|
 Die Verbesserung der Qualität der Pflanzen, die für unsere Bedürfnisse gezüchtet werden, ist von großer Bedeutung. Vielleicht hat ein Mensch bereits zu Beginn seiner Kulturgeschichte mit der halbzufälligen Aussaat der ersten Samen, die zur Hand waren, in der Nähe seiner Jagdhütte begonnen und sucht nach neuen Pflanzen. Allmählich erscheinen Kulturpflanzen, die sich in nichts oder fast nichts von ihren wilden Vorfahren unterscheiden und dann immer mehr Merkmale annehmen.
Im Laufe der Zeit hat der Mensch um sich herum eine ganz besondere "Vegetation" geschaffen - eine ganze künstliche Welt solcher Pflanzen, die nicht in freier Wildbahn leben und nie existierten.
Eines der wichtigsten Merkmale von Kulturpflanzen ist, dass sie größtenteils nicht ohne menschliche Fürsorge für ihre Samen existieren können. Andererseits kann eine Person nur die Pflanzen für ihre Bedürfnisse verwenden, deren Samen mindestens mehrere Monate aufbewahrt werden können, bevor ein günstiger Zeitpunkt für die Aussaat einsetzt.
Der Mensch hat solche Pflanzen geschaffen und schafft sie auch weiterhin, die für seine wirtschaftlichen Zwecke besonders geeignet sind. Er sucht nach Sorten, die ihre Samen nicht reifen lassen, um große Ernteverluste zu vermeiden. Zum Beispiel in Mais Die Körner sitzen so fest auf dem Kolben, dass sie nur mit Gewalt von dort befreit werden können. Für eine Wildpflanze ist zum größten Teil das Gegenteil von Vorteil - die Aussaat ihrer Samen ist so einfach wie möglich. Es ist leicht zu verstehen, dass Mais in freier Wildbahn überhaupt nicht existieren könnte: Die Körner, die fest auf dem Maiskolben sitzen bleiben, würden alle zusammen sprießen, wenn der Maiskolben auf feuchten Boden fällt, und die Sprossen würden sich gegenseitig verklemmen. Dies reicht jedoch nicht aus, in den allermeisten Fällen können die Samen von Kulturpflanzen am Ende des Sommers kurz nach der Reifung keimen. Und das bedeutet für sie den totalen Tod unter den Bedingungen unseres Klimas: Die empfindlichen Sprossen der meisten Pflanzenarten konnten die Winterkälte natürlich nicht ertragen. Unter dem Schutz des Menschen überwintern die Samen in seinen Scheunen und werden nur für den nächsten Frühling gesät. Es gibt zwar Winterpflanzen, aber sie sind eine Minderheit, und sie halten dem Winter nicht in jedem Klima stand; im hohen Norden können nur früh reifende Frühlingspflanzen überleben. Deshalb geht die Kultur der Gerste, einer früh reifenden Frühlingspflanze, am weitesten nach Norden.
Damit eine Pflanze für die Kultur geeignet ist, muss sie Samen enthalten, die lange gelagert werden können, ohne ihre Keimung zu verlieren. Unabhängig davon, wie wertvoll eine Pflanze in ihren Eigenschaften ist, ist sie unter unseren Bedingungen für die Kultur völlig ungeeignet, wenn ihre Samen von der Ernte bis zur Aussaat nicht lebensfähig gehalten werden können. Schließlich gibt es Fälle, in denen die Samen lebensfähig bleiben, nur unter Bedingungen, die künstlich schwierig zu erzeugen sind, beispielsweise durch Lagerung großer Getreidemassen in Wasser (Wildwasserreis).
 Welche Bedeutung haben die Dauer und die Art der Lagerung der Samen der daraus gewonnenen Pflanzen?
Erinnern wir uns zuerst daran, was ein Same ist. Der Samen jeder Pflanze enthält einen Embryo, der eine winzige Wurzel und einen winzigen Stamm hat; Von oben beginnen sich nach der Keimung Blätter zu entwickeln. Die Keimung eines Samens besteht darin, dass diese kleine embryonale Pflanze zu wachsen beginnt und sich allmählich zu einer großen erwachsenen Pflanze entwickelt. Die Entwicklung des Embryos basiert wie jeder andere Organismus auf der Tatsache, dass sich seine Zellbestandteile vermehren. Diese sich teilenden Zellen bilden die Wurzelspitze und die Spitze des Stiels im Embryo; Alle Wurzeln der zukünftigen Pflanze stammen aus mehreren Zellen der Wurzelspitze des Embryos, alle oberirdischen Pflanzenteile (auch bei riesigen Bäumen) stammen aus mehreren Primärzellen der Spitze des embryonalen Stiels.
Die Qualität der Pflanzen, die aus ihnen wachsen, hängt von der Qualität der Samen ab - nicht nur Roggen wächst mit Sicherheit aus Roggensamen und nicht aus Weizen, sondern guter Roggen wächst aus den Samen einer guten Roggensorte, und schlechter Roggen wächst aus den Samen eines schlechten.
Wie wir gerade gesehen haben, stammt eine Pflanze, die sich aus Samen entwickelt, aus einigen Zellen des Embryos. Daher müssen offensichtlich die Voraussetzungen seiner Qualitäten in diesen Zellen enthalten sein. Diese Neigungen - Gene - sind im Zellkern enthalten, genauer gesagt in den Chromosomen - kleine, mehrere Tausendstel Millimeter große Körper, die bei jeder Teilung, dh Vermehrung von Zellen, im Zellkern auftreten. Ein Chromosomensatz stellt einen Apparat dar, mit dem die Eigenschaften während der Entwicklung eines Organismus von einer Zellgeneration zur anderen übertragen werden. Dies ist der Apparat der Vererbung. Alle Unterschiede zwischen Pflanzen, die durch Samen übertragen werden, sei es die Farbe der Blüten, der Geschmack der Früchte oder die Größe des Ertrags, hängen von den Neigungen ab, die in den Chromosomen enthalten sind - Genen, die bei jeder Zellteilung in die resultierenden Zellen mit unveränderlicher Korrektheit übertragen werden. Daher enthalten alle Zellen, aus denen ein Organismus besteht, die gleichen Gene. Die einzelnen Teile des Organismus, zum Beispiel ein Blatt, ein Stiel, eine Wurzel, eine Blume, unterscheiden sich in einer Pflanze voneinander, weil ihre Entwicklung unter verschiedenen Bedingungen erfolgt. Jede Zelle, die sich vermehren kann - die Spitze des Stammes oder die Spitze der Wurzel des Embryos - enthält in ihrem Kern den gleichen Satz von Genen, deren Eigenschaften den Charakter und die Qualität der sich entwickelnden Pflanze beeinflussen.
Die Konstanz dieser Eigenschaften - "Vererbung" - hängt von der Tatsache ab, dass sich während jeder Zellteilung nicht nur die Zelle in zwei Hälften teilt, sondern jedes winzige Partikel des Chromosoms, jedes Gen auch in zwei Teile, wobei zwei vollständig identische Chromosomen, zwei vollständig identische Gene, gebildet werden. Die Eigenschaften von Genen bleiben seit Tausenden und Millionen von Jahren unverändert. Wir kennen viele Pflanzen, die nicht nur
haben sich zum Beispiel seit der Zeit der ägyptischen Pharaonen über einen historischen Zeitraum von mehreren tausend Jahren nicht verändert, sondern sind dieselben geblieben wie ihre Vorfahren, die vor Millionen von Jahren lebten und in alten Ablagerungen der Erdkruste gefunden haben.
Ein Samenembryo ist ein kleiner Vorrat an Genen, die von der Pflanze geerbt wurden, auf der der Samen gereift ist. Das Leben mit all seinen Besonderheiten verbirgt sich in der Samenschale und • wartet auf ungünstige Bedingungen; Sobald ein günstiger Zeitpunkt kommt, beginnt die Entwicklung, eine Pflanze wächst, deren Eigenschaften von der Qualität der in den Zellen des Embryos enthaltenen Gene abhängen. Diese Eigenschaften bleiben nicht nur während der Samenkeimung bestehen, sondern auch in Ruhe, wenn der Samen trocken liegt.
Aber was passiert mit den erblichen Tendenzen des im Samen enthaltenen Embryos im Laufe der Zeit? Die Dauer dieser Lebensperiode der Pflanze ist normalerweise genau definiert: Die Eiche wächst seit Tausenden von Jahren, und die Eichel liegt, ohne zu keimen, nur einen Winter; Die Weide wächst auch viele Jahre, aber ihre Samen keimen sofort, nachdem sie auf nassen Boden gefallen sind. Sehr selten bleiben Samen länger als 6-7 Monate in der Natur, ohne zu keimen. Was wird mit ihnen gemacht, wenn sie länger lügen müssen, ohne zu keimen? Bleiben die erblichen Eigenschaften des Embryos unverändert oder ändern sie sich im Gegenteil im Laufe der Zeit?
Jeder weiß natürlich, dass es keine solchen Samen gibt, die für immer die Keimfähigkeit behalten würden - früher oder später verlieren sie ihre Keimung. Die Zeitspanne, in der die Samen lebensfähig bleiben, ist für verschiedene Pflanzen sehr unterschiedlich, zum Beispiel bei Roggen viel geringer als bei Weizen. Bei Weidensamen verlieren sie nach einigen Tagen nach der Reifung ihre Keimung. Indische Lotus-Samen bleiben ein Jahrhundert oder sogar länger lebensfähig ... Solche langen Zeiträume sollten jedoch als außergewöhnlich angesehen werden.
Die Samenkeimung wird an speziellen Samenkontrollstationen bestimmt und als Prozentsatz berechnet.Bei der Beurteilung der Qualität von Saatgut wird zunächst auf den Prozentsatz der Keimung geachtet; Je niedriger es ist, desto mehr Samen müssen auf derselben Fläche ausgesät werden, um die erforderliche Pflanzendichte zu erhalten.
 Die Ursache für den Keimverlust war noch unbekannt. Wir kennen nur die Bedingungen, die die Erhaltung der Samenkeimung beeinflussen. So wurde festgestellt, dass ein starker Feuchtigkeitsgehalt der Samen zu einem schnellen Keimverlust führt, während bei Trockenheit die Keimung dagegen länger dauert. Roggensamen in der Region Moskau, wo sie ziemlich feucht sind, verlieren oft im dritten Jahr ihre Keimung vollständig, und im amerikanischen Bundesstaat Arizona, der ein trockenes Klima hat, zeigt der gleiche Roggen im zehnten Jahr eine gute Keimung. Besonders schnell verlieren Samen in Japan aufgrund des sehr feuchten Klimas ihre Keimung. Aber auch in sehr trockenen Klimazonen können Samen aufgrund ihrer eigenen Feuchtigkeit schnell ihre Keimung verlieren, wenn sie beispielsweise nach der Ernte nicht ausreichend getrocknet, in einem feuchten Raum gestapelt usw. werden.
Bis vor kurzem wurde angenommen, dass keine Veränderungen der Samen außer ihrem allmählichen Keimverlust auftraten. Alle Sortenqualitäten - Wachstum, Entwicklungsrate, Ertrag, Qualität von Obst oder Getreide, Anforderungen an Boden, Klima usw. - wurden als stabil, unzerstörbar und langlebiger als das Leben selbst angesehen. es schien, dass der Embryo stirbt, bevor sich seine erblichen Eigenschaften ändern.
Diese erstaunliche Stabilität erblicher Neigungen ist jedoch nicht absolut. Seit mehr als dreißig Jahren ist bekannt, dass sich die Eigenschaften von Pflanzen ändern können: Sie säen beispielsweise grannenlosen Weizen - und plötzlich wachsen eine oder mehrere Dornpflanzen auf dem Feld; oder gelbe Sämlinge ohne Chlorophyll erscheinen plötzlich bei der Aussaat, oder weißblumige erscheinen bei Pflanzen mit roten Blüten usw. Solche Veränderungen sind oft erblich bedingt und werden durch Samen auf weitere Generationen übertragen; So wachsen aus den Samen einer entstehenden Dornpflanze ausschließlich Dornpflanzen weiter. Solche seltenen Veränderungen - und sie treten wirklich selten einmal in Hunderttausenden und Millionen von Pflanzen auf -, die an Nachkommen weitergegeben werden, werden als Mutationen bezeichnet. Wie jetzt bewiesen wurde, sind sie die Ursache für alle Unterschiede zwischen den existierenden Arten von Lebewesen: Wenn es keine Mutationen gäbe, gäbe es kein Du und mich. Das Leben auf der Erde würde wahrscheinlich in einer einfachsten Form existieren.
Die meisten Mutationen sind schädlich für den Körper: In einer Pflanze führt eine Mutation sehr oft zu Unfruchtbarkeit, zu verschiedenen Unregelmäßigkeiten und Missbildungen der Entwicklung. Einige der Mutationen sind jedoch vorteilhaft für die Pflanze oder für den Menschen. Der Mensch nahm solche Mutationen auf und schuf viele Arten von Pflanzen, die er brauchte. Es ist klar, wie wichtig es für uns wäre, den Umgang mit Mutationen zu lernen. Es ist auch notwendig, sie zu verwalten, um unsere wertvollen "Sorten vor dem Auftreten unnötiger und schädlicher Eigenschaften in ihnen zu schützen.
Die Ursachen der Mutationen waren jedoch noch unbekannt; erst in den letzten 6-7 Jahren wurde nachgewiesen, dass ihre Anzahl durch äußere Einflüsse auf den Körper, auf die Zellen, aus denen der Körper hervorgeht, stark erhöht werden kann. Die stärkste Wirkung in dieser Hinsicht haben Röntgenstrahlen, die Bestrahlung von Blüten oder reifen Samen, mit denen die Anzahl der Mutationen um das Hundertfache erhöht werden kann und daher sehr schnell viele neue Pflanzenqualitäten entstehen.
Was ist die Ursache für Mutationen? Der Verfasser dieser Zeilen hat lange danach gesucht. Vor einigen Jahren wurde mir klar, dass die Ursache von Mutationen eng mit den in der Zelle ablaufenden Lebensprozessen zusammenhängen und nicht von außen kommen sollte, beispielsweise in Form von Röntgenstrahlen. Mutationen sind allgegenwärtig, daher muss ihre Ursache allgegenwärtig sein. Alles in allem war es am einfachsten anzunehmen, dass die Bedingungen, die Mutationen verursachen, wie gerade gesagt, innerhalb der Zelle aufgrund der dort stattfindenden Lebensprozesse entstehen.
Welche Prozesse finden im Samen statt, wenn er liegt und langsam seine Keimung verliert? Gibt es wirklich nur einen Keimverlust oder gibt es andere Veränderungen in den Eigenschaften des Embryos? Treten während des Liegens des Samen keine Veränderungen der erblichen Eigenschaften des darin enthaltenen Embryos auf? Stimmt es, dass die Sortenqualitäten während des Lebens des Embryos völlig unverändert bleiben?
Praktizierende wissen seit langem, dass alte Samen nicht aus frischen Samen wachsen. Langzeitbeobachtungen haben uns dasselbe gezeigt. Nachdem wir mehrere Jahre an der künstlichen Erzeugung von Mutationen durch Bestrahlung von Samen mit Röntgenstrahlen gearbeitet hatten, stellten wir außerdem fest, dass die aus solchen Samen erhaltenen Sämlinge in ihren Eigenschaften denen aus alten Samen sehr ähnlich sind.
 Detaillierte Studien, die im Labor für Zytogenetik des Biologischen Instituts der KEK durchgeführt wurden, benannt nach V.I. K. A. Timiryazev in Moskau entdeckte ein bemerkenswertes Phänomen: Je älter die Samen sind, desto mehr Mutationen werden unter den daraus gezüchteten Pflanzen erhalten. Viele hässliche Pflanzen erscheinen, viele von ihnen sind fast oder vollständig steril, es erscheinen völlig neue Sorten usw. Diese Daten wurden bereits an vielen Pflanzenarten getestet, einschließlich Roggen, Mais, Gerste. Sie wurden nicht nur hier, sondern auch für getestet Rand. Eine weitere wichtige Entdeckung, die fast gleichzeitig in unserem Land und auf der Grundlage unserer ersten Arbeit in Kanada gemacht wurde, war die Entdeckung, dass die Anzahl der Mutationen von Hitze und Feuchtigkeit abhängt: Je wärmer es in dem Raum ist, in dem die Samen gelagert werden, oder je feuchter es ist, desto mehr Mutationen treten in Pflanzen auf.
Diese Mutationen werden auf unterschiedlichste Weise exprimiert; Die meisten von ihnen sind wie immer schädlich. Wenn die Samen sehr alt sind oder unter zu hoher Luftfeuchtigkeit und Hitze liegen, stören Mutationen den Entwicklungsverlauf vollständig und der Samen verliert die Keimung.
Ein erstaunliches, aber völlig verständliches Merkmal dieser mutierten Pflanzen ist, dass es sich fast immer um Chimären handelt (dies ist der Name für Pflanzen, die aus Geweben verschiedener erblicher Eigenschaften bestehen; eine Chimäre ist in der Tat jeder gepfropfte Baum, zum Beispiel ein Obstbaum, weil sie aus erblichen verschiedenen besteht Teile - aus wildem Bestand und kulturellem Spross). Warum dies so ist, ist leicht zu verstehen, wenn wir uns daran erinnern, dass sich eine Pflanze aus mehreren Zellen des Embryos entwickelt: Die Wurzeln werden aus den apikalen Zellen der Wurzel gebildet, und alle Luftteile entstehen aus mehreren Zellen der Spitze des Stammes. Mutationen treten immer unabhängig voneinander in verschiedenen Zellen auf; Daher verbleiben unter den ursprünglichen Zellen des Embryos neben mutierten Zellen fast immer normale Zellen, und später entwickelt sich ein Teil der Pflanze aus mutierten Zellen, der andere aus normalen Zellen. In seltenen Fällen besteht die Pflanze aus Teilen verschiedener Sorten.
Jetzt können wir einige Schlussfolgerungen von sehr wichtiger praktischer Bedeutung ziehen. Erstens bedeutet das Lagern von Samen das Ändern. Alte Samen sind nur im Alter alt - in Bezug auf ihre Eigenschaften sind sie "neu", da sie möglicherweise nicht die gleichen Pflanzen züchten, von denen sie gesammelt wurden. Um so schnell wie möglich neue Eigenschaften von Pflanzen zu finden, ist es daher notwendig, alte Samen zu säen. Samenbestände, die jahrelang und zig Jahre an Versuchsstationen gelagert wurden, können als wertvollste Quelle für die Entwicklung neuer Pflanzensorten dienen. Auf der anderen Seite riskieren wir durch die Vermehrung von altem Saatgut für landwirtschaftliche Nutzpflanzen die Sorte zu verderben, da die meisten Mutationen schädlich sind. Zweitens können Wärme und Feuchtigkeit, die das Auftreten von Mutationen beschleunigen, verwendet werden, um Mutationen künstlich zu erzeugen. Diese Methode ist nicht nur billig, einfach und allgemein verfügbar, sondern auch besser als andere, da keine künstlichen Bedingungen wie Röntgenstrahlen erforderlich sind. Darüber hinaus treten weniger nachteilige Nebenwirkungen auf die Pflanze auf. Die Lagerung von Samen in einem zu heißen Raum oder zu viel Feuchtigkeit kann sie jedoch für landwirtschaftliche Nutzpflanzen ungeeignet machen, selbst wenn die Keimrate nicht sehr stark abnimmt.Es ist besonders notwendig, Angst vor einer Selbsterwärmung des Getreides zu haben, bei der sowohl Wärme als auch Feuchtigkeit gleichzeitig wirken.
M. S. Navashin
Interessant: die kleinste Pflanze
Die kleinste Blütenpflanze - wurzellose Wolfia - gehört zur Familie der Wasserlinsen, lebt auf der Oberfläche stehender Gewässer und bedeckt sie mit einem braunen Film, der Kaffeesatz ähnelt. Der Durchmesser einer einzelnen Pflanze beträgt selten mehr als einen Millimeter. Im Gegensatz zu größeren Wasserlinsenarten hat Wolfia keine Wurzel, sondern absorbiert die notwendigen Substanzen, wobei die gesamte Oberfläche in Wasser getaucht ist. Die Pflanze hat auch keine Blätter, alles besteht aus einem kurzen "Stielblatt", in dessen spezieller Vertiefung etwa einmal am Tag eine neue Pflanze knospt. Die Gesamtzahl der Pflanzen verdoppelt sich pro Tag. Blühende Wolfia ist äußerst selten. Die Blume befindet sich im oberen Teil, der aus dem Wasser herausragt, und ist eine Vertiefung, in die ein Stempel und ein Staubblatt eingesetzt werden.
Wolffia kann ein gefährliches Unkraut in Reisfeldern sein, aber aufgrund seiner schnellen Vermehrung wird es manchmal speziell gezüchtet, um proteinreiche und kohlenhydratreiche grüne Masse für Viehfutter zu erhalten.
Ähnliche Veröffentlichungen
|
