В своих экспедициях Вавилов собрал богатейшую коллекцию культурных растений, нашел родственные связи между ними, предсказал возможные для выведения ранее неизвестные, но заложенные генетически свойства этих культур. Он обнаружил существование районов с максимальной концентрацией видов, разновидностей и сортов определенных культурных растений, а также то, что эти районы связаны с местами древнейших цивилизаций.
В ходе исследований Н.И. Вавилова было выявлено семь основных географических центров происхождения культурных растений.
1. Южноазиатский тропический центр (Рис. 2) включает в себя тропическую Индию, Индокитай, Южный Китай, Юго-Восточную Азию. Культурные растения центра: рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, цитрусовые, манго, банан, кокосовая пальма, черный перец - около 33 % всех культурных растений.
Рис. 2. Южноазиатский тропический центр ()
2. Восточноазиатский центр - Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань (Рис. 3). Отсюда произошли соя, просо, гречиха, слива, вишня, редька, грецкий орех, мандарин, хурма, бамбук, женьшень - около 20 % культурных растений.
Рис. 3. Восточноазиатский центр ()
3. Юго-западноазиатский центр - Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия (Рис. 4). Этот центр является прародителем пшеницы, ячменя, ржи, фундука, бобовых культур, льна, конопли, репы, чеснока, винограда, абрикоса, груши, дыни - порядка 14 % всех культурных растений.
Рис. 4. Юго-западноазиатский центр ()
4. Средиземноморский центр - страны побережья Средиземного моря (Рис. 5). Отсюда вышли капуста, сахарная свекла, маслины, клевер, чечевица, овес, лен, лавр, кабачок, петрушка, сельдерей, виноград, горох, бобы, морковь, мята, тмин, хрен, укроп - около 11 % культурных растений.
Рис. 5. Средиземноморский центр ()
5. Абиссинский, или Африканский центр - Абиссинское нагорье Африки в районе Эфиопии (Рис. 6). Оттуда произошли пшеница, ячмень, сорго, кофе, бананы, кунжут, арбуз - порядка 4 % культурных растений.
Рис. 6. Абиссинский, или Африканский центр ()
6. Центральноамериканский центр - Южная Мексика (Рис.7). Родоначальник фасоли, кукурузы, подсолнечника, хлопчатника, какао, тыквы, табака, топинамбура, папайи - около 10 % культурных растений.
Рис. 7. Центральноамериканский центр ()
7. Южноамериканский, или Андийский центр - западное побережье Южной Америки (Рис. 8). Из этого центра произошли картофель, томат, ананас, сладкий перец, хинное дерево, кокаиновый куст, гевея, арахис - около 8 % культурных растений.
Рис. 8. Южноамериканский, или Андийский центр ()
Мы познакомились с важнейшими центрами происхождения культурных растений, они связаны не только с флористическим богатством, но и с древнейшими цивилизациями.
Список литературы
- Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. - Дрофа, 2009.
- Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. - 2-е изд., перераб. - М.: Вентана-Граф, 2005.
- Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2002.
- Dic.academic.ru ().
- Proznania.ru ().
- Biofile.ru ().
Домашнее задание
- Кто сформулировал полную теорию центров происхождения видов культурных растений?
- Каковы основные географические центры происхождения культурных растений?
- С чем связаны центры происхождений культурных растений?
Тип урока - комбинированный
Методы: частично-поисковый, про-блемного изложения, репродуктивный, объясни-тельно-иллюстративный.
Цель:
Осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;
Задачи:
Образовательные : показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.
Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.
Воспитательные:
Формирование экологической культуры на основе признания ценности жизни во всех её проявлениях и необ-ходимости ответственного, бережного отношения к окру-жающей среде.
Формирование понимания ценности здорового и без-опасного образа жизни
Личностные :
воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину;
Формирование ответственного отношения к учению;
3) Формирование целостного мировоззрения, соответ-ствующего современному уровню развития науки и обще-ственной практики.
Познавательные : умение работать с различными источниками информации, пре-образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.
Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.
Коммуникативные: Формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, старшими и младшими в процессе образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру-гих видов деятельности.
Планируемые результаты
Предметные: знать - понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь - определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.
Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации;анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос
Метапредметные :.
Умение самостоятельно планировать пути достиже-ния целей, в том числе альтернативные, осознанно выби-рать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач.
Формирование навыка смыслового чтения.
Форма организации учебной деятельности - индивидуальная, групповая
Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.
Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.
Цели: обобщить знания о многообразии растений, их происхо-ждении, особенностях строения и процессов жизнедеятельности основных отделов; познакомить с основными эволюционными этапами развития растительного мира на Земле и их значением для дальнейшего развития органического мира; дать представле-ние о методах изучения вымерших растений.
Оборудование и материалы: список относящихся к различным классам покрытосеменных растений, таблицы: «Развитие расти-тельного мира», «Фотосинтез», гербарии мхов, плаунов, хвощей, папоротников, голосеменных и покрытосеменных растений, коллекция «Ископаемые остатки живых организмов», кусочки каменного угля с отпечатками древних растений, окаменевшие остатки древних растений, геохронологическая шкала, пейзажи каменноугольного и других периодов (можно использовать ри-сунки учащихся).
Ключевые слова и понятия: автотрофы, гетеротрофы, эука-риоты, или ядерные, прокариоты, или доядерные; органические соединения, энергия солнца, ароморфоз, конкуренция; сине-зе-леные водоросли, цианобактерии; половой способ размножения, конкуренция; озоновый экран, риниофиты, псилофиты; папорот-ники, хвощи и плауны, мхи, голосеменные, покрытосеменные растения; экологическая ниша, палеонтология, палеоботаника, радиоуглеродный метод, эволюция.
Ход урока
Актуализация знаний
Кроссворд Центры происхождения культурных растений
1.Хлебная культура.
2.Однолетние или многолетние культуры, сочные мясистые части которых человек употребляет в пищу.
3.Группа растений, возделывающая человеком для получения фруктов, ягод, орехов.
4.Культурное растение, родина которого Европейско-сибирский центр.
5.Растения, дающие сырьё для различных отраслей народного хозяйства.
6.Овощ, родина которого Мексика.
7.Важнейшая группа культурных растений, возделываемых в основном для получения зерна.
8.Зерновая культура, родина которой Южная Индия.
9.Её родина — Китай.
10«Солнечный цветок». Долгое время в России оставался декоративным.
11.культуры, из которых получают растительное масло.
12.Растение из Мексики.
14.Этот овощ родом из Средиземноморья и Средней Азии.
Практическая работа по теме:
«Центры происхождения культурных растений»
Задание 1. Распределите растения по центрам (каждый вариант распределяет все 48 наименований растений по своим центрам).
| 1-й вариант Южноазиатский тропический; Абиссинский; Южноамериканский. | 2-й вариант Восточноазиатский; Средиземноморский; Центральноамериканский. | 3-й вариант Юго-Западноазиатский; Южноамериканский; Абиссинский. |
| Названия растений: |
||
| 1) подсолнечник; | 17) конопля; | 44) тыква; |
Задание 2. Работа с картой. На контурной карте отметьте все центры происхождения культурных растений, укажите географическое положение центров.
Задание 3 .Заполните таблицу. Сопоставьте центры с географическим положением и окультуренными растениями.
| Центры растений | Окультуренные растения |
|
| Абиссинский | ||
| Южноазиатский тропический | ||
| Восточноазиатский | ||
| Юго-Западноазиатский | ||
| Средиземноморский | ||
| Центральноамериканский | ||
| Южноамериканский |
Эфиопское нагорье Африки
Южная Мексика
Задание 4. Ответьте на вопросы полным и развернутым ответом.
1. Почему большинство культурных растений размножают вегетативно?
2. Почему селекционеры пытаются создать растения-полипоиды?
3. В чем суть закона гомологических рядов в наследственной теории Н.И.Вавилова?
4. Чем отличаются одомашненные растения от окультуренных?
5. С какой целью в селекции применяют мутагены?
ОТВЕТЫ НА ПРАКТИЧЕСКУЮ РАБОТУ.
Таблица 1.Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)
| Название центра | Географическое положение | Окультуренные растения |
| Южноазиатский тропический | Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии | Рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, черный перец, банан, сахарная пальма, саговая пальма, хлебное дерево, чай, лимон, апельсин, манго, джут и др. (50% культурных растений) |
| Восточноазиатский | Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань | Соя, просо, гречиха, слива, вишня, редька, шелковица, гаолян, конопля, хурма, китайские яблоки, опийный мак, ревень, корица, олива и др. (20% культурных растений) |
| Юго-Западноазиатский | Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия | Мягкая пшеница, рожь, лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша, горох, бобы, дыня, ячмень, овес, черешня, шпинат, базилик, грецкий орех и др. (14% культурных растений) |
| Средиземноморский | Страны по берегам Средиземного моря | Капуста, сахарная свекла, маслина (олива), клевер, одноцветковая чечевица, люпин, лук, горчица, брюква, спаржа, сельдерей, укроп, щавель, тмин и др. (11% культурных растений) |
| Абиссинский | Эфиопское нагорье Африки | Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, зерновое сорго, бананы, нут, арбуз, клещевина и др. |
| Центральноамериканский | Южная Мексика | Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, табак, фасоль, красный перец, подсолнечник, батат и др. |
| Южноамериканский | Южная Америка вдоль западного побережья | Картофель, ананас, хинное дерево, маниок, томаты, арахис, кокаиновый куст, садовая земляника и др. |
| 1-й вариант Южноазиатский тропический; | 2-й вариант Восточноазиатский; | 3-й вариант Юго-Западноазиатский; |
| Названия растений: |
||
| 1) подсолнечник; | 17) конопля; | 33) горох; |
| Ответы: |
||
| 1-й вариант Южноазиатский тропический: | 2-й вариант Восточноазиатский: | 3-й вариант Юго-Западноазиатский: |
| Название центра | Географическое положение | Окультуренные растения |
| Южноазиатский тропический | Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии | |
| Восточноазиатский | Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань | |
| Юго-Западноазиатский | Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия | |
| Средиземноморский | Страны по берегам Средиземного моря | |
| Абиссинский | Эфиопское нагорье Африки | |
| Центральноамериканский | Южная Мексика | |
| Южноамериканский | Южная Америка вдоль западного побережья | |
Ресурсы:
И.Н. Пономарёва, О.А. Корнило-ва, В.С. Кучменко Биология: 6 класс: учебник для учащихся общеобразо-вательных учреждений
Серебрякова Т.И ., Еленевский А. Г., Гуленкова М. А. и др. Биология. Растения, Бактерии, Грибы, Лишайники. Пробный учебник 6—7 классов средней школы
Н.В. Преображенская Рабочая тетрадь по биологии к учебнику В В. Пасечника «Биология 6 класс. Бактерии, грибы, растения»
В.В. Пасечника . Пособие для учителей общеобразовательных учреждений Уроки биологии. 5—6 классы
Калинина А.А. Поурочные разработки по биологии 6класс
Вахрушев А.А., Родыгина О.А., Ловягин С.Н. Проверочные и контрольные работы к
учебник «Биология», 6-й класс
Хостинг презентаций
Вспомните из учебников «Растения. Бактерии. Грибы и лишайники» и «Животные», с какой целью человек выращивает культурные растения и разводит домашних животных. Что служит основной движущей силой и материалом для создания человеком новых сортов культурных растений и пород домашних животных?
С давних пор человек для своих нужд вел промысел различных животных и собирал растения. С увеличением народонаселения Земли и расширением его оседлости, природа уже была не в состоянии удолетворить потребности людей в пище, одежде и других ресурсах. Человек оказался перед необходимостью целенаправленного выращивания растений и разведения необходимых ему животных. Постепенное накопление сведений об этих древних занятиях человечества привело к оформлению селекции (от лат. селекцио - выбор, отбор) - науки о методах выведения сортов растений и пород животных с нужными человеку признаками.
Происхождение культурных форм организмов. Первым этапом селекции было окультуривание дикорастущих растений и одомашнивание диких животных. Это началось около 30-20 тыс. лет назад со случайного, по всей видимости, выращивания нашими далекими предками диких растений, произраставших по соседству с их жилищами.
Подавляющее большинство возделываемых человеком растений, первоначально было окультурено в районах, отличавшихся богатой флорой и развитым земледелием. Они совпадали с очагами древнейших цивилизаций Китая, Индии, Месопотамии, Ирана, Греции, Рима, Египта и Центральной Америки (рис. 172).
Рис. 172. Центры происхождения некоторых культурных растений н домашних животных
Большой вклад в изучение происхождения культурных растений внес отечественный ученый Николай Иванович Вавилов (рис.171). В результате организованных экспедиций по всему миру, Вавилову с сотрудниками удалось собрать коллекцию семян культурных растений.
Рис. 171. Николай Иванович Вавилов (1887 - 1943)
Рис. 173. Яблоня домашняя
Проанализировав этот материал, он пришел к выводу, что район наибольшего генетического, а следовательно и сортового разнообразия того или иного вида культурного растения является его центром происхождения.
Центры происхождения домашних животных, так же, как и центры происхождения культурных растений, совпадают с очагами древнейших цивилизаций. Эти области в основном определяются ареалами обитания диких предков домашних животных (рис. 172).
Сорт и порода. Ученые-селекционеры работают с сортами растений и породами животных. Сорт - это группа созданных в результате селекции культурных растений одного вида, например, яблоня домашняя (рис. 173), обладающих передающимися по наследству хозяйственно-ценными признаками.
Сорта культурных растений подразделяют на местные и селекционные. Местные сорта получены в результате длительного естественного и искусственного отборов в процессе выращивания той или иной культуры. Селекционные сорта (рис. 174) создаются в научно-исследовательских учреждениях с использованием методов генетики и селекции.
Рис. 174. Сорта яблони
Порода - это группа созданных в результате селекции сельскохозяйственных животных одного вида, например, курица, овца, свинья, обладающих передающимися по наследству хозяйственно-ценными признаками.
Различают примитивные и заводские породы домашних животных. Примитивные породы хорошо приспособлены к местным условиям, выносливы и отличаются невысокими, но стабильными качествами. Заводские породы разводятся в специальных племенных хозяйствах. Они обладают особо ценными качествами, высокой продуктивностью и используются для получения элитных животных (рис. 175).
Рис. 175. Породы лошадей
Итак, сорт и порода представляют собой искусственно созданные человеком внутривидовые группировки - популяции организмов, обладающие хозяйственно-ценными наследуемыми признаками.
Особенности культурных форм организмов. Домашние животные и культурные растения резко отличаются по целому ряду признаков от своих диких предков. Прежде всего, культурные формы организмов обладают значительно большим разнообразием наследственной изменчивости, чем их родоначальные виды. Такое разнообразие - результат творческой роли искусственного отбора, проводимого человеком по сохранению особей с интересующими его признаками (рис. 177).
Рис. 177. Иллюстрация творческой роли искусственного отбора: различные сорта роз отличают окраской, формой и числом лепестков венчика; предок культурных роз - шиповник (в центре) имеет розовую окраску венчика и пять лепестков
Рис. 176. Петух породы Иокогамский феникс
Часто культурные формы организмов обладают признаками, ненужными и даже вредными для них, но полезными для человека. Например, петухи декоративной породы Иокогамский феникс, имеют хвостовые перья, длиной до 11 м. Такой признак, безусловно, мешал бы птице жить в естественных условиях, но как нужный (декоративный) человеку был закреплен искусственным отбором при выведении этой породы (рис. 176).
Другое отличие культурных форм организмов состоит в том, что их продуктивность, как правило, выше, чем у родственных им диких видов организмов. Например, яйценоскость кур породы Белый леггорн достигает 350 яиц в год, а их предки - банкивские куры откладывают всего лишь 18-20 яиц в год (рис. 178). Значит, селекция культурных форм организмов ведет к созданию таких сортов растений и пород животных, которые обладают нужными человеку признаками и наибольшей продуктивностью.
Рис. 178. Куры яйценоской породы Белый леггорн (слева) и их предки - банкивские куры (справа)
Упражнения по пройденному материалу
- Объясните, что такое селекция.
- Каковы предпосылки окультуривания человеком дикорастущих растений и одомашнивания диких животных?
- Расскажите о вкладе Н.И. Вавилова в изучение происхождения культурных растений.
- Почему центры происхождения культурных форм организмов совпадают с очагами древнейших цивилизаций человечества?
- Что такое сорт и порода?
- Чем культурные формы организмов отличаются от их диких предков?
Используя учебники по истории Древнего мира и географическую карту, выясните, с очагами каких древнейших цивилизаций совпадают центры происхождения важнейших культурных растений и домашних животных.
За свою историю человечество одомашнило около 3000 видов дикорастущих растений, превратив их в зерновые, бобовые, плодовые, технические и декоративные культуры. Процесс приручения животных не был таким успешным, человек одомашнил лишь около 60 видов млекопитающих, 12 видов птиц и менее 10 видов рыб и насекомых.
Успех селекционной работы зависит главным образом от генетического разнообразия исходной группы растений или животных. Между тем генофонд существующих пород животных или сортов растений, естественно, менее разнообразен по сравнению с генофондом исходного дикого вида.
Поэтому при выведении новых сортов растений и пород животных очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков. С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н.И. Вавилов организовал многочисленные экспедиции как в пределах территории нашей страны, так и во многие зарубежные страны. Во время этих экспедиций был собран огромный семенной материал, который в дальнейшем использовали для селекционной работы. Н.И. Вавилов выделил 7 центров происхождения культурных растений (табл. 4). Им были сделаны важные обобщения, послужившие крупным вкладом в теорию селекции.
Изучение наследственной изменчивости у культурных растении и их предков позволило Н.И. Вавилову сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости: «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 генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей, через все роды и виды, составляющие семейство».
Таблица 4. Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)
|
На примере семейства злаковых Н.И.
Вавилов показал, что сходные мутации обнаруживаются у целого ряда видов этого семейства. Так, черная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и ряда других растений, за исключением овса, проса и пырея, удлиненная форма зерна - у всех изученных видов. У животных также наблюдаются сходные мутации: альбинизм и отсутствие шерсти у млекопитающих,
альбинизм и отсутствие перьев у птиц, короткопал ость у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц. Некоторые наследственные заболевания и уродства, встречающиеся у человека, отмечены и у некоторых животных. Животных с такими болезнями используют в качестве модели для изучения аналогичных дефектов у человека. Например, катаракта глаза бывает у мышей, крыс, собак, лошадей; гемофилия - у мыши и кошки; диабет - у крысы; врожденная глухота - у морской свинки, мыши, собаки и т.д. Тот факт, что сходные, наследственно обусловленные нарушения жизнедеятельности встречаются у представителей разных видов одного и того же класса - класса млекопитающих,- убедительно подтверждает закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова. Появление сходных мутаций объясняется общностью происхождения генотипов. В процессе возникновения новых видов от одного общего предка различия между ними устанавливаются только по части генов, обусловливающих успешное существование в данных конкретных условиях. Многие гены у видов, имеющих общее происхождение, остаются неизменными и при мутации дают сходные приэнаки.
Таким образом, обнаружение спонтанных или индуцированных мутаций у одного вида дает основания для поисков сходных мутаций у родственных видов растений или животных.
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости успешно используется в се лекционной практике. Работа по созданию семенных коллекций сортов культурных растений и их дикорастущих предков, начало которой положил Н.И. Вавилов, в настоящее время продолжается. В нашей стране коллекция включает более 320 тыс. образцов, относящихся к 1041 виду растений. Сюда входят дикие виды, сородичи культурных растений, старые местные сорта, все лучшее и новое, что создано за последнее время усилиями селекционеров всех стран мира. Из мирового генофонда ученые выделяют генетические источники хозяйственно ценных признаков: урожайности, скороспелости, устойчивости к болезням и вредителям, засухоустойчивости, устойчивости к полеганию и др. Современные генетические методы дают возможность добиваться в селекции растений очень крупных успехов. Так, использование ценных генов дикого эфиопского ячменя позволило создать выдающийся по продуктивности сорт ярового ячменя Одесский 100.
Вопросы для повторения н задания
Чем отличаются одомапш иные животные и культурные растения от диких?
Что служит предметом селекции?
Какое значение для селекции имеет знание центров проиосожд ним культурных растений!!
Какие центры происхождения культурных растений вы знаете?
Почему у близкородственных видов обнаруживаются сходные мутации?
Изложите сущность закона гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова.
Селекция растений
Селекция -- наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.
В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.
Породы, сорта, штаммы -- искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.
Пионером разработки научных основ селекционной работы был Н. И. Вавилов и его ученики. Н. И. Вавилов считал, что в основе селекции лежит правильный выбор для работы исходных особей, их генетическое разнообразие и влияние окружающей среды на проявление наследственных признаков при гибридизации этих особей.
Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов.
В поисках исходного материала для получения новых гибридов растений Н. И. Вавилов организовал в 20--30-е гг. XX в. десятки экспедиций по всему миру. Во время этих экспедиций Н. И. Вавиловым и его учениками было собрано более 1500 видов культурных растений и огромное количество их сортов. Анализируя собранный материал, Н. И. Вавилов заметил, что в некоторых районах наблюдается очень большое разнообразие сортов определенных видов культурных растений, а в других районах такого разнообразия нет.
Центры происхождения культурных растений
Н. И. Вавилов предположил, что район наибольшего генетического разнообразия какого-либо вида культурного растения является центром его происхождения и одомашнивания. Всего Н. И. Вавилов установил 8 центров древнего земледелия, где люди впервые стали выращивать дикие виды растений.
1. Индийский (Южноазиатский) центр включает в себя полуостров Индостан, Южный Китай, Юго-Восточную Азию. Этот центр -- родина риса, цитрусовых, огурцов, баклажанов, сахарного тростника и многих других видов культурных растений.
2. Китайский (Восточноазиатский) центр включает в себя Центральный и Восточный Китай, Корею, Японию. В этом центре были окультурены человеком просо, соя, гречиха, редька, вишня, слива, яблоня.
3. Юго-западноазиатский центр охватывает страны Малой Азии, Средней Азии, Иран, Афганистан, Северо-Западную Индию. Это родина мягких сортов пшеницы, ржи, бобовых (гороха, бобов), льна, конопли, чеснока, винограда.
5. Средиземноморский центр включает в себя европейские, африканские и азиатские страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Здесь родина капусты, маслин, петрушки, сахарной свеклы, клевера.
6. Абиссинский центр расположен в относительно небольшом районе современной Эфиопии и на южном побережье Аравийского полуострова. Этот центр -- родина твердых пшениц, сорго, бананов, кофе. По-видимому, из всех центров древнего земледелия Абиссинский центр является самым древним.
7. Центральноамериканский центр -- это Мексика, острова Карибского моря и часть стран Центральной Америки. Здесь родина кукурузы, тыквы, хлопчатника, табака, красного перца.
8. Южноамериканский центр охватывает западное побережье Южной Америки. Это родина картофеля, ананаса, хинного дерева, томатов, фасоли.
Все эти центры совпадают с местами существования великих цивилизаций древности -- Древнего Египта, Китая, Японии, Древней Греции, Рима, государств майя и ацтеков.
Центры происхождения культурных растений
|
Центры происхождения |
Местоположение |
Культивируемые растения |
|
1. Южноазиатский тропический 2. Восточноазиатский 3. Юго-Западноазиатский 4. Средиземноморский 5. Абиссинский 6. Центральноамериканский 7. Южноамериканский |
Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия Страны по берегам Средиземного моря Абиссинское нагорье Африки Южная Мексика Западное побережье Южной Америки |
Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (50% культурных растений) Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры -- слива, вишня и др. (20% культурных растений) Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений) Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений) Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник Картофель, томаты, ананас, хинное дерево. |
9. Основные методы селекции растений
1. Массовый отбор для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). Результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.
2. Индивидуальный отбор для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). Потомство от одной особи является гомозиготным и называется чистой линией.
3. Инбридинг (близкородственное скрещивание) используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений (например, для получения линий кукурузы). Инбридинг приводит к "депрессии", поскольку рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние!
Аа х Аа, АА + 2Аа + аа
4. Гетерозис ("жизненная сила") - явление, при котором гибридные особи по своим характеристикам значительно превосходят родительские формы (прибавка урожая до 30%).
Этапы получения гетерозисных растений
1. Подбор растений, которые дают максимальных эффект гетерозиса;
2. Сохранение линий путем инбридинга;
3. Получения семян в результате скрещивания двух инбредных линий.
Объясняют эффект гетерозиса две основные гипотезы:
Гипотеза доминирования - гетерозис зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии: чем больше пар генов будут иметь доминантные гены, тем больше эффект гетерозиса.
Гипотеза сверхдоминирования - гетерозиготное состояние по одному или нескольким парам генов дает гибриду превосходство над родительскими формами (сверхдоминирование).
Перекрестное опыление самоопылителей используется с целью получения новых сортов.
Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов.
6. Полиплоидия. Полиплоиды - растения, у которых произошло увеличение хромосомного набора, кратное гаплоидному. У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена.
Естественные полиплоиды - пшеница, картофель и др., выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Колхицин разрушает веретено деления и количество хромосом в клетке удваивается.
7. Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование химических мутагенов.
8. Отдаленная гибридизация - скрещивание растений, относящихся к разным видам. Но отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз.
В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида 2n = 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но он стерилен, не образует семян.
С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко получил полиплоид, содержащий 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена.
Таким способом в дальнейшем были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др.
9. Использование соматических мутаций.
С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.
10 . Технологическая схема получения картофельного концентрата
Упростили технологическую схему получения картофельного концентрата, снизили энергозатраты и трудоемкость его производства ученые из Республиканского унитарного предприятия "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию" (патент Республики Беларусь на изобретение №15570, МПК (2006.01): A23L2/385; авторы изобретения: З.Ловкис, В.Литвяк, Т.Тананайко, Д.Хлиманков, А.Пушкарь, Л.Сергеенко; заявитель и патентообладатель: вышеупомянутое РУП). Изобретение призвано обеспечить получение картофельного концентрата, используемого в рецептурах безалкогольных, слабоалкогольных и алкогольных напитков с улучшенными органолептическими характеристиками.
Предложенный способ получения картофельного концентрата включает несколько стадий: подготовку картофельного сырья, в качестве которого используют свежий картофель и (или) доброкачественные сухие и пюреобразные картофельные отходы; его термическую и последующую двухстадийную обработку амилолитическими ферментами; отделение образовавшегося осадка фильтрацией; концентрирование фильтрата упариванием; его подкисление одной или несколькими органическими кислотами; последующее термостатирование.
После термостатирования в полученный концентрат вносят водные и (или) водно-спиртовые настои пряно-ароматических растений в определенном количестве до конечного содержания сухих веществ 70±2 %. Спектр этих растений широк: тмин, эхинацея пурпурная, иссоп лекарственный, кориандр, донник, душица, бессмертник, пижма бальзамическая, мята перечная, полынь эстрагоновая и другие.