Задача селекции — создание новых сортов, превосходящих по хозяйственно полезным признакам сорта, уже распространенные в производстве.
Для выведения новых сортов необходим исходный материал. Его получают, используя разнообразие культурных и диких растений, путем гибридизации и создания искусственных мутаций. Для правильного использования исходного материала необходимо знание систематики растений.
Систематическая и эколого-географическая группировка культурных растений
В настоящее время известно около 1800 тыс. видов организмов, в том числе более 500 тыс. видов растений, из них 300 тыс. видов покрытосеменных. Чтобы разобраться в большом разнообразии животных и растений, их классифицируют и систематизируют. Наука, разрабатывающая принципы классификации органического мира, называется систематикой. Это основа познания животного и растительного мира. Задача ее заключается в построении естественной системы, отражающей процесс эволюции живых существ. На основании общности происхождения организмов их объединяют в группы — систематические таксономические единицы. Основная систематическая единица — вид.
Видом называется совокупность особей, родственных по происхождению и имеющих качественные отличия от других видов. Особи одного вида сходны между собой, легко скрещиваются и дают плодовитое потомство. Они приспособлены к жизни в определенных условиях и вследствие этого занимают определенный ареал.
В середине XVIII в. шведский натуралист К. Линней предложил для обозначения видов двойную, так называемую бинарную номенклатуру, основанную на принципе объединения близких видов в более крупные систематические группы — роды.
Каждое растение в бинарной номенклатуре обозначается двумя латинскими словами. Первое — название рода, оно пишется с заглавной буквы, следующее за ним собственно видовое название — со строчной. Например, вид пшеница мягкая в бинарной номенклатуре обозначается Triticum aestivum, вид картофель культурный — Solanum tuberosum.
Ботаническая классификация растений включает и другие систематические единицы. Близкие роды объединяются в одно семейство, виды делятся на разновидности. При изучении и использовании исходного материала в селекции необходимо знать соподчинение следующих основных систематических единиц: семейство — род — вид — разновидность.
Ботаническая систематика — лишь первый шаг в познании многообразия культурных растений. Для практической селекции таких знаний недостаточно. Необходимо знать не только виды и разновидности данной культуры, но и их биологические особенности, с которыми связано приспособление растений к различным условиям произрастания. Растения, относящиеся к одной и той же ботанической разновидности, но разного географического происхождения, могут резко отличаться по устойчивости к засухе, низким температурам, поражению болезнями и повреждению вредителями, а также иметь биохимические различия. Растения могут относиться к разным разновидностям, но характеризоваться сходными биологическими особенностями.
Так как между формами растений в пределах одного вида существуют биологические различия, в селекции очень важно понятие экологический тип, или экотип (от греч. эйкос — дом). Это относительно наследственно устойчивая форма данного вида, приспособленная к существованию в определенных почвенно-климатических условиях. Например, северная и южная форма костра безостого — два отдельных экотипа этого вида; они существенно различаются по биологическим признакам.
Наука, изучающая взаимоотношения растений и окружающей среды, закономерности формирования экотипов, называется экологией. Для различных видов растений экология установила три важных общих экотипа: ксерофит, гигрофит и мезофит. Растения, приспособленные к засушливым условиям существования, называются ксерофильными, к жизни в избыточно увлажненных местообитаниях— гигрофильными, а к произрастанию в условиях среднего (достаточного) увлажнения — мезофильными.
Для селекции необходимо иметь характеристику одних и тех же н различных по хозяйственно-биологическим признакам форм растений при выращивании их в разных почвенно-климатических условиях. При этом наиболее важны следующие показатели: различия в продолжительности вегетационного периода и его структуре, то есть в прохождении отдельных фаз развития;
количественные признаки, определяющие урожай (число и масса семян, плодов и т. д.) и его структуру;
вегетативные признаки (длина стебля, облиственность, степень отрастания после различных повреждений и т. д.);
особенности цветения (открытое, закрытое, изменение типа цветения при различных показателях температуры и увлажнения);
степень устойчивости к различным формам засухи (почвенной, атмосферной, комбинированной, весенней и летней), действию низких температур (для озимых растений — различия по зимостойкости), различным видам болезней с учетом расового состава паразитов, повреждениям сельскохозяйственными вредителями, к полеганию, осыпанию и другим признакам, определяющим приспособленность к механизированной уборке урожая;
различия по биохимическому составу урожая (изменчивость содержания белка, сахара, крахмала, жира и т. д.);
отношение к условиям увлажнения (ксерофильный, гигрофильный или мезофильный типы развития).
Характеристика растительных форм, степень их сходства и различий по названным и многим другим биологическим особенностям даются в результате их эколого-географической группировки.
Эколого-географическая систематика культурных растений, основоположником которой является академик Н. И. Вавилов, отражает определенные закономерности в дифференциации видов на эколого-географические группы. Каждая такая группа характеризуется сходными для всех культур признаками, сформировавшимися под влиянием отбора в одних и тех же природно-географических условиях, причем различия между растениями разных групп значительны как по морфологическим признакам, так и по физиологическим свойствам. Эколого-географическая систематика дает селекционеру возможность ориентироваться в огромном многообразии культурных растений и помогает отыскивать нужные формы и сорта.
В нашей стране проведено эколого-географическое изучение многих культур, выделены и описаны основные экотипы, сложившиеся в различных условиях местообитания и возделывания. Например, для пшеницы, по данным ВИР, установлены следующие основные экологические группы: степная, лесостепная, лесная, западноевропейская, северная скороспелая, среднеазиатская, горнотаджикская, предгорная, азербайджанская.
Изучение культурных растений на основе эколого-географических принципов позволило выяснить роль естественного н искусственного отбора и значение внешних условий в формировании различных экотипов. В полном соответствии с учением Ч. Дарвина эколого-географическая систематика устанавливает, что эволюция культурных растений во времени и в различных географических условиях связана с деятельностью человека по отбору и возделыванию растений.
По схеме, предложенной Н. И. Вавиловым, вид разделяется на различные эколого-географические типы, которые, в свою очередь, делятся по немногим, но хорошо различимым признакам на ботанические разновидности, а ботанические разновидности — на формы и сорта. Следовательно, изучение исходного материала в селекции растений необходимо вести на основе ботанической и эколого-географической систематики.