|
 Cải thiện chất lượng của những cây được lai tạo cho nhu cầu của chúng ta là rất quan trọng. Có lẽ khi bắt đầu, với việc gieo hạt bán ngẫu nhiên gần chòi săn của mình những hạt giống đầu tiên đã đến tay, một người đã ở buổi bình minh của lịch sử văn hóa của mình đang tìm kiếm những cây mới; Dần dần, các loài thực vật được trồng trọt xuất hiện, chúng không khác gì hoặc hầu như không khác gì so với tổ tiên hoang dã của chúng, và sau đó ngày càng có nhiều đặc điểm hơn.
Với thời gian trôi qua, con người đã tạo ra xung quanh mình một "thảm thực vật" vô cùng đặc biệt - một thế giới nhân tạo hoàn toàn của những loài thực vật như vậy, không có trong tự nhiên và chưa từng tồn tại.
Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của cây trồng là phần lớn chúng không thể tồn tại nếu không có sự chăm sóc của con người đối với hạt giống của chúng. Mặt khác, một người chỉ có thể sử dụng những loại cây đó cho nhu cầu của mình, những hạt giống của chúng có thể tồn tại trong ít nhất vài tháng, cho đến khi bắt đầu một thời điểm thuận lợi để gieo.
Con người đã tạo ra và tiếp tục tạo ra những loại cây đặc biệt thuận tiện cho mục đích kinh tế của mình. Ông đang tìm kiếm các giống không làm ướt hạt khi chín, để tránh thất thoát lớn khi thu hoạch. Ví dụ, trong Ngô hạt nằm chắc trên lõi ngô đến nỗi chúng chỉ có thể được giải phóng khỏi đó bằng lực. Đối với một loại cây hoang dã, phần lớn, điều ngược lại là có lợi - gieo hạt của nó càng dễ dàng càng tốt. Có thể hiểu đơn giản rằng ngô hoàn toàn không thể tồn tại trong tự nhiên: các hạt còn bám chặt trên lõi sẽ nảy mầm cùng nhau khi lõi ngô rơi trên mặt đất ẩm ướt, và các mầm sẽ kẹt vào nhau. Nhưng điều này là chưa đủ, trong phần lớn các trường hợp, hạt giống của cây trồng có thể nảy mầm vào cuối mùa hè, ngay sau khi chín. Và điều này có nghĩa là chúng sẽ chết hoàn toàn trong điều kiện khí hậu của chúng ta: những mầm mỏng manh của hầu hết các loài thực vật, tất nhiên, không thể chịu được cái lạnh mùa đông. Dưới sự bảo vệ của con người, những hạt giống này được gieo vào trong chuồng của anh ta và chỉ được gieo vào mùa xuân năm sau. Đúng là có những loài thực vật mùa đông, nhưng chúng là một nhóm thiểu số, và chúng không sống được qua mùa đông ở mọi khí hậu; ở vùng cực bắc, chỉ có những cây đầu xuân chín sớm mới sống được. Đó là lý do tại sao văn hóa lúa mạch, một loại cây chín sớm vào mùa xuân, đi xa nhất về phía bắc.
Nhưng để một loại cây thích hợp để nuôi cấy, nó phải có hạt giống có thể lưu trữ lâu dài mà không bị mất sức nảy mầm. Vì vậy, cho dù những phẩm chất của một loại cây có giá trị đến đâu, thì nó cũng hoàn toàn không thích hợp để nuôi cấy trong điều kiện của chúng ta nếu hạt của nó không thể tồn tại được từ lúc thu hoạch đến khi gieo hạt. Cuối cùng, có những trường hợp hạt vẫn còn sống được, chỉ trong những điều kiện khó tạo ra một cách nhân tạo, ví dụ như trữ một khối lượng lớn ngũ cốc trong nước (lúa nước hoang dã).
 Ý nghĩa của thời gian và phương pháp bảo quản hạt giống của cây trồng thu được từ chúng?
Đầu tiên chúng ta hãy nhớ lại hạt giống là gì. Hạt của mọi loài thực vật đều chứa bên trong nó một phôi, có một rễ và cuống nhỏ; từ ngọn của ngọn, sau khi nảy mầm, lá bắt đầu phát triển. Sự nảy mầm của hạt bao gồm thực tế là cây phôi nhỏ này bắt đầu phát triển, dần dần phát triển thành cây trưởng thành lớn. Sự phát triển của phôi, giống như bất kỳ sinh vật nào khác, dựa trên thực tế là các tế bào cấu thành của nó nhân lên. Các tế bào phân chia này tạo nên đỉnh của rễ và đỉnh của cuống trong phôi; tất cả các rễ của cây tương lai bắt nguồn từ một số tế bào của đỉnh rễ của phôi, tất cả các bộ phận trên mặt đất của cây (ngay cả ở những cây to lớn) đều bắt nguồn từ một số tế bào sơ cấp của đỉnh của thân phôi.
Chất lượng của cây mọc từ chúng phụ thuộc vào chất lượng của hạt - không chỉ lúa mạch đen chắc chắn sẽ phát triển từ hạt lúa mạch đen, và không phải lúa mì, mà lúa mạch đen tốt sẽ phát triển từ hạt của giống lúa mạch đen tốt, và lúa mạch đen xấu sẽ phát triển từ những hạt giống xấu.
Như chúng ta vừa thấy, một cây phát triển từ hạt xuất phát từ một vài tế bào của phôi. Do đó, hiển nhiên, những phẩm chất của anh ấy phải được chứa đựng trong những tế bào này. Những khuynh hướng này - gen - được chứa trong nhân tế bào, chính xác hơn là trong nhiễm sắc thể - kích thước nhỏ, vài phần nghìn milimet, những thể xuất hiện trong nhân mỗi khi có sự phân chia, tức là sự sinh sản của tế bào. Một bộ nhiễm sắc thể tạo thành một bộ máy mà nhờ đó các đặc tính được truyền trong quá trình phát triển của một sinh vật từ thế hệ tế bào này sang thế hệ tế bào khác. Đây là bộ máy của sự di truyền. Bất kỳ sự khác biệt nào giữa các loài thực vật được truyền qua hạt, có thể là màu sắc của hoa, hương vị của quả hoặc kích thước của sản lượng, phụ thuộc vào độ nghiêng chứa trong nhiễm sắc thể - các gen được truyền với độ chính xác không thay đổi trong mỗi lần phân chia tế bào thành kết quả tế bào. Do đó, tất cả các tế bào tạo nên một sinh vật đều chứa các gen giống nhau. Các bộ phận riêng lẻ của sinh vật, ví dụ, lá, thân, rễ, hoa, khác nhau ở một cây vì sự phát triển của chúng xảy ra trong những điều kiện khác nhau. Mỗi tế bào có thể sinh sản - đỉnh của cuống hoặc đỉnh của rễ phôi - chứa trong nhân của nó cùng một bộ gen, các đặc tính của chúng ảnh hưởng đến đặc tính và chất lượng của cây đang phát triển.
Tính ổn định của những đặc tính này - "tính di truyền" - phụ thuộc vào thực tế là trong mỗi lần phân bào, không chỉ tế bào phân chia một nửa, mà từng hạt nhỏ của nhiễm sắc thể, mỗi gen cũng phân chia đôi, tạo thành hai nhiễm sắc thể hoàn toàn giống nhau, hai. các gen hoàn toàn giống nhau. Các đặc tính của gen không thay đổi trong hàng nghìn, hàng triệu năm; chúng tôi biết nhiều loài thực vật không chỉ
không thay đổi trong một giai đoạn lịch sử vài nghìn năm, ví dụ, kể từ thời các pharaoh Ai Cập, nhưng vẫn giống như tổ tiên của họ sống cách đây hàng triệu năm và được tìm thấy trong các trầm tích cổ đại của vỏ trái đất.
Phôi hạt là một kho lưu trữ nhỏ các gen được thừa hưởng từ cây mà hạt đó đã trưởng thành. Sự sống với tất cả các đặc điểm của nó ẩn trong lớp vỏ hạt và • chờ đợi những điều kiện bất lợi; Ngay sau khi một thời điểm thuận lợi đến, sự phát triển bắt đầu, một cây phát triển, phẩm chất của chúng sẽ phụ thuộc vào chất lượng của các gen chứa trong các tế bào của phôi. Những phẩm chất này không chỉ được bảo tồn trong khi hạt nảy mầm, mà còn ở trạng thái nghỉ, khi hạt nằm khô.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra với khuynh hướng di truyền của phôi chứa trong hạt khi thời gian trôi qua? Khoảng thời gian của thời kỳ này của cuộc sống của thực vật thường được xác định nghiêm ngặt: cây sồi phát triển trong nhiều thiên niên kỷ, và quả sồi nằm, không nảy mầm, chỉ có một mùa đông; Cây liễu cũng phát triển trong nhiều năm, nhưng hạt của nó nảy mầm ngay sau khi rơi xuống đất ẩm ướt. Rất hiếm khi hạt vẫn còn trong tự nhiên mà không nảy mầm trong hơn 6-7 tháng. Điều gì sẽ xảy ra với chúng nếu chúng phải nằm xuống mà không nảy mầm trong thời gian dài hơn? Các đặc tính di truyền của phôi có không thay đổi hay ngược lại, chúng thay đổi theo thời gian?
Tất nhiên, tất cả mọi người đều biết rằng không có hạt giống nào có thể mãi mãi giữ được khả năng nảy mầm - sớm muộn gì chúng cũng mất khả năng nảy mầm. Khoảng thời gian hạt vẫn tồn tại rất khác nhau đối với các loại cây khác nhau, ví dụ như ở lúa mạch đen, nó ngắn hơn nhiều so với lúa mì, ở hạt liễu mất khả năng nảy mầm sau một vài ngày sau khi chín, hạt sen Ấn Độ vẫn tồn tại được trong một thế kỷ hoặc thậm chí nhiều hơn nữa ... Tuy nhiên, khoảng thời gian dài như vậy nên được coi là đặc biệt.
Sự nảy mầm của hạt được xác định tại các trạm kiểm soát hạt giống đặc biệt và được tính theo tỷ lệ phần trăm.Khi đánh giá chất lượng hạt trước hết phải chú ý đến tỷ lệ nảy mầm; càng thấp thì càng phải gieo nhiều hạt trên cùng một diện tích để đạt được mật độ cây cần thiết.
 Nguyên nhân của việc mất mầm vẫn chưa được biết. Chúng ta chỉ biết những điều kiện ảnh hưởng đến sự nảy mầm của hạt. Vì vậy người ta nhận thấy rằng hạt có độ ẩm mạnh dẫn đến sự nảy mầm nhanh chóng, trong khi ở trạng thái khô ráo, ngược lại, sự nảy mầm kéo dài hơn. Hạt lúa mạch đen ở vùng Moscow, nơi khá ẩm ướt, thường mất khả năng nảy mầm hoàn toàn vào năm thứ ba, và ở bang Arizona của Mỹ, nơi có khí hậu khô hạn, giống lúa mạch đen này cho thấy khả năng nảy mầm tốt trong năm thứ mười. Hạt giống nhanh chóng mất khả năng nảy mầm ở Nhật Bản do khí hậu rất ẩm ướt ở đó. Nhưng ngay cả trong điều kiện khí hậu quá khô, hạt giống có thể nhanh chóng mất khả năng nảy mầm do độ ẩm của chính chúng, ví dụ, nếu chúng không được làm khô đầy đủ sau khi thu hoạch, xếp trong phòng ẩm ướt, v.v.
Cho đến rất gần đây, người ta tin rằng không có thay đổi nào xảy ra đối với hạt giống, ngoại trừ việc chúng mất dần khả năng nảy mầm. Tất cả các phẩm chất của giống - sinh trưởng, tốc độ phát triển, năng suất, chất lượng quả hoặc hạt, yêu cầu về đất đai, khí hậu, v.v. - đều được coi là ổn định, không thể phá hủy, bền hơn chính tuổi thọ; dường như phôi thai chết trước khi các phẩm chất di truyền của nó thay đổi.
Tuy nhiên, sự ổn định đáng kinh ngạc này của khuynh hướng di truyền không phải là tuyệt đối. Trong hơn ba mươi năm, người ta đã biết rằng phẩm chất của thực vật có thể thay đổi: chúng gieo hạt, ví dụ, lúa mì không rụng lá - và đột nhiên một hoặc nhiều cây có gai mọc trên đồng ruộng; hoặc cây con màu vàng, không có diệp lục, đột nhiên xuất hiện giữa cây gieo hạt, hoặc cây hoa trắng xuất hiện giữa cây có hoa màu đỏ, ... Những thay đổi như vậy thường di truyền, truyền qua hạt cho các thế hệ sau; do đó, từ hạt của một loài thực vật có gai mới nổi, những thực vật có gai độc quyền sẽ phát triển thêm nữa. Những thay đổi hiếm gặp như vậy - và chúng thực sự hiếm khi xảy ra, một lần ở hàng trăm nghìn và hàng triệu cây - được truyền lại cho thế hệ con cái được gọi là đột biến. Như bây giờ đã được chứng minh, chúng là nguyên nhân của tất cả sự khác biệt giữa các loài sinh vật hiện có: nếu không có đột biến, sẽ không có bạn và tôi. Sự sống trên trái đất có thể tồn tại ở một dạng đơn giản nhất nào đó.
Hầu hết các đột biến đều có hại cho cơ thể: ở thực vật, đột biến rất thường dẫn đến vô sinh, phát triển không đều và dị dạng khác nhau. Nhưng một số đột biến có lợi cho cây trồng hoặc có lợi cho con người; từ những đột biến như vậy, con người đã tạo ra nhiều giống cây trồng mà anh ta cần. Rõ ràng là chúng ta học cách quản lý các đột biến sẽ quan trọng như thế nào. Cũng cần phải quản lý chúng để bảo vệ các giống "có giá trị của chúng ta khỏi sự xuất hiện của những phẩm chất không cần thiết và có hại trong chúng.
Tuy nhiên, nguyên nhân của các đột biến vẫn chưa được biết; Chỉ trong 6-7 năm gần đây, người ta đã chứng minh được rằng số lượng của chúng có thể tăng lên rất nhiều do các tác động bên ngoài vào cơ thể, vào các tế bào tạo ra cơ thể. Tác động mạnh nhất về mặt này là do tia X tác động, việc chiếu xạ hoa hoặc hạt trưởng thành có thể làm tăng số lượng đột biến lên hàng trăm lần, và do đó rất nhanh chóng tạo ra nhiều phẩm chất mới của thực vật.
Nguyên nhân của đột biến là gì? Người viết những dòng này đã tìm kiếm nó từ rất lâu. Cách đây vài năm, tôi đã hiểu rõ rằng nguyên nhân của đột biến phải liên quan mật thiết đến các quá trình sống diễn ra trong tế bào, chứ không phải đến từ bên ngoài, ví dụ như tia X. Đột biến có mặt khắp nơi ^ do đó nguyên nhân của chúng phải có mặt ở khắp mọi nơi. Nói chung, dễ dàng hơn để cho rằng các điều kiện gây ra đột biến được tạo ra, như đã nói, bên trong tế bào do các quá trình sống diễn ra ở đó.
Những quá trình nào xảy ra ở hạt khi nó nằm, mất dần sức nẩy mầm? Thực sự chỉ có hiện tượng mất mầm hay có những thay đổi nào khác về đặc tính của phôi? Không xảy ra, trong khi hạt đang nằm, những thay đổi trong đặc tính di truyền của phôi chứa trong nó? Có đúng là phẩm chất của giống hoàn toàn không thay đổi trong khi phôi còn sống không?
Các học viên từ lâu đã biết rằng hạt cũ không mọc lên từ hạt tươi. Những quan sát trong thời gian dài đã cho chúng ta thấy điều tương tự. Hơn nữa, đã làm việc trong vài năm về sản xuất nhân tạo đột biến bằng cách chiếu xạ hạt bằng tia X, chúng tôi nhận thấy rằng cây con thu được từ những hạt giống đó có đặc điểm rất giống với cây con được trồng từ hạt già.
 Các nghiên cứu chi tiết được thực hiện trong phòng thí nghiệm di truyền tế bào của Viện sinh học thuộc CIK mang tên V.I. K. A. Timiryazev ở Mátxcơva, đã phát hiện ra một hiện tượng đáng chú ý: hạt càng già thì càng có nhiều đột biến ở những cây trồng từ chúng. Nhiều loại thực vật xấu xí xuất hiện, nhiều trong số chúng gần như hoặc hoàn toàn vô sinh, các giống hoàn toàn mới xuất hiện, v.v. Những dữ liệu này đã được thử nghiệm trên nhiều loại thực vật, bao gồm lúa mạch đen, ngô, lúa mạch, không chỉ được thử nghiệm ở đây, mà còn ở biên giới. Một khám phá quan trọng khác, được thực hiện gần như đồng thời ở đất nước chúng tôi và trên cơ sở công trình đầu tiên của chúng tôi, ở Canada, là phát hiện ra rằng số lượng đột biến phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm: càng ấm trong phòng lưu trữ hạt giống, hoặc càng ẩm thì cây càng có nhiều đột biến.
Những đột biến này được biểu hiện theo những cách đa dạng nhất; hầu hết chúng, như mọi khi, đều có hại. Nếu hạt quá già hoặc đẻ trong điều kiện độ ẩm và nhiệt độ quá cao thì đột biến sẽ làm gián đoạn quá trình phát triển hoàn toàn và hạt mất khả năng nảy mầm.
Một đặc điểm đáng kinh ngạc, nhưng hoàn toàn dễ hiểu của những cây đột biến này là chúng hầu như luôn luôn là chimera (đây là tên gọi của những cây bao gồm các mô có tính chất di truyền khác nhau; trên thực tế, chimera là bất kỳ cây ghép nào, ví dụ như cây ăn quả, bởi vì nó bao gồm các phần khác nhau do di truyền - từ nguồn gốc hoang dã và cành ghép văn hóa). Tại sao lại như vậy, thật dễ hiểu nếu chúng ta nhớ rằng một cây phát triển từ một số tế bào của phôi: rễ được hình thành từ các tế bào đỉnh của rễ, và tất cả các bộ phận trên không phát sinh từ một số tế bào của đỉnh của thân. Đột biến luôn xảy ra độc lập trong các tế bào khác nhau; do đó, trong số các tế bào ban đầu của phôi, cùng với các tế bào đột biến, hầu như luôn còn lại các tế bào bình thường, và sau này một phần của cây phát triển từ tế bào đột biến, phần kia từ tế bào bình thường. Trong một số trường hợp hiếm hoi, thực vật hóa ra bao gồm các bộ phận của một số giống.
Bây giờ chúng ta có thể rút ra một số kết luận có ý nghĩa thực tế rất quan trọng. Đầu tiên, lưu trữ hạt giống có nghĩa là thay đổi. Hạt giống cũ chỉ già đi - về chất lượng của chúng, chúng là "mới", vì chúng có thể không mọc lên giống những cây mà chúng được thu thập từ đó. Vì vậy, để phát hiện càng sớm càng tốt những phẩm chất mới của cây, cần phải gieo hạt cũ. Các kho hạt giống được lưu trữ tại các trạm thí nghiệm trong nhiều năm và hàng chục năm có thể là nguồn có giá trị để phát triển các giống cây trồng mới. Mặt khác, nhân giống cũ cho cây nông nghiệp, chúng ta có nguy cơ làm hỏng giống, vì hầu hết các đột biến đều có hại. Thứ hai, nhiệt và độ ẩm, vốn làm tăng nhanh sự xuất hiện của các đột biến, có thể được sử dụng để tạo ra các đột biến một cách nhân tạo. Phương pháp này không chỉ rẻ, đơn giản và có sẵn, mà còn tốt hơn các phương pháp khác vì nó không yêu cầu các điều kiện nhân tạo, chẳng hạn như chụp X-quang. Ngoài ra, sẽ có ít tác dụng phụ bất lợi hơn cho cây. Nhưng lưu trữ hạt giống trong phòng quá nóng hoặc quá ẩm có thể làm cho chúng không thích hợp cho cây nông nghiệp, ngay cả khi tỷ lệ nảy mầm không giảm nhiều.Điều đặc biệt cần thiết là sợ hạt tự nóng lên, trong đó nhiệt và độ ẩm tác động đồng thời.
M. S. Navashin
Thú vị: cây nhỏ nhất
Loại thực vật có hoa nhỏ nhất - loài sói không rễ - thuộc họ bèo tấm, sống trên bề mặt các vùng nước đọng, phủ lên chúng một lớp màng màu nâu giống như bã cà phê. Đường kính của một cây hiếm khi lớn hơn một milimét. Không giống như các loài bèo tấm lớn hơn, cây sói rừng không có rễ, nó hấp thụ các chất cần thiết khi toàn bộ bề mặt được ngâm trong nước. Cây thậm chí không có lá, tất cả chỉ bao gồm một "thân lá" ngắn, trong một chỗ lõm đặc biệt, trong đó cây mới nảy chồi khoảng một lần mỗi ngày. Tổng số cây tăng gấp đôi mỗi ngày. Wolfia nở hoa là cực kỳ hiếm. Hoa nằm ở phần trên nhô lên khỏi mặt nước và là chỗ lõm trong đó có một nhụy và một nhị.
Wolffia có thể là một loại cỏ dại nguy hiểm trên ruộng lúa, nhưng do sinh sản nhanh nên đôi khi nó được lai tạo đặc biệt để thu được khối lượng xanh giàu protein và carbohydrate cao làm thức ăn cho gia súc.
|
