такой группы имеют сходные морфологические и физиологические признаки, однотипную реакцию на изменение факторов внешней среды, определённый уровень продуктивности.
1. Искусственный отбор используется для сохранения и размножения особей с желаемой комбинацией признаков. Различают массовый и индивидуальный отбор.
При массовом отборе одновременно отбирают большое число особей с нужным признаком, остальные выбраковывают. Это отбор по фенотипу, он не даёт генетически однородного материала. Повторяется многократно.
При индивидуальном отборе (по генотипу) выделяют одну особь с необходимыми признаками и получают от неё потомство.
2. В селекционной работе используют следующие методы гибридизации : инбридинг, аутбридинг и отдалённую гибридизацию.
При инбридинге скрещиваются потомки с родительскими формами или потомки одних и тех же родителей. Этот тип скрещивания применяют для получения чистых линий , т. е. перевода большинства генов в гомозиготное состояние и закрепления ценных признаков. Нежелательным последствием близкородственного скрещивания является инбредная депрессия — снижение продуктивности и жизнеспособности потомства из-за проявления рецессивных мутаций.
При неродственном скрещивании может наблюдаться эффект гетерозиса ( гибридной силы ) — повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов по сравнению с родительскими формами. Гетерозис проявляется у гибридов первого поколения и обусловлен переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. При этом нежелательные рецессивные мутации становятся скрытыми. При половом размножении в следующих поколениях степень гетерозиготности уменьшается и эффект гибридной силы исчезает. Он может сохраняться только при вегетативном размножении.
Отдалённая гибридизация — скрещивание организмов, относящихся к разным видам и родам.
Осуществляется с трудом, а полученные гибриды бесплодны из-за затруднения конъюгации хромосом разных видов в профазе \(I\) мейоза. Разработаны методы преодоления бесплодия.
3. Искусственный ( индуцированный ) мутагенез используют для увеличения разнообразия исходного материала. Мутагенез вызывают действием мутагенных факторов, например, рентгеновского облучения. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер отбирает организмы с новыми полезными свойствами.
Геномной мутацией является полиплоидия , т. е. кратное увеличение числа хромосомных наборов. Используется в селекции растений. Большинство современных сортов сельскохозяйственных растений полиплоидны. Их урожайность может быть в несколько раз выше, чем у исходных диплоидных форм. Кроме того, полиплоидия даёт возможность преодолеть бесплодие гибридов, полученных при межвидовой гибридизации.
Искусственно полиплоидию вызывают обработкой растений с помощью колхицина . Это вещество нарушает ход мейоза — оно препятствует формированию нитей веретена деления, из-за чего не происходит расхождения гомологичных хромосом.
Для успешной селекционной работы в первую очередь необходим разнообразный исходный материал .
Поиск исходного материала облегчает закон гомологических рядов наследственной изменчивости , открытый Н. И. Вавиловым .
Родственные роды и виды живых организмов характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.
Если известны формы изменчивости одного вида, то можно предположить, что подобные формы будут существовать и у других близкородственных видов.
Н. И. Вавилов установил также семь центров происхождения культурных растений и основал мировую коллекцию семян культурных растений и их диких сородичей.
Источник