Закон вавилова селекция растений

Наследственная изменчивость и закон гомологических рядов

Наследственная изменчивость и закон гомологических рядов

Исследования Н. И. Вавилова

Н. И. Вавилов — известный советский ученый-генетик, оставивший огромный след в развитии отечественной науки. Под его крылом проходило становление целой россыпи видных отечественных ученых.

Благодаря проводимым ученым и его учениками исследованиям в сельскохозяйственной науке стало возможным использовать новые методы поиска диких видов растений, которые служили бы исходным материалом в селекции. Кроме того, эти исследования стали теоретической базой советской селекции.

Ученому удалось собрать очень много коллекционного материала, на основе которого сформировалось учение о центрах происхождения культурных растений. Собранные Вавиловым и его коллегами образцы посевного материала позволили расширить горизонты генетических исследований и селекционной работы.

Анализ собранных материалов позволил сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости.

Суть закона гомологических рядов

Н. И. Вавилов на протяжении многих лет изучал дикие и культурные формы растительности на пяти материках. Это позволило ему сделать вывод о том, что изменчивость близких на основе происхождения видов и родов происходит похожим путем. В результате происходит образование рядов изменчивости.

Образованные ряды изменчивости отличаются невероятной правильностью. Поэтому, зная ряд признаков и форм в пределах одного вида, можно сделать предположение о нахождении этих качеств у других видов и родов.

Чем ближе родство, тем заметнее сходство в рядах изменчивости.

К примеру, арбуз, дыня и тыква имеют схожую форму плода: овальную, круглую, цилиндрическую и шарообразную. Что касается окраски, то она может быть светлой, темной, полосатой и пятнистой. Листья этих растений могут быть цельными или глубоко рассеченными.

При рассмотрении злаков из 38 исследуемых признаков:

• у ржи и пшеницы отмечается наличие 37;
• у овса и ячмени есть 35;
• рис и кукуруза имеют 32;
• для проса свойственно 27.

Эти цифры дают возможность предвидеть проявление определенных признаков у конкретных растений на примере проявления этих же признаков у других растений, родственных первым.

Если сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости с учетом современных знаний, то он будет выглядеть следующим образом.

Для родственных видов, родов и семейств характерно наличие гомологичных генов и порядков генов в хромосомах, сходство которых будет наиболее полным при сравнении эволюционно близких таксонов.

Такая закономерность была установлена Вавиловым в отношении растений. Однако последовавшие за открытием этой закономерности исследования подтвердили, что закон гомологических рядов Вавилова является универсальным.

Генетическая основа закона гомологических рядов

В качестве генетической основы закона гомологичных рядов выступает следующий факт: в сходных условиях близкородственные организмы могут выявлять одинаковую реакцию на факторы внешней среды. Так же стоит отметить примерно одинаковое протекание у этих организмов биохимических процессов.

Эта закономерность формулируется так: степень исторической общности организмов прямо пропорциональна количеству общих генов у сравниваемых групп.

В силу сходства генотипа близкородственных организмов, изменения генов в результате мутаций тоже могут быть похожими. Фенотипически это может проявляться в виде одинакового характера изменчивости, характерных для близких родов, видов и т. д.

Значение закона гомологических рядов

Для развития теоретической науки и практического использования в сельском хозяйстве закон Вавилова чрезвычайно важен. С его помощью можно понять направление и пути эволюции родственных групп живых организмов.

В селекции этот закон помогает планировать создание новых сортов растений и пород домашних животных, для которых характерна определенная совокупность признаков. Все это — на основе изучения наследственной изменчивости близких видов.

Также гомологические ряды Вавилова важны и для систематики организмов. Здесь с его помощью возможен поиск новых ожидаемых форм организмов, имеющих определенную совокупность признаков — при условии, что похожая совокупность была найдена в родственных систематических группах.

Источник

Лекция 3. Учение н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений

1. Группы культурных растений по происхождению. Среди флоры земного шара выделяется значительная по числу (более 2500) видов группа растений, возде­лываемых человеком и получивших название культурных. Культурные растения и образованные ими агрофитоценозы пришли на смену луговым и лесным сообществам. Они – результат земледельческой деятельности человека, которая началась 7–10 тысяче­летий назад. В переходящих в культуру диких растениях неиз­бежно отражается новый этап их жизни. Отрасль биогео­графии, изучающая распространение культурных расте­ний, их приспособление к почвенно-климатическим усло­виям в различных областях земного шара и включающая элементы экономики сельского хозяйства, называется географией культурных растений.

По своему происхождению культурные растения делятся на три группы: наиболее молодая группа, сорно-полевые виды и наиболее древняя группа.

1. Наиболее молодая группа культурных растений происходит от видов, до настоящего времени живущих в диком состоянии. Для растений этой группы установить центр начала их возделывания не составляет особого труда. К ним относятся плодово-ягодные культуры (яблоня, груша, слива, вишня, крыжовник, смородина, малина, земляника), все бахчевые, часть корнеплодов (свекла, брюква, редис, репа).

2. Сорно-полевые виды растений стали объектами куль­туры там, где основная культура из-за неблагоприятных природных условий давала низкие урожаи. Так, при продвижении земледелия на север озимая рожь вытес­нила пшеницу; широко распространенная в Западной Сибири масличная культура рыжик, используемая для получения растительного масла, является сорняком в по­севах льна.

3. Для наиболее древних культурных растений невоз­можно установить время начала их культивирования, поскольку их дикорастущие предки не сохранились. К ним относятся сорго, просо, горох, бобы, фасоль, чече­вица.

Потребность в исходном материале для селекции и улучшения сортов культурных растений обусловила создание учения о центрах их происхождения. В основу учения легла идея Ч. Дарвина о существовании геогра­фических центров происхождения биологических видов. Впервые географические области происхождения важ­нейших культурных растений были описаны в 1880 г. швейцарским ботаником А. Декандолем. Согласно его представлениям, они охватывали довольно обширные территории, в том числе целые континенты. Важнейшие исследования в этом направлении спустя полвека были выполнены замечательным русским генетиком и ботанико-географом Н. И. Вавиловым (1887–1943), который осуществил изучение центров происхождения культурных растений на научной основе.

Дифференцированный метод н. И. Вавилова

Н. И. Вавилов предложил новый, названный им диф­ференцированным, метод установления исходного центра происхождения культурных растений, заключающийся в следующем. Собранная из всех мест возделывания коллекция интересующего растения исследуется с по­мощью морфологических, физиологических и генетиче­ских методов. Таким образом, определяется область сосре­доточения максимального разнообразия форм, признаков и разновидностей данного вида. В конечном итоге можно установить очаги введения в культуру того или иного вида, которые могут не совпадать с территорией его ши­рокого возделывания, а находится от нее на значительных (несколько тысяч километров) расстояниях. Причем центры возникновения культурных растений, возделывае­мых в настоящее время на равнинах умеренных широт, иногда оказываются в горных районах.

Стремясь поставить генетику и селекцию на службу народного хозяйства страны, Н. И. Вавилов и его сорат­ники во время многочисленных экспедиций в 1926– 1939 гг. собрали коллекцию, насчитывающую около 250 тыс. образцов культурных растений. Как подчеркивал ученый, его интересовали преимущественно растения умеренных зон, поскольку огромные растительные богат­ства Южной Азии, Тропической Африки, Центральной Америки и Бразилии, к сожалению, лишь в ограничен­ном масштабе могут быть использованы в нашей стране.

2. Учение о гомологических рядах. Важным теоретическим обобщением исследований Н. И. Вавилова является разработанное им учение о го­мологических рядах. Согласно сформулированному им закону гомоло­гических рядов наследственной изменчивости, не только близкие в генетическом отношении виды, но и роды рас­тений образуют гомологические ряды форм, т. е. в гене­тической изменчивости видов и родов существует опре­деленный параллелизм. Близкие виды благодаря боль­шому сходству их генотипов (почти одинаковому набору генов) обладают сходной наследственной изменчивостью. Если все известные вариации признаков у хорошо изу­ченного вида расположить в определенном порядке, то и у других родственных видов можно обнаружить почти все те же вариации изменчивости признаков. Например, приблизительно одинакова изменчивость остистости коло­са у мягкой, твердой пшеницы и ячменя.

Трактовка Н.И.Вавилова. Виды и роды генетически близкие 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. Чем ближе родство, тем полнее сходство в рядах изменчивости.

Современная трактовка закона. Родственные виды, роды, семейства обладают гомологичными генами и порядками генов в хромосомах, сходство которых тем полнее, чем эволюционно ближе сравниваемые таксоны. Гомология генов у родственных видов проявляется в сходстве рядов их наследственной изменчивости (1987 г.).

Источник