Достижения селекции растений в России и проблемы их реализации



Достижения отечественной селекции значительны и бесспорны. Они позволили создать мощный генетический потенциал сельскохозяйственных растений. Однако его реализация не дала должного эффекта. Одной из главных причин такого положения является недостаточная устойчивость созданных сортов и гибридов к вредным организмам, засухе и другим стрессовым факторам среды. Для преодоления такой ситуации необходимо прежде всего решить главную методологическую проблему современной селекции - более полное включение в ее технологию разработок таких фундаментальных наук, как физиология, биохимия, генетика, биотехнология, иммунология и др.

 

Назрел целый ряд других важнейших задач, которые требуют решения. Вот тезисное изложение, на мой взгляд, основных из них.

 

Во-первых, длительное время не удается традиционными методами преодолеть барьер по созданию комплексно устойчивых сортов и гибридов сельскохозяйственных растений к вредным организмам и экологическим стрессам, и в первую очередь к засухе.

 

Во-вторых, не преодолено важнейшее противоречие между продуктивностью и устойчивостью сельскохозяйственных растений. Это резко сокращает эффективность трансгрессивной селекции, позволяющей привлекать для решения этой сверхзадачи генетически отдаленные формы.

 

В-третьих, не реализованы возможности генетики и геномики в целях осуществления стратегического прорыва в планировании и осуществлении селекционных проектов и программ на основе принципов районирования эффективных генов по природно-экологическим зонам и нишам страны. А это необходимо в связи с усиливающейся эпифитотийной и острозасушливой ситуацией, которая ведет к огромному экономическому ущербу в агропромышленном комплексе и в стране в целом.

 

В-четвертых, не в полной мере использованы в селекции результаты столетних отечественных и зарубежных исследований по изучению механизмов регуляции и саморегуляции продуктивности и устойчивости растений к засухе, низким температурам, засолению и кислотности почв, избыточному увлажнению и другим негативным процессам.

 

В-пятых, не используются тридцатилетние мировые и национальные достижения в области биоинженерии и биотехнологии для эффективного трансгеноза, недооценивается их роль в селекции растений на устойчивость к стрессовым факторам среды, и прежде всего к вредным организмам и засухе.

 

В-шестых, не будучи истребованными, новейшие генетические, биотехнологические, физиологические и другие открытия и технологии устаревают, масштабы исследований в этих новейших областях науки, особенно в условиях финансового кризиса, сокращаются.

 

Все это ведет к дальнейшему отставанию в развитии теоретических исследований и к потере их приоритетности.

 

В итоге в практической селекции зерновых и других культур в России наметились весьма ощутимые отрицательные тенденции, которые могут снизить темпы эффективности всего селекционного процесса.

 

К основным их проявлениям можно отнести сокращение масштабов и темпов методического обновления селекционных программ, вследствие чего из года в год используются одни и те же методы исследования и создания новых сортов и гибридов. Идет свертывание работ, полное закрытие отделов, лабораторий и групп по теоретическим исследованиям в области генетики, физиологии, биохимии, биотехнологии, иммунитета и по другим важнейшим разделам и направлениям. Ослаблена работа по созданию отечественных линий сортов и гибридов, генетически устойчивых к опасным патогенам, вредителям и стрессовым факторам среды. Нежелательная "стабилизация" генетической базы селекции является главной причиной отсутствия прорывов в селекционном деле.

 

Н.И. Вавилов создал фундаментальный труд "Теоретические основы селекции растений", который и сегодня актуален. Главное место в работах Вавилова отводится генетическому разнообразию растений, генисточникам и теории иммунитета. Закон гомологических рядов был предложен как вектор поиска необходимых для селекции генисточников. Иммунная система растений рассматривается как сложный, комплексный генетически детерминированный механизм самозащиты организма от патогенов и стрессовых факторов среды. Н.И. Вавилов отдавал должное физиологии устойчивости и продуктивности растений, опираясь прежде всего на достижения российской школы физиологов растений.

 

Состояние мировой и российской фундаментальной науки сегодня позволяет значительно расширить масштабы ее применения и использования в практической селекции растений и сделать новый качественный скачок в ее развитии.

 

Достижения

 

Наиболее значимыми в аспекте физиологии растений, по нашему мнению, являются новые достижения в регуляции и саморегуляции физиологических процессов, направленные на повышение устойчивости сельскохозяйственных растений, выявление механизма многоканальной регуляции и саморегуляции, состоящего из трофического, гормонального, водного, электрофизиологического, генетического каналов связи и передачи сигналов, регуляция водообмена как активная двигательная система во всей цепи передвижения воды - поглощение, передвижение, транспирация (Желкевич).

 

Немаловажны выявление ранее не известной в науке обширной зоны информативной роли ростовой функции (новые показатели устойчивости и продуктивности растений, оценки селекционного материала на засухоустойчивость и продуктивность) и установление материальных носителей информации: акцепторов, рецепторов и транспортных систем, обеспечивающих передвижение, закрепление, утилизацию и реутилизацию продуктов фотосинтеза, первичного и вторичного метаболизма.

 

К достижениям селекционной науки можно также отнести выявление центров локализации механизмов и материальных носителей переключения темпов и направления физиологических, биохимических и энергетических процессов - хлоро-пластных, рибосомальных, плазмидных, выявление и изучение антистрессовых систем: химических и биохимических (гормональных, элементорганических, аминокислотных, анатомических, морфологических, двигательных, генетических, электрофизиологических), раскрытие закономерностей временного хода основных жизненных функций - газообмена, энергообмена, тепломассообменных, водообменных, электрофизиологических явлений: периодичности и ритмичности их проявления, механизмов координации и взаимодействия надземных и подземных органов растений, трофических и иных каналов взаимодействия корневых систем и растений в целом с почвенной средой в онтогенезе (Ермаков).

 

Физиологи совместно с другими специалистами предложили методы тестирования продуктивности и устойчивости исходного селекционного материала, сортов и гибридов сельскохозяйственных культур на всех этапах жизненного цикла растений по засухо-, жаро-, соле-, кислото-, гипоксидному и другим видам устойчивости (Вдовенко, Кумаков и др.). Однако использование этих методов в селекционной практике пока ограниченное. Главная причина - недостаточная надежность и идентификация генотипа по прототипу.

 

Проблема может быть решена при расширении масштабов работы по оценке генотипов, использовании методов и выявлении пороговых показателей устойчивости и продуктивности растений, включающих кардинальные точки процессов и явлений. Этому же будет способствовать использование метода В.А. Драгавцева - оценки генотипа по фонотипу.

 

Предложения по использованию показателей ростковой функции для тестирования растений на продуктивность и устойчивость (В.С. Шевелуха)

 

рост - интегральный процесс, выражающий функциональное состояние растений в целом;

 

интенсивность, направленность и локализация ростовых процессов регулируются двумя внутренними системами - генетической и гормональной и воздействием внешних факторов среды;

 

онтогенетическая периодичность роста сельскохозяйственных растений в природно-климатических условиях умеренной зоны Европы выражается 10 типами кривых роста, показывающих результат взаимодействия генотипа со средой;

 

суточный (циркадный) ход ростовых процессов является следствием колебаний напряженности факторов среды, генетической детерминации и уровня функционирования внутренних репарационных систем и процессов, обеспечивающих определенную степень гомеостаза и уровень энтропии всех жизненных функций, наиболее полно выраженных в процессах роста;

 

часовые и микровременные характеристики колебаний ростовых процессов и растений являются надежными показателями адаптивности генотипов к условиям окружающей среды и могут использоваться селекционерами при выработке идеотитов (моделей) сортов и гибридов и паспортной характеристике вновь созданных селекционных форм, линий, сортов и гибридов сельскохозяйственных растений;

 

наиболее существенными в селекции на засухоустойчивость могут быть ростовые реакции растений на изменение влажности почвы. Для их эффективного использования необходима разработка специальных тест-таблиц и систем. Они разработаны нами для условий Нечерноземной зоны.

 

Биотехнология и селекция сельскохозяйственных растений

 

Биоинженерия - стратегическое направление, трансгеноз - высокая современная технология получения принципиально новых форм растений. Мировая сеть биотехнологических и биоинженерных центров обеспечивает интенсивное развитие науки в решении практических задач селекции растений. По данным на 01.01.2000 г., генетически модифицированные растения занимают в мире свыше 40 млн. гектаров.

 

В России есть клеточные регенеранты, лабораторные трансгенные растения, но посевов их в производстве нет. Ученые озабочены тем, что в результате резкого сокращения финансирования работы по трансгенным растениям могут быть свернуты и даже приостановлены.

 

Особая ответственность возлагается на ВНИИСХ биотехнологии. Этот институт отстал в развитии биоинженерии, хотя по своему кадровому составу он может ускорить развитие исследований в этом направлении.

 

Селекционные центры по договорам должны совместно с ВНИИСХ биотехнологии, с участием НИИ РАН - ЦБН, ЦМБ, ИМГ, ИБОХ решить проблему получения генетически модифицированных растений с комплексной устойчивостью к опасным организмам и стрессовым факторам среды.

 

ВИР должен обеспечить ВНИИСХ биотехнологии, НИИ РАН и селекционные центры генисточниками для создания векторов и получения резистентных трансгенных растений.

 

Очень важно сейчас создать в рамках РАСХН единую биотехнологическую программу и добиться выделения необходимых средств на ее выполнение. В целом же по стране должна быть разработана и осуществлена единая федеральная программа по биотехнологии, финансируемая из бюджета и курируемая Правительством РФ.

 

Современные селекционные технологии построены главным образом на методах близкородственной и отдаленной многоступенчатой гибридизации, в меньшей мере - на использовании методов физического и химического мутагенеза, морфофизиологических методах тестирования генотипов. Все они, разумеется, не исчерпали себя, но должны быть дополнены сегодня методами физиолого-биохимического и молекулярно-генетического тестирования, а также технологией трансгеноза, позволяющими значительно расширить границы стрессоустойчивости генотипов при сохранении и повышении уровня продуктивности растений.

Стабилизация генетической базы селекции, отставание с созданием национального банка эффективных генов, слабое развитие биоинженерии в стране создали ситуацию, при которой не ослабляется, а возрастает опасность поражения и повреждения сортовых ресурсов сельскохозяйственных растений стрессовыми факторами и, как следствие, увеличения экономических потерь в АПК. Это тревожное положение может и должно быть преодолено за счет объединения традиционной селекции с достижениями фундаментальной биологии.

 

                                                       Библиография

1.Б а л а ш о в а Н.Н., Л а х м а т о в а И.Т., Л у п а ш к у Г.А. Трансгенные растения в сельском хозяйстве и возможный риск в связи с проблемами иммунитета живых организмов. С.-х. биол., 2001, 5: 3-13.

2.Д о н ч е н к о Л.В., Н а д ы к т а В.Д. Безопасность пищевой продукции. М., 2001.

3.Ж у ч е н к о А.А. Экологическая генетика культурных растений (адаптация, рекомбиногенез, агробиоценоз). Кишинев, 1980.

4.Ж у ч е н к о А.А. Адаптивный потенциал культурных растений (эколого-генетические основы). Кишинев, 1988.

5.Ж у ч е н к о А.А. Адаптивная система селекции растений (эколого-генетические основы). М., 2001, I и II.

1.6.Жученко, А. А. Роль генетической инженерии в адаптивной системе селекции растений [Text] / А. А. Жученко // Сельскохозяйственная биология. Серия : Биология растений. - 2003. - № 1. - С. 3-33 igrunov.ru/vin/vchk-vin-discipl/gen/topics/

6.З а х а р е н к о В.А. Создание трансгенных форм растений и использование их в практике защиты от болезней и вредителей. С.-х. биол., 2000, 3: 30-49.

7.С е м е н ю к Е.Г. Проблемы риска трансгенных растений. Пущино, 2000.

8.С о к о л о в М.С., М а р ч е н к о А.И. Потенциальный риск возделывания трансгенных растений и потребления их урожая. С.-х. биол., 2002, 5: 3-22.

9.Ш е в е л у х а В.С. Биотехнология и биобезопасность. С.-х. биол., 2002, 3: 3-15.

 

10.Шевелуха В.Биологические проблемы современной селекции растений/. gras.oryol.ru/NAJ/27.html

    11. Ш е л а м о в а Н.А. Перспективы применения современной биотехнологии за рубежом. Агропромышленное производство: опыт, проблемы и тенденции развития, 2001, 1: 89-108.

12. Ш у м н ы й В.К. Генная и хромосомная инженерия для растений. Вест. РАН, 2001, 8.

13. A t a n a s s o v A. Biotechnology in Bulgaria has its reasons. Sofia, 2001.

14. B i r c h R.G. Plant transformation. Problems and strategies for practical application. Ann. Rev. Plant Physiol. and Plant Molecular Biology, 1997, 48: 297-326.

15. G e r t z J.M., V e n c i l l W.K., H i l l N.S. British crop protection conference: weeds. Proceedings of an international conference. Brighton, UK, 1999, 3: 835-840.

16. H o w l e t t B.J., K n o x R.B. Allergic Interactions. Cellular Interactions. /Eds. H.F. Linskens., J. Heslop-Harrison. Berlin, 1984: 655-673.

17. M a t z k e A.J.M., N e u h u b e r F., P a r k Y.-D. e.a. Homology-dependent gene silencing in transgenic plants: epistatic silencing loci contain multiple copies of methilated transgenes. Mol. Gene Genet., 1994, 244: 219-229.

18. P a i l l o t i n G. The impact of biotechnology on the agro-food sector. OCED. The Future of Food, 2001: 71-88.

19. R o o t - B e r n s t e i n R.S. The problem of problems. J. Teor. Biol., 1982, 99: 193-201.

20. S h a r m a C.B.S.R., S a h u R.K. Cytogenetic hazards from agricultural chemicals. Mutation Research, 1977: 16-19.

21. Y o n g S. Wayward genes play the field. New Scientist, 1989, 123, 1681: 49-53.

 


Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 2545; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!