Реферат на тему селекция пшеницы

Обновлено: 04.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Исследовательская работа

Подготовила: Ермолаева Е.Н.

Глава I. Значение пшеницы в жизни человека…………………………… 3 стр.

Исторические сведения о произрастании пшеницы………………. 3 стр.

Глава II. Использование пшеницы человеком…………………………… 5 стр.

Характеристика зерна………………………………………………… 5 стр

Полезные свойства пшеницы ……………………………………….. 5 стр.

Переработка зерна …………………………………………………… 6 стр.

Использование продуктов переработки зерна в питании человека. 7 стр

Применение пшеницы в медицине и косметологии ……………… . 7 стр.

Библиографический список…………………………………………… 10 стр

Тема: Пшеница – царица полей.

Пшеница – основная зерновая культура, которая занимает главное место в жизни человека.

Актуальность: Пшеница является основным источником питания человека. Элементы, содержащиеся в пшенице выполняют основную роль в жизнедеятельности человека.

Цели исследования: Исследовать строение зерна пшеницы, выявить важность пшеницы в жизни человека, научить рационально использовать пшеницу и бережно относиться к ней.

Задачи исследования:

Изучить исторические сведения о произрастании пшеницы;

Собрать информацию о свойствах и значении пшеницы в жизни человека.

Объект исследования: Пшеница и ее использование.

Гипотеза исследования: Если использовать продукты из зерна пшеницы в питании человеком, то улучшается работоспособность головного мозга, сердечно-сосудистой системы, нормализуется работа системы пищеварения и улучшается обмен веществ в организме.

Методы исследования:

Практическая значимость: Пшеница является основной зерновой культурой земного шара. Использование пшеницы в питании человека дает возможность организма получать витамины и улучшает его работоспособность.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Глава I. Значение пшеницы в жизни человека.

1.1. Исторические сведения о произрастании пшеницы.

Пшеница — самая древняя и распространенная культура на земном шаре. Эта хлебная культура большинства стран мира, возделываемая от северных полярных районов до южных пределов пяти континентов.
Пшеница — важнейшая продовольственная культура: ее потребляет в пищу свыше половины населения земного шара, среди зерновых она занимает ведущее место по занимаемым площадям и валовому сбору зерна, который составляет почти половину урожая зерновых культур.

Пшеница была одним из первых злаков, ее культивировали еще в самом начале неолитической революции. Селекция первых сортов осуществлялась по прочности колоса, который должен выдерживать жатву, по устойчивости к полеганию и по размеру зерна. Это вскоре привело к утрате культурной пшеницей способности размножаться без помощи человека, так как ее способность к распространению зерен в диких условиях была сильно ограничена,

Основной производитель пшеницы – Китай, второй по значению – США; затем идут Индия, Россия, Франция, Канада, Украина, Турция и Казахстан. (Приложение 1)

1.2. Сорта пшеницы.

Существуют тысячи сортов пшеницы, и классификация их довольно сложна, однако главных типов всего два – твердые и мягкие. Мягкие сорта делят также на краснозерные и белозерные. Обычно их выращивают в регионах с гарантированным увлажнением.

Твердые сорта разводятся в областях с более сухим климатом, например там, где естественный тип растительности – степь. В Западной Европе и Австралии производят в основном мягкие сорта, а в США, Канаде, Аргентине, Западной Азии, Северной Африке и Казахстане – главным образом твердые.

Мягкие и твердые сорта пшеницы имеют много общего, однако четко различаются по ряду признаков, которые важны для использования муки. Историки утверждают, что разницу между двумя типами пшеницы знали уже древние греки и римляне, а возможно, и более ранние цивилизации. В муке, полученной из мягких сортов, зерна крахмала крупнее и мягче, консистенция ее более тонкая и рассыпчатая, она содержит меньше клейковины и поглощает меньше воды. Такую муку используют для выпечки в основном кондитерских изделий, а не хлеба, поскольку продукты из нее крошатся и быстро черствеют. В областях выращивания мягких сортов хлеб пекут из ее смеси с мукой, полученной из привозных твердых сортов.

Сорта пшеницы делятся на озимые и яровые. Озимую пшеницу сеют осенью и убирают на следующее лето. Это наиболее распространенная пшеница во всем мире. Начиная развиваться раньше высеваемой весной яровой, она быстрее поспевает и дает более высокий урожай. Яровую пшеницу, за исключением T. durum, выращивают в тех местах, где зима слишком сурова.

Озимую сеют осенью, чтобы до зимы появились небольшие всходы. С озимой пшеницы получается мука низших сортов. Созревает она в августе месяце. Яровую пшеницу сеют весной, когда прогревается земля. С этой пшеницы получается мука высших сортов. Созревает эта пшеница в конце сентября и начале октября.

Оптимальный урожай созревает при 250—1000 мм осадков в год и сезонном их распределении. Рост идет, пока температура не падает ниже 3° С и не поднимается выше 32° С при оптимуме 25° С. Слишком ранний сев повышает шансы заболевания всходов и, как и запоздалый, чреват их зимним вымерзанием.

С помощью селекции удалось коренным образом улучшить качество зерна и повысить урожайность зерновых культур на основе выведения новых сортов. Перед учеными всего мира все с большей остротой ставится вопрос о новых нетрадиционных подходах и методах, которые позволили бы выявить все потенциальные возможности растительного организма и вместе с тем в более короткие сроки получить новые формы и сорта.

Глава II. Использование пшеницы человеком.

2.1. Характеристика зерна.

Посеянное зерно пшеницы впитывает воду, набухает и прорастает. Почечка и зародышевый корешок выходят наружу и растут соответственно вверх и вниз. У поверхности почвы от первого узла формирующейся из почечки соломины отходят придаточные корни, которые усиленно ветвятся и образуют т.н. мочковатую корневую систему. Место перехода стебля в корень называется корневой шейкой. Чуть выше нее нижние узлы стебля тесно сближены, и из пазух их листьев вблизи поверхности почвы развиваются боковые побеги – происходит кущение пшеницы.

До этой стадии растение считается всходом. Затем начинается фаза выхода в трубку, т.е. быстрого удлинения соломины, за чем следует колошение, т.е. образование соцветия: верхнее междоузлие (цветонос) выносит колос на 7–10 см выше верхнего листа.

Достигшее окончательного размера зерно содержит зародыш и водянистый, сначала прозрачный, затем по мере увеличения содержания крахмала становящийся белым, эндосперм (стадия т.н. молочной спелости). Постепенно влажность зерна снижается и его содержимое по консистенции начинает напоминать липкое тесто (восковая спелость). Полностью созревшее (технически спелое) зерно – твердое. (Приложение 3), (Приложение 4)

Ученых всегда интересовал химический состав важнейшего хлебного злака. Многочисленные исследования зерна пшеницы установили, что в его составе содержится крахмал и другие углеводы в количестве от 50% до 70%, в зависимости от сорта пшеницы. Также, в состав пшеницы входят различные белки, от 10% до 20% , в зависимости от сорта. Еще в пшенице имеются растительные жиры, витамины (В1, В2, В6, С, Е и РР) и минералы (калий, кальций, магний, фосфор и другие). Также в пшеничном зерне имеется большое количество различных активных ферментов. (Приложение 5)

2.2. Полезные свойства пшеницы.

Ученые издавна интересовались химическим составом этого важнейшего хлебного злака. В результате научных поисков установлено, что в пшенице содержатся крахмал и другие углеводы (более 60%), различные белки - лейкозип, глютенин, глиадин (до 22%), а также жир, клетчатка, зональные вещества - фосфор, калий, кальций, магний и другие (до 2%) и различные ферменты. Питательную и лечебную ценность пшеницы придают найденные в значительных количествах витамины группы B1, Е, холин и ряд других веществ.

Питательные и целебные свойства пшеницы высоко ценили в Древней Руси. Отвары из толченого зерна, мякиши и корочку хлеба использовали при лечении многих недугов. "Все внутренности укрепляет, и силы телесные утверждает", - так говорилось о пшенице в русском травнике XVII в.

Зерно питательно, калорийно, содержит много белка (от 10—12 до 20—25% у селекционных сортов, до 25—30% у дикорастущих видов), углеводов (60—64%), а также жир (2%), витамины, ферменты, минеральные вещества и др. Его легко хранить, транспортировать, перерабатывать в муку, крупу и др. продукты. Зерно, отруби и др. отходы помола — ценный концентрированный корм, сырьё для комбикормовой промышленности. Солому используют в качестве грубого корма и на подстилку, а также для производства бумаги, картона, упаковочного материала, плетения корзин, шляп и т.п. Зелёную массу пшеницы скармливают скоту.

Полезные свойства пшеницы люди знали и ценили во все времена. Пшеница была олицетворением солнечной энергии. Из-за золотистого цвета ее колосьев и ее питательных и целебных качеств, создавалось впечатление, что пшеничные зерна - это спрессованный свет Солнца. Пшеницу называют царицей злаков.

. О пшенице — древнейшем спутнике человека, люди издавна слагали стихи, песни, половицы и загадки. (Приложение 6)

2.3. Переработка зерна.

Конечно, не надо объяснять, что из пшеницы пекут хлеб. Тот самый - белый, пышный, с румяной корочкой.

Зерно пшеницы покрыто ценной оболочкой, но в процессе развития мельничного производства человек научился отделять все самое ценное для его организма в отруби. И все самое полезное, заложенное природой в пшеничное зерно, оказалось отходами, побочным продуктом, который шел на корм скоту. Туда же идет и зерновой зародыш, наиболее ценная часть зерна. Пшеничный зародыш богат зародышевым маслом и микроэлементами полезными для нашего здоровья.

Когда пшеница созревает, ее косят, обмолачивают, вывозят на элеватор. С элеватора везут на мельницу. На мельнице из пшеницы делают муку. Потом эту муку везут в пекарню. В пекарне люди пекут хлеб и сдобные изделия.

Хлеб получают, смешивая муку с водой или иной жидкостью и добавляя закваску - обычно дрожжи, а иногда и другие вещества - для придания продукту особого аромата либо текстуры или же для стимуляции роста дрожжей. Смесь замешивают, формуют и пекут. Сейчас пшеничный хлеб белый, а всего столетие назад он был, так сказать, серым. Это объясняется повышением качества муки - более полным отделением при помоле эндосперма от оболочек зерна и з ародыша.

Зерно пшеницы используется также для производства крупы, макаронных изделий и др. специальные сорта ее служат для получения кормов.

2.4. Использование продуктов переработки зерна в питании человека.

Используется часть растения - зерновка. Из нее получают зерно, муку, крупу, отруби. Вряд ли нужно говорить о значении пшеницы как пищевого продукта.

Пшеничная мука широко используется в хлебопечении и кондитерской промышленности. Пшеничный хлеб отличается высокими вкусовыми, питательными свойствами и хорошей переваримостью.

Клетчатка, содержащаяся в зернах пшеницы, стимулирует двигательную функцию кишечника и препятствует превращению сахаров и углеводов в жир. Пшеничные отруби, эффективное средство для нормализации веса (похудения). Пектины, входящие в состав пшеницы, впитывают вредные вещества, находящиеся в кишечнике, уменьшая, тем самым, гнилостные процессы, и способствуют заживлению слизистой оболочки кишечника. (Приложение 7)

2.5. Применение пшеницы в медицине и косметологии

Человек всегда использовал лечебные и косметические свойства пшеницы. Отвар пшеничных зерен хорошо восстанавливает силы. Это эффективное средство реабилитации после продолжительной болезни. Отвар зерен пшеницы с медом хорошо помогает при заболеваниях дыхательных органов, простуде и кашле.

Однако не всем, вероятно, известно, что эту древнейшую сельскохозяйственную культуру издавна применяют в народной медицине. Чаще всего - отвар из пшеничных зерен, обладающий общеукрепляющим и мягчительным свойствами.
Большая часть биологически ценных пищевых компонентов пшеничного зерна содержится в зародыше и в оболочке (в отрубях). Это витамин Е, являющийся антиоксидантом, витамины группы В, жирные кислоты и др. Отвар и припарки из пшеничных отрубей является эффективным косметическим средством для питания и смягчения кожи.

Отвар зерен пшеницы назначают для восстановления сил после тяжелых, длительно протекающих заболеваний. Отвар отрубей с добавлением меда - при заболеваниях органов дыхания, кашле. Отвар мякиша пшеничного хлеба - при простых и кровавых поносах. Для быстрейшего созревания нарывов или для рассасывания опухолей прикладывают мякиш пшеничного хлеба, смоченный в горячем молоке. Отвар и припарки из отрубей - испытанное косметическое средство для смягчения кожи.

Препараты пшеницы мягкой нашли применение и в научной медицине. В частности, густой экстракт из пшеничных зародышей "Холеф" (фехолин), назначаемый для лечения больных с различными формами мышечной дистрофии. Из зерен пшеницы был получен и другой препарат - густая, смолообразная жидкость темно-коричневого цвета с запахом жженого зерна, известная под названием "жидкость Митрошина". Это весьма эффективное средство при кожных заболеваниях - экземе, чешуйчатом лишае, нейродермите, гнойном воспалении волосяных мешочков (сикозе).

Косметические фирмы все больше используют пшеницу в приготовлении кремов, как для жирной, так и для сухой кожи. Вы, наверное, заметили в списке ингредиентов на баночке крема или тубе с маской такие термины как: масло ростков пшеницы, отруби, экстракт зародышей пшеницы или протеины пшеницы. (Приложение 8)

По продовольственной значимости и масштабам производства ведущее место занимает пшеница. Производство этой культуры на всех континентах составляет 615 млн. тонн. На долю пяти стран: Канады, США, Китая, Индии, и России приходится около половины производства пшеничного зерна (37). В воздушно-сухом зерне пшеницы содержится (%): белка-16.8, без азотистых экстрактивных веществ (в основном крахмала)- 63.8, клетчатки-2, жиров-2, золы-1.8, воды-13.6, а также ферменты и витамины (группа В и провитамин А). Основная биологическая ценность зерна-белок. Человек удовлетворяет свою потребность в этом веществе в значительной степени за счет хлебных продуктов. Зерно пшеницы используется для получения муки, а также в крупяной, макаронной и кондитерской промышленности (37).

Кроме продовольственного направления, озимая пшеница представляет большую кормовую ценность. Пшеничные отруби с большим содержанием переваримого протеина – хороший корм для всех видов сельскохозяйственных животных. Для грубого корма скоту используют солому и мякину, солому также применяют в качестве строительного материала, для подстилки животным, изготовлении бумаги и так далее.

Озимая пшеница - ценная культура в полевом севообороте и хороший предшественник для ряда культур (кукуруза, подсолнечник, сахарная свекла, озимый ячмень, пожнивные посевы и другие). Велико и организационно-хозяйственное значение озимой пшеницы. Это, во-первых, перенесение на осенний период значительной части посевных работ, что уменьшает загруженность в период весеннего сева. Во-вторых, более раннее созревание озимой пшеницы, по сравнению с яровыми культурами уменьшает напряженность и уборочных работ, дает возможность уйти от летней засухи. И последнее. Более ранняя уборка озимых дает возможность более качественно подготовить почву для последующей культуры севооборота.

Сорт - один из главных факторов устойчивого производства зерна озимой пшеницы. Для возделывания озимой пшеницы используют прежде всего сильные, а также ценные сорта, отличающиеся высокой потенциальной урожайностью, хорошей отзывчивостью на удобрения и изменения агротехники, комплексной устойчивостью к вредным факторам (перезимовка, засуха, полегание, болезни и другое), дающие сильное или среднее по качеству зерно (37).

Из практики известно, что не все сорта одинаково проявляют себя в одних и тех же условиях их возделывания, поэтому и реализация потенциальной продуктивности у разных сортов идет по-разному. Высокопродуктивные сорта выносят из почвы большое количество питательных веществ, расходуют много воды, поэтому такие сорта требуют высокой агротехники. Если таких условий нет, то потенциально более продуктивный сорт не только не дает прибавки, но может и уступить по урожайности другому менее продуктивному, но и менее требовательному к условиям возделывания сорту. Следовательно, нужен дифференцированный подход к подбору сортов. Особенно он важен в настоящее время, когда многие хозяйства не могут обеспечить посевы высокими дозами удобрений и комплексом защиты растений. Вполне очевидно, что экономически слабым и сильным хозяйствам необходим разный сортовой состав (37).

Целью наших исследований является изучение хозяйственно-ценных признаков у сортов озимой мягкой пшеницы, входящих в группу стабильно высококачественных. Важным в опыте является изучить влияние условий выращивания на формирование высокой урожайности качества зерна у разных сортов.

1.1. Сорт и его влияние на повышение урожайности и качество

Повышение зерновой продуктивности - основная цель селекции пшеницы за все время ее существования. Среди различных агроприемов на долю сорта приходится 20-28 % прироста урожая, а в экстремальных погодных условиях (суровые зимы, засухи, эпифитотии болезней) сорту принадлежит решающая роль.

На современном этапе развития сельского хозяйства, при внедрении новых технологий возделывания зерновых культур, значение сорта сохранилось. Сорт остается не только средством повышения урожайности, но и становится фактором, без которого невозможно реализовать достижения науки и техники. В сельскохозяйственном производстве сорт выступает как биологическая система, которую нельзя ничем заменить (13).

Селекцию озимой пшеницы в нашей стране ведут многие научно-исследовательские учреждения, расположенные в различных почвенно-климатических зонах. Это позволило создать высокопродуктивные и высококачественные сорта применительно к конкретным условиям (23).

Возделывание высокопродуктивных сортов, способных наиболее полно использовать условия высокого агрофона, резко повышает экономическую эффективность внесения удобрений и орошения и ускоряет тем самым окупаемость капиталовложений, и является тем самым доступным и дешевым способом увеличения производства всех сельскохозяйственных культур (28).

В нашей стране наиболее значительный скачок в повышении продуктивности пшеницы произошел в районах, где природные условия способствовали получению высоких урожаев. К их числу относится Кубань (13).

П. П. Лукьяненко с помощью селекции за сорокалетний период увеличил продуктивность пшеницы почти в 2,5 раза (22).

Размышляя над моделью нового сорта озимой, академик П. П. Лукьяненко подсчитал, что в условиях Кубани количество главных признаков, по которым ведется селекционная работа, достигает 26. Он обновил, и умело применил метод гибридизации эколого-географически отдаленных форм пшеницы, создав целую серию высокоинтенсивных сортов, таких как: Безостая 1, Кавказ, Аврора, Краснодарская 39 и 46, Полукарликовая 49, Северокубанка и другие.

Последователи академика – ученные КНИИСХ им. П. П. Лукьяненко в результате взаимовыгодного сотрудничества со многими научными учреждениями России, Восточной и Западной Европы и ХУЙ собрали разнообразный селекционный материал и создают высокоурожайные сорта озимой пшеницы, приспособленные для различных почвенно-климатических зон Краснодарского края. На 2000 год было рекомендовано более 20 сортов озимой пшеницы (33).

В последние годы урожайность в передовых хозяйствах от внедрения таких сортов, как Скифянка, Юна, Соратница, Ника Кубани повысилась и составила 50 и выше ц. с 1 га. В 1990 году по краю был получен рекордный урожай-56,1 ц/га. В восьми районах урожайность была 60 ц/га, что свидетельствует о том, что хозяйства приблизились к уровню развитых стран Западной Европы (24).

Благоприятные для возделывания озимой пшеницы природные условия Краснодарского края имеют отрицательные моменты, которые сказываются на устойчивости производства зерна и создают трудности в селекции этой культуры. Поэтому роль сорта, устойчивого ко всем стрессовым факторам внешней среды, приобретает особую значимость (35).

Актуальна и реальна селекция сортов, способных эффективно использовать тепловую энергию и свет невысокой интенсивности.

Только имея информацию о потенциальной продуктивности, адаптивности и стабильности сорта, его способности отзываться на улучшение условий выращивания можно эффективно использовать сорт при разных условиях энергозатрат (29).

Перед селекционерами Кубани встала задача - создать новые сорта, отвечающие требованиям механизированной уборки, устойчивые к ржавчине и полеганию, способные формировать высококачественное зерно, что и явилось программой научных исследований П. П. Лукьяненко (37).

Сорта, созданные в институте под руководством академика Лукьяненко, по технологическим качествам зерна относятся к ценным и сильным пшеницам и обладают достаточно высоким содержанием белка в зерне, и имеют зерно с высокими мукомольно-хлебопекарными качествами (24).

Юна относится к высокопродуктивным сортам с отличным качеством зерна. Еще одна отличительная черта этого сорта - его способность вызревать после посева весной, то есть этот сорт характеризуется короткой стадией яровизации.

Скифянка наряду с высокой продуктивностью сочетает хорошую адаптивность. Сорт относится к сильным пшеницам, потенциальная урожайность 110 ц/га. Сорт Скифянка отличается хорошей выносливостью к болезням.

Эхо отличается от других сортов тем, что хорошо сохраняет листовой аппарат в зеленом состоянии при созревании. Сорт стабильно формирует высококачественное зерно при возделывании по всем предшественникам (4).

В арсенале хлеборобов Кубани целый ряд сортов озимой мягкой пшеницы, способных при высоком качестве зерна обеспечивать максимальную урожайность.

Однако сорт не может служить панацеей от бесхозяйственности и низкой агротехники выращивания. Любой сорт дает отдачу только при хороших погодных и агротехнических условиях (2).

Известно, что сорта с высоким генетическим потенциалом продуктивности отличаются и повышенными требованиями к технологии их возделывания (15).

Только за последние 10 лет ученными КНИИСХ созданы и переданы в Госсортоиспытание более 40 сортов озимой пшеницы, более 30 из которых вошли в список Госреестра селекционных достижений. Несмотря на это, неполнота реформ в сельском хозяйстве привели к значительному снижению производства. Так, за 1990-2000 г. валовые сборы зерновых в Краснодарском крае снизились на 32 %, в том числе озимой пшеницы на 23 % (32).

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Целью наших исследований является изучение хозяйственно-ценных признаков у сортов озимой мягкой пшеницы, входящих

Селекция озимой пшеницы, как и другой культуры, — сложный и длительный процесс, состоящий из трех периодов.

Первый период — подбор исходного материала, второй — формирование и отбор наиболее ценных форм и третий — оценка лучших отобранных форм по хозяйственно-ценным признакам и биологическим особенностям и выделение перспективных сортов.

Первый и второй периоды в значительной мере определяют успехи селекционной работы, так как на основе использования существующих форм растений создаются новые формы, которые по продуктивности и другим качествам должны быть лучше имеющихся сортов озимой пшеницы.

В селекции озимой пшеницы для создания новых сортов применяются различные методы.

Половая гибридизация. За последние 35—40 лет половая гибридизация — основной метод в селекции озимой пшеницы. При половой гибридизации в результате сочетания разных наследственных свойств родительских организмов получаются новые формы, отличающиеся по урожайности и другим хозяйственно-ценным признакам от исходных форм. Половая гибридизация в сочетании с индивидуальным отбором и выращиванием гибридных потомств в соответствующих условиях (на высоком агрофоне, при разных температурах и т. д.) — эффективный способ направленного формообразования и улучшения пшениц. При гибридизации важно правильно подобрать пары по комплексу хозяйственно-ценных признаков в соответствии с принятым в селекции направлением и с учетом биологических особенностей родительских организмов.

В селекции пшениц широко применяется внутривидовая (или межсортовая) и отдаленная гибридизация (межвидовая и межродовая).

Внутривидовая гибридизация широко применяется в селекции озимой пшеницы. Этим методом выведено большинство районированных сортов. При внутривидовой гибридизации применяются парные, тройные, сложные, ступенчатые комбинации. Хорошие результаты получаются, когда для скрещивания используют сорта, имеющие разное географическое происхождение. Подбор пар для гибридизации по принципу эколого-географической отдаленности имеет то преимущество по сравнению с парами одинакового географического происхождения, что гибридные формы получаются более продуктивными и жизнеспособными. Еще Дарвин отмечал, что скрещивание организмов, выращенных хотя бы в несколько различных условиях среды, дает более жизнеспособное потомство. И. В. Мичурин впервые научно обосновал и практически применил метод скрещивания географически отдаленных форм. Он считал его краеугольным камнем в выведении лучших сортов и показал, что гибриды, полученные от таких скрещиваний, отличаются жизнестойкостью и легче приспосабливаются к условиям данной местности. Скрещивания географически отдаленных форм озимой пшеницы широко проводят в Краснодарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства. В качестве материнских форм в большинстве случаев здесь используют советские сорта, приспособленные к местным условиям; отцовскими формами служат зарубежные пшеницы, отличающиеся по ряду хозяйственно-ценных признаков и биологических свойств. Например, сорт Маркиз — яровая пшеница Канады (сложный гибрид, выведенный с участием русских пшениц) — имеет короткий стебель, устойчив к полеганию, слабо осыпается. Устойчив к бурой ржавчине, слабо поражается мокрой головней и средне — пыльной. Клейн 33 — аргентинский сорт яровой пшеницы — сложный гибрид, в родословной которого участвовали разные экологические типы озимых и яровых пшениц. Канред Х Фулькастер 266-287 — озимый сорт пшеницы CША. Выведен с участием наших Крымок. Устойчив к ржавчине, зерно имеет хорошие мукомольные и хлебопекарные свойства.

Этим методом подбора родительских пар и индивидуального отбора в Краснодарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства выведено большое количество сортов озимой пшеницы, 17 из них районированы в разные годы. Хорошие результаты показывают в государственном сортоиспытании и другие новые сорта. В последние годы здесь изучаются и широко используются для гибридизации некоторые западноевропейские пшеницы, в частности немецкие и итальянские сорта, отличающиеся от новых сортов высокой продуктивностью колоса, иммунностью к желтой ржавчине и слабой поражаемостью бурой ржавчиной, устойчивостью к полеганию.

Из всех сортов озимой пшеницы, выведенных Краснодарским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства, наибольшую посевную площадь занимает Безостая 1. В этом сорте очень удачно сочетается высокая урожайность с отличными качествами зерна и устойчивостью к полеганию и ржавчине, что, несомненно, связано с его происхождением. В родословной Безостой 1 участвовали различные экологические типы пшениц из 12 стран разных континентов мира: Англии, Аргентины, Венгрии, Голландии, Испании, Италии, Китая, СССР, США, Уругвая и Японии.

Подбор родительских пар для скрещивания по принципу эколого-географической отдаленности пшеницы проводится и другими научными учреждениями. Так, на Белоцерковской опытно-селекционной станции Всесоюзного научно-исследовательского института сахарной свеклы (ВНИС) выведен сорт озимой пшеницы Белоцерковская 198 (автор А. А. Горлач) — гибрид от скрещивания Эритроспермум 15 Х Ковейл из США; на Весело-Подолянской опытно-селекцнонпой станции ВНИС — Веселонодолянская 499 (авторы Т. Д. Ковтун, Т. М. Ефименко, М. В. Кузьменко и В. И. Шкоденко) методом индивидуального отбора из гибрида от скрещивания Мильтурум Н Х Конвейл; в Азербайджанском научно-исследовательском институте земледелия — Азербайджанская 2 (Кооператорка 963 Х Клейн 33); на Стендской селекционно-опытной станции Латвийского научно-исследовательского института земледелия — Kуpcac (автор Э. А. Берзинын) — гибрид местная Безостая красноколосая Х Свалефская; на Крымской сельскохозяйственной опытной станции — Таврическая (авторы Л. К. Сечняк, А. М. Кузина и В. Д. Синельник) — гибрид от скрещивания (Канред Х Фулькастер) Х Украинка с последующим четырехкратным массовым отбором. Из других сортов следует отметить Таджикскую 16 Таджикского научно-исследовательского института земледелия (автор З. С. Колмакова) — гибрид от скрещивания сортов Сурхак 257 Х Альбидум 7924, выделенный из южноафриканского образца коллекции ВИР; Универсал Иыгеваской селекционной станции Эстонской ССР (авторы М. П. Пилль и М. Я. Вийранд) — гибрид от скрещивания твердой пшеницы образца № 022 (шведского происхождения) с линией 63 X 165 из местной пшеницы с применением индивидуального отбора и выращиванием на высоком агрофоне.

В последние годы этим методом выведены новые сорта: Орбита — Всесоюзным научно-исследовательским институтом кукурузы (Канред фулькастер Х Украинка) X Безостая 1; из сортов твердой пшеницы Алтын-бугдай — Узбекского научно-исследовательского института богарного земледелия (авторы С. И. Петров, П. В. Кулешов и Н. В. Покровский) — гибрид от скрещивания [Мелянопус 8511 (линия, выделенная из сирийских пшениц) Х Гордеиформе 189].

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Введение ——————————————————————— 2
Особенности селекции пшеницы на устойчивость к болезням — 3
Возбудитель заболевания ————————————————- 6
Генетика устойчивости ————————————————— 9
Исходный материал для селекции ————————————- 11
Методы селекции ———————————————————- 13
Методика и техникаселекционного процесса ————————22
Достижения селекции —————————————————— 26
Список литературы ——————————————————- 30

селекция пшеницы, возбудители заболевания пшеницы, генетика устойчивости, методы селекции

Описание работы

ВВЕДЕНИЕ
Пшеница является важнейшей продовольственной и кормовой культурой. В мире она занимает лидирующее место по посевным площадям среди возделываемых культур. Такое широкое распространение объясняется высокой питательностью и возможностью разностороннего использования и переработки пшеницы.
Дальнейшее увеличение производства зерна пшеницы возможно, главным образом, за счёт роста урожайности и снижения потерь, в первую очередь связанных с заболеваниями. В настоящее время потери урожая неустойчивых к опасным патогенам сортов пшеницы достигают вэпифитотийные годы до 60%. При внедрении интенсивных технологий возделывания, как пшеницы, так и зерновых культур в целом, из-за микроклимат а в посевах резко возрастает вредоносность листостебельных патогенов. Применение химических средств защиты растений, которые предусматриваются в этой технологии, связаноне только с огромными затратами средств, но и, самое главное, с отрицательным воздействием на окружающую среду. Помимо этого химический метод не всегда гарантирует ожидаемый результат, и это, прежде всего, относится к ржавчиннымболезням зерновых культур.
Во всем мире устойчивый сорт является важнейшим элементом в системе интегрированной защиты растений от болезней и вредителей. В России селекция пшеницы на устойчивость к листовой ржавчине проводится более 40 лет.
Несомненно, что выведение и распространение устойчивых сортов – экологически перспективный путь развития сельского хозяйства. Однако этот процесс обязательно должен идти непрерывно, поскольку абсолютной устойчивости создать невозможно и устойчивость к любому агенту рано или поздно может быть преодолена возбудителем. Тем не менее, экономическая эффективность этого метода защиты может быть весьма велика и превышать эффект от использования пестицидов в десятки раз.

ОСОБЕННОСТИ СЕЛЕКЦИИ ПШЕНИЦЫ НАУСТОЙЧИВОСТЬ К БОЛЕЗНЯМ
Создание устойчивых к болезням и вредителям сортов – весьма сложное и трудное направление в селекции, особенно у пшеницы. Трудности в селекции пшеницысвязаны, прежде всего, с тем, что каждый патоген имеет физиологические расы. Так, число рас листовой ржавчины превышает 180. Далее, патоген довольно быстро эволюционирует, нередко опережая селекционный процесс выведения нового сорта. Это создает необходимость вести постоянный контроль изменчивости, как самой культуры-хозяин а, так и паразита, и с учет ом изменений, происходящих в популяции патогена, вести поиск новых генов устойчивости.
Однако главное затруднение в селекции на устойчивость к болезням связан о со сложным характером взаимодействия между двумя биологическими системами (двумя организмами) –пшеницей и патогеном. Нужно учитывать генетические системы того и другого, атак же тщательно контролировать внешние условия с учет ом их влияния, как на растение, так и на болезнь. Основа современных представлений о взаимодействии хозяин-паразит была сформулирован а Н. И. Вавиловым в 1935 году. Взаимодействия хозяин-паразит, приводящие к снижению вредоносности последнего, могут быть следующими.
1. Устойчивость, обусловленная наличием немногих расоспецифических генов (вертикальная устойчивость, или специфическая), большого числа малых аддитивно взаимодействующих генов, дающих не специфический по отношению к отдельным расам эффект или универсально-устойчивыми моногенами (горизонтальная устойчивость).
2. Толерантность к паразиту – низкая вредоносность на фоне высокого заражения посева. Обеспечивается высокой скоростью регенерации нанесенных повреждений или является следствием невысокой роли в формировании урожая пораженных паразитом органов, частей растения.
3. Несовпадение во времени или пространстве пика развития паразита и чувствительной к нему фазы роста растения. В условиях искусственного заражения растение обнаруживает высокую восприимчивость, но в полевых условиях посев может быть чист от паразитов.
Установлено, что эволюция паразитов сопряжена с эволюцией поражаемого ими растения и появление у сортов зоны новых генетических факторов устойчивости приводит к обогащению популяциипатогена новыми агрессивными расами. Это создает необходимость непрерывной селекции новых устойчивых сортов, постоянного поиска все более эффективных генов устойчивости. Скорость эволюции паразита определяется частотой возникновения новых мутаций и скоростью смены поколений. В отношении болезней с высокой скоростью рассообразовательного процесса эффект достигается использованием тех генов устойчивости, в отношении которых мутация вирулентности гибельна для паразита или значительно понижает жизнеспособность последнего. Вертикальная устойчивость может обеспечить весьма эффективную, но кратковременную защиту сорта. Особенно опасным оказывается введение одного итого же гена устойчивости во многие широко распространенные сорта, что ускоряет эволюцию паразита. Гораздо более эффективна селекция с использованием универсальных моногенов устойчивости.
Для замедления образования новых агрессивных рас предложен а система горизонтальной устойчивости, основанная на введении в один сорт нескольких так называемых малых генов устойчивости, не предотвращающих полностью, но резко ослабляющих развитие болезни. Замедление развития паразита приводит к уменьшению числа его поколений за вегетацию и количества образовавшихся спор. В этом случае слабо агрессивные расы продолжают существовать в посеве пшеницы (не нанося заметного урона урожаю) и своим присутствием препятствуют размножению новых агрессивных рас. Недостатком горизонтальной устойчивости для селекции является трудность тестирования многочисленных слабых генов, которые, как правило, не могут бытьустановлены заражением отдельных про ростков в лабораторных условиях, а требуют оценки в поле и только на достаточно крупных делянках.
Селекцию на полигеннуюустойчивость ведут обычно традиционным методом отбора из гибридных популяций, который и длителен, и сопряжен с риском потери части генов. Хорошую защиту представляет совмещение горизонтальной и вертикальной устойчивости.
Вертикальная устойчивость используется также при создании много линейных (мультилинейных) сортов, представляющих собой смесь генетически близких аналогов с различными генами вертикальной устойчивости. При наличии в посеве четырех или большего числа линий с различными генами устойчивости возникают расы паразита, вирулентные по отношению к одному из этих генов, но их споры погибают, попадая на соседние растения с другими генами устойчивости.
В ряде случаев повышение устойчивости к болезням достигается введением генов, обусловливающих морфологические признаки, непосредственно затрудняющие развитие паразита. Например, сильный восковой на лет на листьях препятствует удержанию на них капель росы, необходимых для прорастания спор ржавчины.
Повышение устойчивости во многих случаях может быть достигнуто изменением сроков прохождения фаз развития сортами, в результате чего период наибольшей чувствительности растения к повреждению пере стает совпадать с сезонным пиком развития паразита. У скороспелых сортов вегетация успевает завершиться до массового распространения ржавчины на посевах.
Там, где не удаетсязащитить растения от повреждений, большое значение приобретает толерантность. Толерантность к паразиту, снижение его вредоносности в большинстве случаев можно достигать за счет усиления регенерационной способности растения.

ВОЗБУДИТЕЛЬ ЗАБОЛЕВАНИЯ
Листовая ржавчина пшеницы наносит существенный урон производству зерна в России, особенно в районах Поволжья, Северного Кавказ а, Центрально-Черно земном районе, где она развивается практически ежегодно, нередко достигая эпифитотийногоуровня. Эпифитотии возникают с частотой 2-3 раза в 10 лет в Северо-Кавказском регионе (до 1996 года – 5 раз в 10 лет), 3-4 раза за 10 лет в Центрально-Черно земном и в Центральном районах, 6 раз в Поволжском и 3 раза вВолго-Вятском районе. В Уральском районе поражение яровой пшеницы наблюдается ежегодно на 30-40%.
Возбудителем листовой(бурой) ржавчины пшеницы является Puccinia recondita Rob. ex Desm f. sp.tritici.
Систематическое положение.
Класс Basidiomycetes, порядок Uredinales, семейство Pucciniaceae, род Puccinia.
Биологическая группа.
Облигатный паразит пшеницы и ряда дикорастущих злаков.
Распространение.
Повсеместно в мире в регионах возделывания пшеницы. Листовая ржавчина встречается во всех зонах выращивания озимой и яровой пшеницы.
Биология и морфология.
Puccinia recondita Rob.ex Desm f. sp. tritici является двухозяйным паразитом с полным жизненным циклом, имеет пять типов споро ношения. В вегетативной фазе жизненного цикла существует в виде дикариотического мицелия, эциоспор, телиоспор и урединиоспор. В уредиостадии, протекающей на растениях пшеницы и ряде дикорастущих злаков, чередуются несколько генераций, количество их зависит от климатических условий года и длительности вегетационного периода растений. Урединии одноклеточны, имеют по два гаплоидных ядра, составляющих синкарион. К концу вегетации растения образуются прикрытые эпидермис ом черно го цвета телии с телиоспорами. Последние двухклеточны, в каждой клетке содержится по два гаплоидных ядра. Уредо- и телейтоспоры приспособлены к пере зимовке. Возбудитель зимует, главным образом, в виде мицелия в листьях озимой пшеницы и дикорастущих злаков. Веснойтелиоспоры ? прорастают, при этом наблюдается слияние гаплоидныхядер в диплоидные, мейоз и образование ростковых трубок – базидий с четырьмяодноядерными гаплоидными, различающиеся по типу спаривания базидиоспоры. Для прорастания спор требуется наличие капельной влаги, поэтому развитию инфекции способствуют обильные росы. При благоприятных температурных условиях (15-25°C), инфекция осуществляется в течение 6-8 часов, очередная генерация урединиоспоробразуется через 7-10 дней. Базидиоспоры заражают промежуточного хозяин а –растения василистника (Thalictrum minus, T. speciosissimum, T. flavum), в результате чего на верхней стороне листа образуются желто-оранжевые спермогониисо спермациями (пикниоспорами) двух типов спаривания. При перенесении спермацийиз одного спермогония в другой образуется смешанный мицелий, а в результате возникновения анастомозов образуются дикариотические клетки – эциоспоры, заражающие пшеницу. Гриб преимущественно имеет неполный жизненный цикл, размножается в основном вегетативно, хотя в некоторых районах (Украина, Кавказ и др.) виды Thalictrum имеют широкое распространение и, таким образом, половой процесс может играть некоторую роль в возобновлении и изменчивости популяций. В Восточной Сибири промежуточным хозяин ом является сорняк лещица (Isopyrumfumaroides). В сентябре часть телиоспор прорастает, базидиоспоры заражаютлещицу и дают зимующий мицелий. На Дальнем Во стоке промежуточным хозяин ом может служить ломонос Clematis manchurica.
Наибольшее развитие болезни наблюдается в фазе цветения пшеницы. Урединиоспоры распространяются ветром. Показан о, что на территории Европы существует единая популяцияпатогена, а популяция Западной Сибири в большой мере независима от европейской. Это подтверждается данными изучения структуры популяций по вирулентности и наблюдениями переноса спор воздушными массами.

ГЕНЕТИКА УСТОЙЧИВОСТИ
Факторы вертикальной устойчивости к листовой (бурой) ржавчине обозначают как Lr. Среди них выделяют гены ювенильной (устойчивость про ростков) и возрастной устойчивости. Наиболее длительную устойчивость пшеницы к болезни обеспечивают гены возрастной устойчивости. Кроме того, этот тип устойчивости можно относительно легко комбинировать с ювенильной устойчивостью и тем самым достигать более длительной устойчивости пшеницы к листовой ржавчине. Линии с генами возрастной устойчивости обладают и расоспецифической устойчивостью.
В настоящее времяидентифицировано 35 генов устойчивости к бурой ржавчине и их аллелей, известна хромосомная локализация многих из них. В исследованиях по определению генетической обусловленности устойчивости пшеницы к листовой ржавчине наиболее часто встречаются случаи контроля данного признака одним или несколькими генами(монофакторное и дифакторное наследование устойчивости, вертикальная устойчивость). Аллели устойчивости, как правило, доминируют над аллелями восприимчивости, и устойчивость наследуется по простым менделевским правилам. В ряде случаев установлено, что устойчивость находится под контролем более шести генетических факторов. В небольшом числе исследований были обнаружены различные виды взаимодействия генов, что приводит к изменению менделевских отношений, характерных для двух факторов. При этом наследование устойчивости осуществляется по типу эпистатических и комплементарных взаимодействий.
Горизонтальная устойчивость, обусловленная совместным действием большого количества генов, формирующих общую защитно-восстановительную систему организма, обычно наследуется промежуточно. В ряде работ отмечается наличие сцепления генов.
Большие исследования по генетике устойчивости были проведены в СибНИИСХ. Были изучены стабильно устойчивыеизогенные линии пшеницы, содержащие гены устойчивости Lr9 и Lr19, сложный гибрид из Австралии (К-54049) и Гибрид 21, а также хромосомы контролирующие устойчивость этих образцов.
Исследования по выявлению эффективных генов устойчивости также во Всероссийском НИИ Фитопатологии. Былиизучены наборы изо генных линий пшеницы сорта Thatcher с генами ювенильной (Lr1, Lr2a, Lr2c, Lr3, Lr3ka, Lr9, Lr11, Lr16, Lr17, Lr24, Lr26, Lr30) и возрастной устойчивости (Lr12, Lr13, Lr22a, Lr22b, Lr33, Lr34, Lr37, Lr34+Lr13). В результате были выявленынаиболее эффективные гены устойчивости для различных регионов страны. В частности, было показан о, что наиболее устойчивыми линиями для условий Центрального региона являются линии, несущие гены Lr22a, Lr34, Lr37.

ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ
Значительная роль в селекции на устойчивость принадлежит исходному материалу.
В качестве источников устойчивости используются устойчивые сорта или изо генные линии сортов с генами устойчивости. Все источники устойчивости значительно различаются как по степени устойчивости, так и по изученности генетики устойчивости.
Для селекции на устойчивость к листовой ржавчине могут быть использованы такие сорта отечественной селекции, как Ранняя 12, Олимпия, Зирка, Обрий, Донская безо стая, Белорусская 80, Харьковская 93. Кроме того, возможно использование сортов и линий зарубежной селекции. Наиболее перспективны следующие: Sabre, TB/55 SP6628 (Австралия), Голубая А, ISWR N 309-6, Kenhi (Канада), Gustin x ND264-12-13, Gustin x D 264-13, Gustin x D 142 N12-14, Caddo, Danne, Kawfers,Parker 5, Oasis, Hand Flex, Arthur 71, Parker, Gage (США), Sunnan (Швеция),Fanal, РПГ 48/49 (Германия),H-1444 (Норвегия), NS-476, GK-B10 (Югославия). Большинство перечисленных сортов– универсально-устойчивы, а устойчивость их определяется генами Lr9 или Lr19.
Среди образцов, устойчивых к отдельным расам патогена, есть формы с известными генами устойчивости. Например, сорт Sonora 64 (Мексика) содержит ген Lr1, Lee (США) – два гена Lr10 иLr24.
Более чем у 1/3 устойчивых сортов устойчивость контролируется геном Lr 23/3: Kenya Fanner (+Lr 10), Kenya337, Lee (+Lr 10), Timstein (+Lr 10), NS4R, Rocta (+Lr 10), Grym. Практическое применение нашли также сорта – источники устойчивости Дмитровка 5-14 (+Lr 10),Gabo (+Lr10), Hopex, Гибрид-21 (+Lr 10).
Ряд сортов, длительное время сохранявших устойчивость к листовой ржавчине, в последние годы потеряли ее. В частности это такие сорта, как Кальян Сон а, Pv-18, Sonora 64, Penjamo 62, содержащие ген Lr 23.
Кроме перечисленных существуют линии, в настоящее время слабо изученные, несущие гены LrTt1, LrTt2 (полученные от Tr.timopheevii) и ген LrM2 (от гибридной комбинации Саратовская 29 Х И410407).

Читайте также: