Селекция растений началась с оседлого земледелия , особенно с одомашнивания первых сельскохозяйственных растений, практика, которая, по оценкам, насчитывает от 9 000 до 11 000 лет. Первоначально первые фермеры отбирали пищевые растения с определенными желательными характеристиками и использовали их в качестве источника семян для последующих поколений, что со временем приводило к накоплению характеристик. Однако со временем начались эксперименты с преднамеренной гибридизацией, наука и понимание которой были значительно расширены благодаря работе Грегора Менделя . Работа Менделя в конечном итоге привела к созданию новой науки — генетики . Современная селекция растений представляет собой прикладную генетику, но ее научная основа шире, охватывая молекулярную биологию , цитологию , систематику , физиологию , патологию , энтомологию , химию и статистику ( биометрию ). Компания также разработала собственную технологию. Усилия по селекции растений разделены на ряд различных исторических вех.
Одомашнивание растений — это процесс искусственного отбора, проводимый людьми для получения растений, обладающих более желательными характеристиками, чем дикие растения, и который делает их дальнейшее существование зависимыми от искусственной, обычно улучшенной среды. По оценкам, эта практика возникла 9 000–11 000 лет назад. Многие сельскохозяйственные культуры, выращиваемые в настоящее время, являются результатом одомашнивания в древние времена, около 5000 лет назад в Старом Свете и 3000 лет назад в Новом Свете . В период неолита одомашнивание заняло минимум 1000 лет и максимум 7000 лет. Сегодня все основные продовольственные культуры происходят из одомашненных сортов. Почти все одомашненные растения, используемые сегодня в пищу и в сельском хозяйстве, были одомашнены в центрах их происхождения . В этих центрах до сих пор сохранилось большое разнообразие близкородственных диких растений, так называемых диких родственников культурных растений , которые также могут быть использованы для улучшения современных сортов путем селекции растений.
Растение, происхождение или селекция которого обусловлено прежде всего преднамеренной деятельностью человека, называется культигеном , а вид культурной культуры , который произошел от диких популяций в результате селективного давления со стороны традиционных фермеров , называется ландрасом . Ландрасы, которые могут быть результатом действия природных сил или одомашнивания, представляют собой растения или животные , подходящие для определенного региона или окружающей среды.
В некоторых случаях, например, в рисе , разные подвиды были одомашнены в разных регионах; Подвид Oryza sativa indica был одомашнен в Южной Азии , а подвид Oryza sativa japonica был выведен в Китае .
Подробнее о механизмах приручения см. Гибрид (биология) .
Люди веками торговали полезными растениями из далеких земель, и охотников за растениями отправляли привозить растения для выращивания. Человеческое сельское хозяйство дало два важных результата: растения, наиболее любимые людьми, стали выращивать во многих местах, и (2) сады и фермы предоставили растениям некоторые возможности для скрещивания, которые были невозможны для их диких предков. Прибытие Колумба в Америку в 1492 году спровоцировало беспрецедентный перенос растительных ресурсов между Европой и Новым Светом .
Томас Фэйрчайлд (? 1667 – 10 октября 1729) был английским садовником, «ведущим питомником своего времени», работавшим в Лондоне. [1] Он переписывался с Карлом Линнеем и помогал экспериментами установить существование пола у растений . В 1716-1717 годах (скрещивание было сделано летом 1716 года, новое растение появилось следующей весной) он был первым человеком [ сомнительно ] , который с научной точки зрения произвел [ нужны разъяснения ] искусственный гибрид , Dianthus Caryophyllus barbatus , известный как «Мул Фэйрчайлда». «, нечто среднее между Sweet William и розовой гвоздикой . [2]
Эксперименты Грегора Менделя с гибридизацией растений привели к его законам наследственности . Эта работа стала широко известна в 1900-х годах и легла в основу новой науки генетики , которая стимулировала исследования многих ученых-растениеводов, посвященные улучшению урожайности сельскохозяйственных культур посредством селекции растений.
Однако с конца 19 века начали создаваться успешные коммерческие предприятия по селекции растений . Компания Gartons Agricultural Plant Breeders в Англии была основана в 1890-х годах Джоном Гартоном, который был одним из первых, кто начал перекрестное опыление сельскохозяйственных растений и коммерциализацию вновь созданных сортов. Он начал экспериментировать с искусственным перекрестным опылением сначала злаковых растений, затем видов трав и корнеплодов и разработал далеко идущие методы селекции растений. [3] [4]
Уильям Фаррер произвел революцию в выращивании пшеницы в Австралии, широко выпустив в 1903 году устойчивый к грибкам сорт пшеницы «Федерация», который был выведен в результате его селекционной работы в течение двадцати лет с использованием теорий Менделя. [5]
С 1904 года до Второй мировой войны в Италии Назарено Стрампелли создал ряд гибридов пшеницы. Его работа позволила Италии увеличить производство сельскохозяйственных культур во время так называемой « Битвы за зерно » (1925–1940), а некоторые сорта были экспортированы в зарубежные страны, такие как Аргентина, Мексика и Китай. Работа Стрампелли заложила основу Нормана Борлоуга и Зеленой революции .
В 1908 году Джордж Харрисон Шулл описал гетерозис , также известный как гибридная сила. Гетерозис описывает тенденцию потомства определенного скрещивания превосходить обоих родителей. Обнаружение полезности гетерозиса для селекции растений привело к разработке инбредных линий, которые при скрещивании демонстрируют гетеротическое преимущество по урожайности. Кукуруза была первым видом, где гетерозис широко использовался для получения гибридов.
К 1920-м годам были разработаны статистические методы для анализа действия генов и отличия наследственных вариаций от вариаций, вызванных окружающей средой. В 1933 году Маркус Мортон Роудс описал еще один важный метод селекции — цитоплазматическую мужскую стерильность (ЦМС), разработанную для кукурузы . CMS — это наследуемый по материнской линии признак, который заставляет растение производить стерильную пыльцу . Это позволяет производить гибриды без необходимости трудоемкого удаления метелок .
Эти ранние методы селекции привели к значительному увеличению урожайности в Соединенных Штатах в начале 20 века. Подобного увеличения урожайности не было в других местах до тех пор , пока после Второй мировой войны Зеленая революция не увеличила производство сельскохозяйственных культур в развивающихся странах в 1960-х годах. Это замечательное улучшение было основано на трех основных культурах. Сначала была выведена гибридная кукуруза , затем высокоурожайная и экономичная « полукарликовая пшеница » (за которую селекционер CIMMYT Н.Э. Борлоуг получил Нобелевскую премию мира в 1970 году), а на третьем месте — высокоурожайный «низкорослый рис». "сорта. [6] Аналогичные заметные улучшения были достигнуты и в отношении других культур, таких как сорго и люцерна .
Интенсивные исследования в области молекулярной генетики привели к развитию технологии рекомбинантной ДНК (в народе называемой генной инженерией ). Развитие биотехнологических методов открыло множество возможностей для селекции сельскохозяйственных культур. Таким образом, в то время как менделевская генетика позволила селекционерам растений осуществлять генетические трансформации некоторых сельскохозяйственных культур, молекулярная генетика дала ключ как к манипулированию внутренней генетической структурой, так и к «созданию» новых сортов по заранее определенному плану.
Большинство подходов к улучшению сельскохозяйственных культур, включая традиционную селекцию, модификацию генома и редактирование генов, опираются в первую очередь на фундаментальные процессы репарации и рекомбинации ДНК . [7] Наше нынешнее понимание механизмов репарации и рекомбинации ДНК у растений во многом основано на предыдущих исследованиях на прокариотах , дрожжах и животных, так что наши нынешние знания по-прежнему укоренены в этой истории. [7] Этот подход привел к пробелам в нашем понимании основных процессов репарации и рекомбинации ДНК в растениях, поэтому дальнейший прогресс в этой области исследований растений должен способствовать значительному улучшению сельскохозяйственных культур.
{{cite web}}: |author=имеет общее имя ( справка )