Наиболее перспективным подходом при решении мировой продовольственной проблемы является, по-видимому, дальнейшее совершенствование существующих культур, выращиваемых на уже освоенных землях. Гибриды - это то, что может сыграть ключевую роль в обеспечении продовольствием. Ведь большинство площадей, пригодных для земледелия, уже занято. При этом увеличение количества используемых на них воды, удобрений и других химикатов во многих местах экономически невозможно. Именно поэтому исключительное значение приобретает улучшение существующих культур. А гибриды - это растения, полученные как раз в результате такого улучшения.
Содержание белка
Задача состоит не только в повышении урожайности, но и в увеличении содержания белка и других питательных веществ. Для человека очень важно также качество белков в съедобных растениях: животные (и люди в том числе) должны получать из пищи нужные количества всех незаменимых (т. е. тех, которые они не способны синтезировать сами) аминокислот. Восемь из 20 аминокислот, необходимых человеку, поступают с пищей. Остальные 12 могут быть выработаны им самим. Однако растения с улучшенным в результате селекции белковым составом неизбежно требуют больше азота и других биогенов, чем исходные формы, поэтому не всегда могут выращиваться на неплодородных землях, где нужда в таких культурах особенно велика.
Новые свойства
Качество включает не только урожайность, состав и количество белков. Создаются сорта, более устойчивые к болезням и вредителям, благодаря содержащимся в них вторичным метаболитам, более привлекательные по форме или окраске плодов (например, яблоки ярко-красного цвета), лучше выдерживающие перевозку и хранение (например, гибриды томатов повышенной лежкости), а также обладающие другими существенными для данной культуры свойствами.
Деятельность селекционеров
Селекционеры тщательно анализируют имеющееся генетическое разнообразие. Они в течение нескольких десятилетий вывели тысячи улучшенных линий важнейших сельскохозяйственных растений. Как правило, приходится получать и оценивать тысячи гибридов, чтобы отобрать те немногие из них, которые действительно будут превосходить по своим свойствам уже широко разводимые. Например, урожайность кукурузы в США с 1930-х по 1980-е гг. повысилась почти в восемь раз, хотя селекционерами была использована лишь небольшая часть генетического разнообразия этой культуры. Появляются все новые и новые гибриды. Это позволяет эффективнее использовать посевные площади.
Гибридная кукуруза
Повышение продуктивности кукурузы стало возможным в основном благодаря использованию гибридных семян. Инбредные линии этой культуры (гибридные сами по происхождению) использовались в качестве родительских форм. Из семян, полученных в результате скрещивания между ними, развиваются очень мощные гибриды кукурузы. Скрещиваемые линии высеваются чередующимися рядами, и с растений одной из них вручную срезаются метелки (мужские соцветия). Поэтому все семена на этих экземплярах оказываются гибридными. И они обладают очень полезными для человека свойствами. Путем тщательного подбора инбредных линий можно получить мощные гибриды. Это растения, которые будут пригодны для выращивания в любой требуемой местности. Поскольку признаки гибридных растений одинаковы, их легче убирать. А урожайность каждого из них гораздо выше, чем у неулучшенных экземпляров. В 1935 г. на гибриды кукурузы приходилось менее 1% всей этой культуры, выращиваемой в США, а теперь фактически вся. Сейчас получение значительно более высоких урожаев этой культуры гораздо менее трудоемко, чем раньше.
Успехи международных селекционных центров
В течение последних нескольких десятилетий было приложено немало усилий для повышения урожайности пшеницы и других зерновых, особенно в зонах теплого климата. Впечатляющие успехи достигнуты в международных селекционных центрах, расположенных в субтропиках. Когда выведенные в них новые гибриды пшеницы, кукурузы и риса стали выращиваться в Мексике, Индии и Пакистане, это привело к резкому повышению продуктивности сельского хозяйства, получившему название Зеленой революции.
Зеленая революция
Разработанные в ходе нее методы селекции, удобрения и орошения были использованы во многих развивающихся странах. Каждая культура для получения высоких урожаев требует оптимальных условий произрастания. Внесение удобрений, механизация и орошение — необходимые составляющие Зеленой революции. Из-за особенностей распределения кредитов лишь относительно богатые землевладельцы были в состоянии выращивать новые гибриды растений (зерновых). Во многих регионах Зеленая революция ускорила концентрацию земли в руках немногих наиболее состоятельных собственников. Такое перераспределение имущества не обязательно обеспечивает работой или продовольствием большинство населения этих регионов.
Тритикале
Традиционные методы селекции иногда могут привести к удивительным результатам. Например, гибрид пшеницы (Triticum) и ржи (Secale) тритикале (научное название Triticosecale) приобретает все большее значение во многих районах и, по-видимому, является весьма перспективным. Он был получен путем удвоения числа хромосом у стерильного гибрида пшеницы и ржи в середине 1950-х гг. Дж. О’Мара в Университете шт. Айова с помощью колхицина, вещества, препятствующего образованию клеточной пластинки. Тритикале сочетает высокую урожайность пшеницы с неприхотливостью ржи. Гибрид относительно устойчив к линейной ржавчине — грибковому заболеванию, являющемуся одним из главных факторов, ограничивающих урожайность пшеницы. Дальнейшие скрещивания и отбор дали улучшенные линии тритикале для конкретных районов. В середине 1980-х гг. эта культура благодаря высокой урожайности, устойчивости к климатическим факторам и прекрасной соломе, остающейся после уборки, быстро завоевала популярность во Франции, крупнейшем производителе зерна в рамках ЕЭС. Роль тритикале в рационе человека быстро растет.
Сохранение и использование генетического разнообразия культур
Интенсивные программы скрещиваний и отбора ведут к сужению генетического разнообразия культурных растений по всем их признакам. По вполне понятным причинам искусственный отбор в основном направлен на повышение урожайности, и среди весьма однородного потомства отбираемых строго по этому признаку экземпляров иногда теряется устойчивость к болезням. В пределах культуры растения становятся все более однообразными, так как определенные их признаки выражены сильнее, чем остальные; поэтому более уязвимыми для патогенов и вредителей оказываются посевы в целом. Например, в 1970 г. гельминтоспориоз, грибковое заболевание кукурузы, вызываемое видом Helminthosporium maydis (на фото выше), уничтожило примерно 15 % урожая этой культуры в США, принеся убытки приблизительно в 1 млрд долларов. Эти потери, по-видимому, связаны с появлением новой расы гриба, весьма опасной для некоторых из основных линий кукурузы, широко использовавшихся при получении гибридных семян. У многих коммерчески ценных линий этого растения цитоплазма была идентичной, поскольку при получении гибридной кукурузы неоднократно используются одинаковые пестичные растения.
Для предупреждения такого ущерба необходимо выращивать изолированно и сохранять различные линии важнейших культур, которые, даже если сумма их признаков не представляет экономического интереса, могут содержать гены, полезные в ходе продолжающейся борьбы с вредителями и болезнями.
Гибриды томатов
Поразительных успехов в повышении генетического разнообразия за счет привлечения дикорастущих форм добились селекционеры томатов. Создание коллекции линий этой культуры, осуществленное Чарльзом Риком и его сотрудниками в Калифорнийском университете в Дейвисе, позволило эффективно бороться со многими ее серьезными заболеваниями, в частности, вызываемыми несовершенными грибами Fusarium и Verticillum, а также некоторыми вирусами. Питательная ценность томатов была значительно повышена. Кроме того, гибриды растений стали более устойчивы к засолению и к другим неблагоприятным условиям. Это произошло главным образом за счет систематического сбора, анализа и использования линий дикорастущих томатов для селекции.
Как вы видите, межвидовые гибриды весьма перспективны в сельском хозяйстве. Благодаря им можно улучшить урожайность и качество растений. Следует отметить, что не только в земледелии, но и в животноводстве применяется скрещивание. В результате него, к примеру, появился мул (фото его представлено выше). Это тоже гибрид, помесь осла с кобылой.
