Легендарные садоводы: 15 людей, которые создали современное сельское хозяйство

5.

Николай Вавилов
Николай Иванович Вавилов был неординарной личностью и совмещал в себе сразу несколько профессий. Ботаник, селекционер, географ, химик, общественный деятель – это все про него.

Он внес большой вклад не только в советскую, но и мировую биологию. Вавилов открыл свойства иммунитета растений, создал крупнейшую в мире коллекцию культурных сортов.

К концу 30-х годов Вавилов издал большое количество книг и научных статей. Ученого широко ценили за рубежом и избирали членом академий наук разных стран. Однако советская власть ценила учёного намного меньше. В 1940 году он был арестован.

Селекционера обвинили в шпионаже и вредительстве и назначили ему высшую меру наказания – расстрел. Позднее смертный приговор заменили 20 годами тюрьмы. Но спустя 3 года Н.И Вавилов умер в своей камере от истощения.

Наука и технологии
19 марта, 2021
654 просмотра

Сельское хозяйство будущего

В общем, новый сорт картофеля получился очень перспективным. На данный момент ученые намерены продолжить работу в этом направлении и применить эту технологию к другим сельскохозяйственным культурам. Однако, по данным научного издания New Atlas, похожую технологию уже давно начала реализовывать компания InnerPlant. Она уже планирует выпустить в продажу генетически модифированный томат, который тоже способен светиться в ответ на стрессовые ситуации.

Светящийся томат уже существует

Представленными учеными технология кажется очень перспективной и, возможно, когда-нибудь спасет человечество от голода. Ученые уже давно говорят о том, что климатические изменения могут привести к проблемам с выращиванием многих сельскохозяйственных культур. Однажды я уже рассказывал, что ожидаемые к 2099 году экстремально жаркие условия могут сократить урожай ячменя на 17%, что может привести к дефициту пива и других продуктов. Но благодаря раннему обнаружению стресса у растений, этой проблемы можно будет избежать.

Впрочем, некоторые растения сами по себе способны справляться со сложными окружающими условиями. Недавно я публиковал статью о том, что некоторые виды растений во времена засухи сжимают поры на своих листьях и тем самым не дают запасам влаги испариться. По сути, у растений есть условная «бутылка воды», которую они могут экономить в особо сложные периоды своей жизни. Подробнее об удивительном умении растений можно почитать в этом материале.

Оплата труда

Зарплата на 26.05.2021

Россия 18000—60000 ₽

Заработная плата в этой области варьируется от 25 до 70 тыс. руб. и выше, в зависимости от квалификации и опыта специалиста.

Интересные факты

Селекционеры порой совершают удивительные открытия. Так, в ходе своей работы они могут причудливо изменять цвет, форму или вкус растений и их плодов. Вот некоторые самые необычные из них, свидетельствующие о богатой фантазии их создателей:

1. Желтый арбуз

Снаружи он выглядит как обычный арбуз, а вот внутри имеет ярко-желтую окраску, кроме того, в нем почти нет косточек. Эта ягода возникла при скрещивании дикого арбуза (желтого цвета, но непригодного в пищу) с обычным. Она очень сочная, но не настолько сладкая, как та, к которой мы привыкли.

Существует также российский сорт: он обладает своеобразным привкусом то ли лимона, то ли манго, то ли тыквы.

2. Фиолетовая картошка

Картофель, имеющий фиолетовую мякоть, возник благодаря ученым из государственного университета Колорадо. Такой насыщенный цвет появляется в связи с высоким содержанием антоцианов.

Представьте себе, как выглядит пюре из такого овоща или, скажем, картошка фри! По вкусу, однако, он ничем не отличается от обыкновенного.

3. Плуот

Плуот (plum — слива, apricot — абрикос) представляет собой гибрид абрикоса и сливы. Снаружи он может быть розового, бордового, зеленого или фиолетового оттенка, а окраска внутренней части — белая или сливовая.

Из плуота делают фруктовый сок, различные десерты и вино. Его также употребляют в пищу в свежем виде

4. Йошта

Йошта представляет собой смесь крыжовника и черной смородины. Она выглядит как черные ягоды размером с черешню, обладает вяжущим кисло-сладким вкусом, слегка отдающим смородиной.

5. Томтато

Это очень практичный гибрид томатов и картофеля. На стебле вырастают помидоры черри, а в корневой части созревает белый картофель.

6. Апельсин

И, наконец, знакомый всем апельсин — по некоторым данным, это не что иное, как результат скрещивания мандарина и помело. 

Знаменитые селекционеры

Мичурин Иван Владимирович — российский селекционер и биолог, основоположник научной селекции, разработавший метод отдаленной гибридизации, автор множества сортов плодово-ягодных деревьев и кустарников (вишня, яблоня, абрикос, груша, слива и др.).

Вавилов Николай Иванович — российский генетик, ботаник, селекционер, автор теории об иммунитете растений. Николай Петрович организовал ботанико-агрономические экспедиции по всему миру, что позволило собрать огромную коллекцию образцов культурных растений из самых разных уголков света.

Иванов Михаил Федорович — российский ученый-животновод и селекционер. Активно использовал генетические принципы в племенном деле. Вывел известные породы свиней и овец: белая украинская степная свинья, асканийский рамбулье.

2.2.7. Отдаленная гибридизация

Отдаленная гибридизация — скрещивание растений, относящихся
к разным видам. Но отдаленные гиб-риды обычно
стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом
разных видов не конъюгируют), и не образуются гаметы.

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 в диплоидном наборе
было 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные
хромосомы не конъюгиро-вали, гибрид был стерильным.

С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко
удалось удвоить хромосомный набор гибрида, полиплоид
стал иметь 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с
редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена.

Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды
(тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло
объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение,
называются аллополиплоидами.

Особенности селекции растений

Итак, ценная исходная форма — вот что служит предметом селекции. Однако особенности строения растений позволяют применять только определенные методы для создания новых признаков на основе исходных. Это инбридинг, полиплоидия, мутагенез и гибридизация. Среди них можно выделить более традиционные. Это различные виды отбора, а также гибридизация. Чтобы вывести новый сорт с предполагаемыми качествами, необходимо провести сложную работу. Она заключается в подборе ценных исходных форм и гибридизации с последующим отбором. Таким способом в результате скрещивания яблонь с ценными вкусовыми и морозоустойчивыми качествами были получены сорта, сочетающие в себе ценные свойства гибридов.

Локк, предшественник английского либерализма, ставит человека по своему происхождению как лорда всех «низших» существ и может сделать им то, что ему нравится. Он проповедовал, что в принципе все принадлежит каждому, и рабочая сила принадлежит каждому отдельно, что составляет первую форму частной собственности. По его словам, человек может завладеть плодами и созданиями земли. Локк удалил животное из природы, сделав его частной собственностью. Он сказал, что внечеловеческая природа не имеет ни воли, ни прав, они являются ресурсами в распоряжении всего человечества.

Эффективным в селекции растений является и метод гетерозиса. Для этого необходимо вывести независимые ряды чистых линий, а после скрестить их между собой. В результате получают более урожайные сорта многих плодовых и кормовых культур.

Явление полиплоидии заключается в кратном увеличении числа хромосом. Первоначально это происходило в природе естественным путем при воздействии на растения мутагенов. На современном этапе селекционеры чаще всего действуют на диплоидные клетки алкалоидом колхицином. Полученные формы имеют повышенную плодовитость по сравнению с исходными. А генотип их изменен на тетраплоидный.

После Гоббса и Локка нечеловеческий характер был исключен из социального контракта или подчинен. В западной культуре, в ее либеральной и социалистической стороне, естественное право ограничивалось человеческой природой. Либерализм и социализм дали человеку титул короля творения. И эта мысль укрепилась после французских и промышленных революций. Настолько, что в Декларации прав человека говорится: «Каждый человек». Права на нечеловеческую природу не признаются.

Для Серреса человек должен искать состояние мира и любви, и для этого он должен отказаться от примитивного социального контракта, чтобы установить новый договор с миром: естественный контракт. Серрес выступает за концептуальный пересмотр естественного закона Локка, в соответствии с которым человек является единственным субъектом права.

Биотехнология

Биотехнология — производство (как наука и процесс) необходимых человеку продуктов с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов.

Объекты биотехнологии: микроорганизмы (вирусы, бактерии, протесты, грибы и др.), растения, животные, изолированные из них клетки и субклеточные структуры (органеллы).

❖ Основные направления биотехнологии (как правило, с применением микроорганизмов и/или культивируемых клеток):
■ производство биологически активных соединений (ферментов, витаминов, гормонов и др.) и лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток и др.);
■ производство аминокислот и кормовых белков из углеводородов нефти и газа;
■ охрана окружающей среды (разрушение загрязняющих веществ);
■ извлечение ценных металлов из руд и промышленных отходов;
■ создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных и т.д.

Генная инженерия — создание новых организмов путем целенаправленного изменения существующих или создания новых молекул ДНК, способных размножаться в клетке-хозяине и детерминировать необходимые биологические процессы.

❖ Этапы генной инженерии:
■ получение нужного гена (искусственный синтез или выделение природного гена из ДНК);
■ получение рекомбинантной молекулы ДНК (включение полученного гена в молекулу ДНК-переносчик или соединение отдельных фрагментов ДНК в единую молекулу);
■ введение рекомбинантной ДНК в клетку-реципиент, где она встраивается в генетический аппарат;
■ копирование (клонирование) этого гена путем отбора трансформированных клеток;
■ введение клонированных генов в яйцеклетки млекопитающих или протопласты растений и выращивание организмов с измененным геномом.

Трансгенные организмы — организмы, геном которых изменен путем генноинженерных операций.

■ Примеры достижений генной инженерии: освоение промышленного производства белка инсулина и интерферонов (белков, подавляющих размножение вирусов); получение гибридов соматических клеток разных видов; создание гибридов лимфоцитов с опухолевыми клетками, способных к длительному синтезу антител определенного типа; создание растений, способных усваивать атмосферный азот и др.

Клеточная инженерия — создание новых организмов путем соматической гибридизации, гаплоидии, клеточной селекции и др. и культивирования изолированных клеток и тканей на искусственной питательной среде в регулируемых условиях.

■ Для культивирования клеток растений их клеточные стенки разрушают с помощью особых ферментов и получают изолированный протопласт, который культивируют так же, как и клетки животных.

Соматическая гибридизация — слияние двух различных соматических клеток (разных видов клеток одного организма или клеток разных, даже очень далеких, видов организмов) в культуре тканей.

генетикаселекция

Микроорганизмы

Современные знания о селекции и генетике позволяют обеспечить потребности человека в ценных продуктах питания, которые в основном получают от животноводства

Но внимание ученых привлекают и другие объекты природы – микроорганизмы. Наука долгое время считала, что ДНК является индивидуальной особенностью и не может быть передана другому организму

Но исследования показали, что ДНК бактерии могут быть успешно введены в хромосомы растений. Благодаря такому процессу качества, присущие бактерии или вирусу, приживаются в другом организме. Также давно известно влияние генетической информации вирусов на клетки человека.

Изучение генетики и селекция микроорганизмов проводятся в более короткие сроки, по сравнению с растениеводством и животноводством. Это объясняется быстрым размножением и сменой поколений микроорганизмов. Современные методы селекции и генетики – использование мутагенов и гибридизации – позволили создать микроорганизмы с новыми свойствами:

• мутанты микроорганизмов способны к сверхсинтезу аминокислот и повышенному образованию витаминов и провитаминов;
• мутанты азотфиксирующих бактерий способны значительно ускорить рост растения;
• выведены дрожжевые организмы – одноклеточные грибы и многие другие.

Селекционеры и генетики используют такие мутагены:

• ультрафиолет;
• ионизирующая радиация;
• этиленимин;
• нитрозометилмочевина;
• применение нитратов;
• акридиновые краски.

Для эффективности мутации используются частые обработки микроорганизма малыми дозами мутагена.

Чем российские семена хуже

Средний возраст российских сортов на рынке — 10-20 лет, подсчитали авторы доклада. Это вдвое больше, чем у сортов зарубежной селекции, которые используются в России. В итоге отечественные семена часто проигрывают по своим характеристикам.

За последние пару десятилетий в мире практически завершился переход от экстенсивной к интенсивной модели земледелия. Теперь растение рассматривается как технологичный биореактор, который перерабатывает в сельскохозяйственную продукцию все ресурсы, вносимые в почву. А селекционеры каждый год создают новые сорта, выполняющие эту задачу все более эффективно.

Семена сильно влияют на урожай, в том числе за счет «отзывчивости» сорта к удобрениям, пестицидам и другим агротехнологиям. Сегодня урожайность российской пшеницы более чем вдвое отстает от показателей Канады, Китая и стран Европы — прежде всего, по темпам роста, показало исследование ВШЭ и ФАС. Лидером рейтинга по итогам опроса аграриев о яровой пшенице оказался «Тризо» немецкой компании DSV — один из немногих иностранных сортов, допущенных на рынок РФ.

В российской селекционной науке дела обстоят не лучшим образом, признают авторы доклада. Активность и цитируемость научных организаций из России в области современных биотехнологий растений составляет меньше 1% от того же показателя США или Китая. Диссертаций по теме защищается все меньше, в профильных организациях не хватает кадров, а в вузах — современных образовательных программ.

Тем не менее, достижения отечественной селекции нельзя недооценивать, говорит академик РАН, директор Федерального научного центра кормопроизводства и агроэкологии имени В.Р. Вильямса Владимир Косолапов. В России есть научные школы легендарных ученых, напоминает он. И именно семенами, выведенными российскими НИИ, засевается 87% площадей озимой пшеницы и 92% площадей овса, а по рису и гречихе — 100%.

1.1. Понятие селекции и значение для растениеводства

Слово «селекция» произошло от лат. «selectio», что в переводе обозначает выбор,
отбор». Селекция это наука, которая разрабатывает новые пути и методы
получения сортов растений и их гибридов, пород животных. Это также и отрасль
сельского хозяйства, занимающаяся выведением новых сортов и пород с нужными для
человека свойствами: высокой продуктивностью, определенными качествами
продукции, невосприимчивых к болезням, хорошо приспособленных к тем или иным
условиям роста.

Теоретическая основа селекции — генетика и разрабатываемые
ею закономерности наследственности и изменчивости организмов. Эволюционная
теория Чарльза Дарвина, законы Грегори Менделя, учения о чистых линиях и
мутациях позволили селекционерам разработать методы управления
наследственностью растительных и животными организмов. Большую роль в
селекционной практике играет гибридологический анализ.

Селекционный процесс разбивается на три отрасли: селекция в
растениеводстве, селекция в животноводстве и селекция микроорганизмов.

Отыскать определенный ген, извлечь его из клетки, вживить в
другую и получить абсолютно новый организм, идеально отвечающий всем
требованиям, – о таком можно только мечтать. Найди нужное сочетание генов, и
картофель перестанет бояться колорадского жука, пшеница – дождей и заморозков,
соя даст невиданные урожаи, в помидорах будет вдвое больше бета-каротина,
капуста брокколи начнет тормозить рост раковых клеток, куры осчастливят нас
яйцами, богатыми ненасыщенными жирными кислотами, которые есть только в рыбе.
Да мало ли чего еще можно добиться, манипулируя генным кодом!

3.2. Достижения современной селекции

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 для условий
Нечерноземной зоны.

Разведение и продовольственная безопасность

Чтобы сельское хозяйство процветало в будущем, необходимо внести изменения для решения возникающих глобальных проблем. Эти проблемы включают нехватку пахотных земель, все более суровые условия возделывания сельскохозяйственных культур и необходимость поддержания продовольственной безопасности, что предполагает возможность обеспечить население планеты достаточным питанием. Культуры должны иметь возможность созревать в различных средах, чтобы обеспечить доступ во всем мире, что предполагает решение проблем, включая устойчивость к засухе. Было высказано предположение, что глобальные решения достижимы посредством процесса селекции растений с его способностью отбирать определенные гены, позволяющие культурам работать на уровне, который дает желаемые результаты.

Урожай

С ростом населения необходимо увеличивать производство продуктов питания. По оценкам, к 2050 году необходимо увеличить производство продуктов питания на 70%, чтобы выполнить Декларацию Всемирного саммита по продовольственной безопасности. Но в связи с деградацией сельскохозяйственных земель простое выращивание сельскохозяйственных культур больше не является жизнеспособным вариантом. В некоторых случаях новые сорта растений могут быть выведены путем селекции растений, которые обеспечивают повышение урожайности, не полагаясь на увеличение площади земель. Пример этого можно увидеть в Азии, где производство продуктов питания на душу населения увеличилось вдвое. Это было достигнуто не только за счет использования удобрений, но и за счет использования более качественных культур, специально созданных для данной местности.

Пищевая ценность

Селекция растений может способствовать глобальной продовольственной безопасности, поскольку это рентабельный инструмент повышения питательной ценности кормов и сельскохозяйственных культур. Повышение питательной ценности кормовых культур за счет использования аналитической химии и технологии ферментации рубца было зарегистрировано с 1960 г .; Эта наука и технология дали селекционерам возможность проверять тысячи образцов за небольшой промежуток времени, а это значит, что селекционеры могли быстрее идентифицировать высокопроизводительный гибрид. Генетическое улучшение заключалось в основном в перевариваемости сухого вещества in vitro (IVDMD), что привело к увеличению на 0,7-2,5%, при увеличении IVDMD всего на 1% один Bos Taurus, также известный как мясной крупный рогатый скот, сообщил об увеличении суточного прироста на 3,2%. Это улучшение указывает на то, что селекция растений является важным инструментом в переводе сельского хозяйства будущего на более продвинутый уровень.

Экологические стрессоры

Селекция гибридных культур стала чрезвычайно популярной во всем мире в борьбе с суровыми условиями окружающей среды

Из-за продолжительных периодов засухи и отсутствия воды или азота устойчивость к стрессу стала важной частью сельского хозяйства

Селекционеры сосредоточили свое внимание на определении культур, которые обеспечат урожайность в этих условиях; способ добиться этого — найти сорта культуры, устойчивые к засушливым условиям с низким содержанием азота

Из этого очевидно, что селекция растений имеет жизненно важное значение для выживания сельского хозяйства будущего, поскольку она позволяет фермерам выращивать устойчивые к стрессу культуры, тем самым повышая продовольственную безопасность. В странах с суровыми зимами, таких как Исландия , Германия и дальше на восток Европы, селекционеры занимаются селекцией на устойчивость к морозам, постоянному снежному покрову, морозно-засухе (высыхание от ветра и солнечной радиации под морозом) и высоким уровням влажности

в почве зимой.

В странах с суровыми зимами, таких как Исландия , Германия и дальше на восток Европы, селекционеры занимаются селекцией на устойчивость к морозам, постоянному снежному покрову, морозно-засухе (высыхание от ветра и солнечной радиации под морозом) и высоким уровням влажности. в почве зимой.

2.1. Методы селекции растений, применяемые основателем селекции И.В. Мичуриным

Многие методы селекции растений были предложены
И.В.Мичуриным. С помощью метода ментора И.В.Мичурин добивался изменения свойств
гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые
качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего
хорошие вкусовые качества; или гибридное растение прививали на подвой, в
сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В.Мичурин указывал на
возможность управления доминированием определенных признаковпри
развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие
определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом
грунте, на бедных почвах, повышается их морозостойкость.

Методы генетической науки

Генетика, как теоретическая основа селекции, пользуется в своих исследованиях определенными методами.

К ним относятся:

• Метод гибридизации. Основывается на скрещивании видов с чистой линией, которые отличаются по одному (максимум нескольким) признакам. Цель – получение гибридных поколений, что позволяет анализировать характер наследования признаков и рассчитывать на получение потомства с необходимыми качествами.
• Метод генеалогии. Основывается на анализе генеалогического древа, что позволяет проследить передачу генетической информации сквозь поколения, приспособленность к заболеваниям, а также составить характеристику ценности особи.
• Близнецовый метод. Основывается на сравнении монозиготных особей, применяется при необходимости установления степени воздействия паратипических факторов при игнорировании различий в генетике.
• Цитогенетический метод основывается на проведении анализа ядра и внутриклеточных компонентов, сравнении полученных результатов с нормой по таким параметрам: число хромосом, число их плеч и особенности строения.
• Метод биохимии основывается на изучении функций и строения определенных молекул. Например, применение различных ферментов используется в биотехнологии и генной инженерии.
• Биофизический метод основывается на исследовании полиморфизма белков плазмы, например молока или крови, что дает информацию о разнообразии популяций.
• Моносомый метод в качестве основы использует гибридизацию соматических клеток.
• Феногенетический метод основывается на изучении влияния генетических и паратипических факторов на развитие качеств организма.
• Популяционно-статистический метод основывается на применении математического анализа в биологии, что позволяет проанализировать количественные признаки: расчет средних величин, показателей изменчивости, статистических ошибок, корреляцию и другие. Использование закона Харди-Вайнберга помогает в анализе генетической структуры популяции, уровня распространения аномалий, а также проследить изменчивость популяции при применении различных вариантов отбора.

Новый сорт картошки

О новом сорте картошки было рассказано в научном журнале Plant Physiology. В качестве основы был взят ирландский картофель (Solanum tuberosum), который является основной продовольственной культурой во многих странах мира. Когда картофель начинает испытывать стресс из-за отсутствия воды или воздействия насекомых, в нем начинает накапливаться кислород. Он помогает смягчить стресс, но при высокой концентрации сам по себе становится губительным для растения. Чем больше стресса испытывает картофель, тем больше кислорода он вырабатывает. Этим и решили воспользоваться ученые.

Генно-модифицированный картофель в спокойном состоянии и в стрессе

Они взяли растение и ввели в его хлоропласты ген, который в ответ на наличие активных форм кислорода начинает вырабатывать флуоресцентный белок. Если говорить по-простому, при возникновении стресса от любых причин растение начинает вырабатывать кислород. В ответ на это, введенный ген начинает выделять вещества, которые испускают свечение. Этот свет невозможно уловить невооруженным взглядом, но можно уловить при помощи специальной флуоресцентной камеры.

А теперь представьте картину: фермеры посадили генно-модифицированную картошку и время от времени начали сканировать землю при помощи специальной камеры. В один из дней на экране появилось свечение, которое сигнализирует о том, что растения начали вырабатывать кислород, то есть по какой-то причине испытывать стресс. Фермеры быстро оценивают, что могло стать причиной этого стресса: недостаток воды, воздействие насекомых и так далее. Они оперативно решают проблему и в конечном итоге получают большой урожай картофеля.

Процесс изучения светящейся картошки

Вклад Н.И. Вавилова в развитие селекции

Селекция — это комплексная наука, теоретической основой которой является генетика.

Основоположником теоретической селекции является Н.И. Вавилов, который и определил основные задачи этой науки. 

Н.И. Вавилов

с 1924 и по 1939 годы Н.И. Вавилов организовал 180 экспедиций с целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений. В ходе экспедиций было собрано более 250 000 образцов растений из различных регионов земного шара, которые до сих пор используются в качестве исходного материала для выведения новых сортов растений. Экспедиции позволили Вавилову выявить мировые очаги (центры происхождения) культурных растений.

Советский ботаник Николай Вавилов на основе теоретической базы генетики обосновал практические основы селекции. Он много путешествовал и собирал семена редких и продуктивных растений в разных уголках земного шара. Результатом стало создание уникальной коллекции семян – база для получения новых сортов культурных растений.

Важным открытием Н.И. Вавилова стали центры происхождения культурных растений. Данные ученый собирал и систематизировал после экспедиций по регионам мира. Идеи о существовании регионов или областей, где выведены культурные растения далекими предками, были выдвинуты Ч. Дарвином. Он утверждал, что остатки окультуренных форм во всем генетическом разнообразии сохранились в диком виде. Николай Вавилов поддержал и доказал верные выводы, сделанные Ч. Дарвином. Проведя практические исследования, он выделил 7 центров происхождения культурных растений.

Удивительный Мичурин

Отказав американцам, Иван Владимирович сам передал свой питомник советскому правительству. В первый же день после свершения революции Мичурин приехал к уполномоченному нового правительства в Рязанской губернии и попросил взять питомник под охрану: «Это теперь государственное имущество и его необходимо беречь!» Советская власть полностью поддержала учёного. Питомник был сохранён и приумножен, Мичурин остался его руководителем. Ивану Владимировичу были выделены опытные помощники, которые продолжили дело своего учителя.

Репродукционное отделение центральной генетической плодово-ягодной лаборатории имени И. В. Мичурина

Что больше всего поражало помощников в  Иване Владимировиче – уникальная работоспособность. Каждый день он вставал в пять утра и до восьми часов работал в питомнике. Потом перерыв на завтрак – полчаса. Снова работа в питомнике до полудня. Еще один перерыв на полчаса. Затем работа до восьми часов вечера и последний третий получасовой перерыв на ужин. После этого Мичурин уходил из питомника в свой кабинет, где вел записи дневных работ, отвечал на письма, готовил научные статьи – до полуночи.

И хотя многие работники питомника прекрасно помнили, что Иван Владимирович – потомственный дворянин, они понимали: он работает в разы больше, чем все остальные. И относились к Мичурину с огромным уважением.

Этапы развития генетики

Развитие генетики и селекции прошло в несколько этапов. Рассмотрим периоды становления науки о генах:

1. До 20-го века исследования в области генетики носили абстрактный характер, они не имели практической базы, а основывались на наблюдениях. Единственной передовой работой того времени стало исследование Г. Менделя, опубликованное в «Трудах общества естествоиспытателей». Но достижение не получило широкого распространения и было невостребованным до 1900 года, пока трое ученых не обнаружили сходства своих опытов с исследованием Менделя. Именно этот год стал считаться временем зарождения генетики.
2. Примерно в 1900-1912 годах изучались законы наследственности, выявленные при гибридологических опытах, которые проводились на растениях и животных. В 1906 году английским ученым В. Ватсоном было предложено введение понятий «ген» и «генетика». А через 3 года В. Иоганнсен – датский ученый – предложил ввести понятия «фенотип» и «генотип».
3. Примерно в 1912-1925 годах американским ученым Т. Морганом и его учениками была разработана хромосомная теория наследственности.
4. Примерно в 1925-1940 годах впервые были получены образцы мутаций. Русские исследователи Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов открыли влияние гамма-излучения на появление мутирующих генов. С. С. Четвериков внес вклад в развитие науки, выделив генетико-математические методы изучения изменчивости организмов.
5. С середины 20-го века до наших дней проводятся исследования генетических изменений на молекулярном уровне. В конце 20-го века была создана модель ДНК, определена сущность гена и расшифрован генетический код. В 1969 году впервые произошло синтезирование простого гена, а позже он был введен в клетку и исследовано изменение ее наследственности.