|
 Ogromne znaczenie ma poprawa jakości tych roślin, które są hodowane na nasze potrzeby. Być może zaczynając od pół-przypadkowego wysiewu pierwszych nasion, które pojawiły się w pobliżu jego chaty myśliwskiej, człowiek już u zarania swojej historii kulturowej szuka nowych roślin; Stopniowo pojawiają się rośliny uprawne, które niczym lub prawie niczym nie różnią się od swoich dzikich przodków, a następnie zyskują coraz więcej cech.
Z biegiem czasu człowiek stworzył wokół siebie bardzo specyficzną „roślinność” - cały sztuczny świat takich roślin, które nie występują na wolności i nigdy nie istniały.
Jedną z najważniejszych cech roślin uprawnych jest to, że w większości nie mogą one istnieć bez ludzkiej troski o nasiona. Z drugiej strony człowiek może wykorzystać na swoje potrzeby tylko te rośliny, których nasiona mogą przetrwać co najmniej kilka miesięcy, zanim nadejdzie dogodny moment do siewu.
Człowiek stworzył i nadal tworzy takie rośliny, które są szczególnie wygodne dla jego celów ekonomicznych. Szuka odmian, które nie obsypują nasion, gdy są dojrzałe, aby uniknąć dużych strat w zbiorach. Na przykład w kukurydza ziarna osadzają się na kolbie tak mocno, że można je stamtąd uwolnić jedynie siłą. W przypadku dzikiej rośliny, przeważnie, jest odwrotnie - wysiew nasion tak łatwo, jak to tylko możliwe. Łatwo zrozumieć, że kukurydza w ogóle nie mogłaby istnieć na wolności: ziarna, które pozostały ciasno osadzone na kolbie, wykiełkowałyby razem, gdy kolba spadła na wilgotną ziemię, a kiełki zaklinowały się nawzajem. Ale to nie wystarczy, w przeważającej większości przypadków nasiona roślin uprawnych mogą kiełkować pod koniec lata, zaraz po dojrzewaniu. A to oznacza dla nich całkowitą śmierć w warunkach naszego klimatu: delikatne kiełki większości gatunków roślin oczywiście nie wytrzymały zimowego mrozu. Pod ochroną człowieka nasiona zimują w jego oborach i wysiewa się je dopiero na następną wiosnę. Istnieją co prawda rośliny zimowe, ale stanowią one mniejszość i nie przeżywają zimy w każdym klimacie; na dalekiej północy przetrwają tylko wczesne rośliny wiosenne. Dlatego uprawa jęczmienia, wczesnej wiosennej rośliny dojrzewającej, sięga najdalej na północ.
Aby jednak roślina nadawała się do hodowli, musi mieć nasiona, które można przechowywać przez długi czas bez utraty zdolności kiełkowania. Dlatego bez względu na to, jak cenna jest roślina w swoich właściwościach, jest całkowicie nieodpowiednia do uprawy w naszych warunkach, jeśli jej nasiona nie mogą być żywotne od zbioru do siewu. Wreszcie zdarzają się przypadki, gdy nasiona zachowują żywotność tylko w warunkach, które są sztucznie trudne do wytworzenia, na przykład przechowywanie dużych mas ziarna w wodzie (ryż dziko żywy).
 Jakie znaczenie ma czas trwania i sposób przechowywania nasion roślin z nich uzyskanych?
Przypomnijmy najpierw, czym jest ziarno. Nasiona każdej rośliny zawierają embrion, który ma maleńki korzeń i łodygę; liście zaczynają się rozwijać od wierzchołka tego ostatniego po wykiełkowaniu. Kiełkowanie nasion polega na tym, że ta mała zarodkowa roślina zaczyna rosnąć, stopniowo rozwijając się w dużą dorosłą roślinę. Rozwój zarodka, podobnie jak każdego innego organizmu, polega na rozmnażaniu się komórek, z których się składa. Te dzielące się komórki tworzą wierzchołek korzenia i wierzchołek łodygi w zarodku; wszystkie korzenie przyszłej rośliny pochodzą z kilku komórek wierzchołka korzenia zarodka, wszystkie nadziemne części rośliny (nawet w gigantycznych drzewach) pochodzą z kilku pierwotnych komórek wierzchołka zarodkowego łodygi.
Jakość wyrastających z nich roślin zależy od jakości nasion - z nasion żyta z pewnością wyrośnie nie tylko żyto, a nie pszenica, ale z nasion dobrej odmiany wyrośnie żyto dobre, az nasion dobrej odmiany wyrosnie żyto nasiona złego.
Jak właśnie widzieliśmy, roślina, która rozwija się z nasion, pochodzi z kilku komórek zarodka. Dlatego oczywiście zadatki na jego cechy muszą być zawarte w tych komórkach. Te skłonności - geny - zawarte są w jądrze komórki, a dokładniej w chromosomach - małych, wielkości kilku tysięcznych milimetra, ciałach, które pojawiają się w jądrze za każdym razem, gdy następuje podział, czyli namnażanie komórek. Zestaw chromosomów stanowi aparat, za pomocą którego nadawane są właściwości podczas rozwoju organizmu z jednego pokolenia komórek na drugie. To jest aparat dziedziczności. Wszelkie różnice między roślinami przenoszonymi przez nasiona, czy to kolor kwiatów, smak owoców czy wielkość plonu, zależą od skłonności zawartych w chromosomach - genach, które są przekazywane z niezmienną poprawnością podczas każdego podziału komórki na powstały komórki. Dlatego wszystkie komórki tworzące organizm zawierają te same geny. Poszczególne części organizmu, na przykład liść, łodyga, korzeń, kwiat różnią się od siebie w roślinie, ponieważ ich rozwój przebiega w różnych warunkach. Każda komórka, która może się rozmnażać - czubek łodygi lub wierzchołek korzenia zarodka - zawiera w swoim jądrze ten sam zestaw genów, których właściwości wpływają na charakter i jakość rozwijającej się rośliny.
Stałość tych właściwości - „dziedziczność” - polega na tym, że podczas każdego podziału komórki nie tylko komórka dzieli się na pół, ale każda maleńka cząsteczka chromosomu, każdy gen również dzieli się na dwa, tworząc dwa całkowicie identyczne chromosomy, dwa całkowicie identyczne geny. Właściwości genów pozostają niezmienione przez tysiące i miliony lat; znamy wiele roślin, które nie tylko
nie zmieniły się w ciągu historycznego okresu kilku tysięcy lat, na przykład od czasów egipskich faraonów, ale pozostały takie same jak ich przodkowie, którzy żyli miliony lat temu i znajdowali się w starożytnych złożach skorupy ziemskiej.
Zarodek nasienny to niewielki magazyn genów odziedziczonych po roślinie, na której nasiono dojrzewało. Życie ze wszystkimi swoimi osobliwościami kryje się w osłonce nasiennej i • czeka na niesprzyjające warunki; jak tylko nadejdzie sprzyjający czas, zaczyna się rozwój, rośnie roślina, której właściwości będą zależeć od jakości genów zawartych w komórkach zarodka. Te cechy są zachowane nie tylko podczas kiełkowania nasion, ale także w stanie spoczynku, gdy nasiona leżą suche.
Ale co się dzieje z dziedzicznymi skłonnościami embrionu zawartego w nasieniu w miarę upływu czasu? Czas trwania tego okresu życia rośliny jest zwykle ściśle określony: dąb rośnie przez tysiące lat, a żołądź nie kiełkuje tylko przez jedną zimę; Wierzba również rośnie przez wiele lat, ale jej nasiona kiełkują natychmiast po opadnięciu na mokrą ziemię. Bardzo rzadko nasiona pozostają w naturze bez kiełkowania dłużej niż 6-7 miesięcy. Co się z nimi dzieje, jeśli muszą leżeć bez kiełkowania przez dłuższy czas? Czy dziedziczne właściwości zarodka pozostają niezmienione, czy wręcz przeciwnie, zmieniają się wraz z upływem czasu?
Każdy oczywiście wie, że nie ma takich nasion, które na zawsze zachowałyby zdolność kiełkowania - prędzej czy później tracą zdolność kiełkowania. Okres, w którym nasiona zachowują żywotność, jest bardzo różny dla różnych roślin, na przykład w żyto jest znacznie mniejszy niż w pszenicy, w nasionach wierzby tracą zdolność kiełkowania po kilku dniach od dojrzewania, nasiona lotosu indyjskiego zachowują żywotność przez sto lat lub jeszcze więcej ... Takie długie okresy należy jednak uznać za wyjątkowe.
Kiełkowanie nasion jest określane na specjalnych stanowiskach kontroli nasion i obliczane w procentach.Oceniając jakość nasion, zwraca się przede wszystkim uwagę na procent kiełkowania; im jest niższa, tym więcej nasion należy wysiać na tym samym obszarze, aby uzyskać wymaganą gęstość roślin.
 Przyczyna utraty zdolności kiełkowania była nadal nieznana. Znamy tylko warunki, które wpływają na zachowanie kiełkowania nasion. Stwierdzono więc, że wysoka wilgotność nasion prowadzi do szybkiej utraty kiełkowania, podczas gdy w suchości, wręcz przeciwnie, kiełkowanie trwa dłużej. Nasiona żyta w rejonie Moskwy, gdzie jest raczej wilgotno, często całkowicie tracą zdolność kiełkowania do trzeciego roku, aw amerykańskim stanie Arizona, gdzie panuje suchy klimat, to samo żyto wykazuje dobre kiełkowanie przez dziesiąty rok. Szczególnie szybko nasiona tracą zdolność kiełkowania w Japonii z powodu bardzo wilgotnego klimatu. Ale nawet w bardzo suchym klimacie nasiona mogą szybko stracić zdolność kiełkowania z powodu własnej wilgoci, na przykład, jeśli nie są wystarczająco wysuszone po zbiorze, ułożone w wilgotnym pomieszczeniu itp.
Do niedawna uważano, że nie nastąpiły żadne zmiany w nasionach, poza stopniową utratą kiełkowania. Wszystkie cechy odmianowe - wzrost, tempo rozwoju, plon, jakość owoców lub ziarna, wymagania dotyczące gleby, klimatu itp. - uznano za stabilne, niezniszczalne, trwalsze niż samo życie; wydawało się, że embrion umiera, zanim zmienią się jego cechy dziedziczne.
Ta niesamowita stabilność dziedzicznych skłonności nie jest jednak absolutna. Od ponad trzydziestu lat wiadomo, że cechy roślin mogą się zmieniać: sieją na przykład bezdrzewną pszenicę - i nagle na polu rośnie jedna lub więcej kolczastych roślin; lub sadzonki żółte, pozbawione chlorofilu, pojawiają się nagle wśród siewów, albo białokwiatowe wśród roślin o kwiatach czerwonych itp. Takie zmiany są często dziedziczne, przenoszone przez nasiona na kolejne pokolenia; tak więc z nasion jednej wschodzącej rośliny kolczastej dalej rosną wyłącznie rośliny kolczaste. Takie rzadkie zmiany - i naprawdę rzadko występują, raz na setki tysięcy i miliony roślin - które są przekazywane potomstwu nazywane są mutacjami. Jak zostało udowodnione, są przyczyną wszystkich różnic między istniejącymi gatunkami istot żywych: gdyby nie było mutacji, nie byłoby mnie i ciebie. Życie na ziemi prawdopodobnie istniałoby w jakiejś najprostszej formie.
Większość mutacji jest szkodliwa dla organizmu: w roślinie mutacja bardzo często prowadzi do bezpłodności, do różnych nieprawidłowości i deformacji rozwojowych. Ale niektóre mutacje są korzystne dla rośliny lub dla ludzi; zbierając takie mutacje, człowiek stworzył wiele potrzebnych mu odmian roślin. Jest jasne, jak ważne byłoby, abyśmy nauczyli się radzić sobie z mutacjami. Konieczne jest również zarządzanie nimi, aby chronić nasze cenne „odmiany” przed pojawieniem się w nich niepotrzebnych i szkodliwych właściwości.
Jednak przyczyny mutacji były nadal nieznane; dopiero w ostatnich 6-7 latach udowodniono, że ich liczbę można znacznie zwiększyć pod wpływem zewnętrznych wpływów na organizm, na komórki, z których powstał organizm. Najsilniejszy efekt w tym zakresie wywierają promieniowanie rentgenowskie, naświetlanie kwiatów czy dojrzałych nasion, dzięki którym może setki razy zwiększyć liczbę mutacji, a tym samym bardzo szybko wytworzyć wiele nowych cech roślin.
Jaka jest przyczyna mutacji? Autor tych wierszy szukał tego od dawna. Kilka lat temu stało się dla mnie jasne, że przyczyna mutacji powinna być ściśle związana z procesami życiowymi zachodzącymi w komórce, a nie pochodzić z zewnątrz w postaci np. Promieni rentgenowskich. Mutacje są wszechobecne, dlatego ich przyczyna musi być wszechobecna. W sumie łatwiej było założyć, że warunki powodujące mutacje powstają, jak już wspomniano, wewnątrz komórki na skutek zachodzących tam procesów życiowych.
Jakie procesy zachodzą w nasieniu, gdy leży, powoli tracąc zdolność kiełkowania? Czy rzeczywiście następuje tylko utrata zdolności kiełkowania, czy też są jakieś inne zmiany we właściwościach zarodka? Czy nie występują, gdy nasiono leży, zmiany dziedzicznych właściwości zawartego w nim zarodka? Czy to prawda, że cechy odmianowe pozostają całkowicie niezmienione, gdy zarodek żyje?
Praktycy od dawna wiedzą, że stare nasiona nie wyrastają ze świeżych nasion. Długoterminowe obserwacje pokazały nam to samo. Ponadto po kilkuletnich pracach nad sztuczną produkcją mutacji przez napromienianie nasion promieniami rentgenowskimi zauważyliśmy, że sadzonki otrzymane z takich nasion są bardzo podobne w swoich cechach do tych wyhodowanych ze starych nasion.
 Szczegółowe badania przeprowadzone w laboratorium cytogenetyki Instytutu Biologicznego CEC im. V.I. K.A. Timiryazev w Moskwie odkrył niezwykłe zjawisko: im starsze nasiona, tym więcej mutacji uzyskuje się wśród wyhodowanych z nich roślin. Pojawia się wiele brzydkich roślin, wiele z nich jest prawie lub całkowicie sterylnych, pojawiają się zupełnie nowe odmiany itp. Dane te zostały już przetestowane na wielu typach roślin, m.in. żyto, kukurydza, jęczmień, testowane nie tylko tutaj, ale także na rabatach. Kolejnym ważnym odkryciem, dokonanym niemal jednocześnie w naszym kraju i na podstawie naszej pierwszej pracy w Kanadzie, było odkrycie, że liczba mutacji zależy od ciepła i wilgotności: im cieplej jest w pomieszczeniu, w którym przechowywane są nasiona, lub im bardziej wilgotny, tym więcej mutacji występuje u roślin.
Te mutacje są wyrażane na różne sposoby; większość z nich, jak zawsze, jest szkodliwa. Jeśli nasiona są bardzo stare lub leżą w warunkach zbyt wysokiej wilgotności i ciepła, mutacje całkowicie zakłócają przebieg rozwoju, a nasiona tracą zdolność kiełkowania.
Zdumiewającą, ale całkowicie zrozumiałą cechą tych zmutowanych roślin jest to, że prawie zawsze są chimerami (tak nazywa się rośliny składające się z tkanek o różnych cechach dziedzicznych; w rzeczywistości każde szczepione drzewo, na przykład drzewo owocowe, jest chimerą, ponieważ składa się z dziedzicznych różnych części - od dzikiego stada i potomka kulturowego). Dlaczego tak jest, łatwo jest zrozumieć, jeśli pamiętamy, że roślina rozwija się z kilku komórek zarodka: korzenie powstają z wierzchołkowych komórek korzenia, a wszystkie części nadziemne powstają z kilku komórek wierzchołka łodygi. Mutacje zawsze występują niezależnie w różnych komórkach; dlatego też wśród początkowych komórek zarodka, obok zmutowanych komórek, prawie zawsze pozostają normalne komórki, a później jedna część rośliny rozwija się ze zmutowanych komórek, a druga z normalnych komórek. W rzadkich przypadkach okazuje się, że roślina składa się z części kilku odmian.
Teraz możemy wyciągnąć kilka wniosków o bardzo ważnym znaczeniu praktycznym. Po pierwsze, przechowywanie nasion oznacza zmianę. Stare nasiona są stare tylko wiekiem - pod względem cech są „nowe”, ponieważ mogą nie wyhodować tych samych roślin, z których zostały zebrane. Dlatego, aby jak najszybciej znaleźć nowe cechy roślin, konieczne jest zasianie starych nasion. Zapasy nasion przechowywane na stacjach doświadczalnych przez lata i dziesiątki lat mogą stanowić najcenniejsze źródło do rozwoju nowych odmian roślin. Z drugiej strony, namnażając stare nasiona pod uprawy rolne, ryzykujemy zepsucie odmiany, ponieważ większość mutacji jest szkodliwa. Po drugie, ciepło i wilgoć, które przyspieszają pojawianie się mutacji, można wykorzystać do sztucznego wytworzenia mutacji. Ta metoda jest nie tylko tania, prosta i szeroko dostępna, ale także lepsza od innych, ponieważ nie wymaga sztucznych warunków, takich jak prześwietlenie. Ponadto będzie mniej negatywnych skutków ubocznych dla rośliny. Ale przechowywanie nasion w zbyt gorącym pomieszczeniu lub zbyt dużej wilgotności może sprawić, że będą one nieodpowiednie dla upraw rolnych, nawet jeśli tempo kiełkowania nie zmniejszy się znacząco.Szczególnie należy obawiać się samonagrzewania ziarna, w którym jednocześnie działa ciepło i wilgotność.
M.S. Navashin
Ciekawe: najmniejsza roślina
Najmniejsza z roślin kwitnących - wolfia bez korzeni - należy do rodziny rzęsowatych, żyje na powierzchni stojących zbiorników wodnych, pokrywając je brązowym nalotem przypominającym fusy po kawie. Średnica pojedynczej rośliny rzadko przekracza milimetr. W przeciwieństwie do większych gatunków rzęsy wolfia nie posiada korzenia, wchłania niezbędne substancje całą powierzchnią zanurzoną w wodzie. Roślina również nie ma liści, wszystko składa się z krótkiego „liścia łodygi”, w specjalnym zagłębieniu, z którego mniej więcej raz dziennie wypuszcza się nowa roślina. Całkowita liczba roślin podwaja się dziennie. Kwitnąca wolfia jest niezwykle rzadka. Kwiat znajduje się w górnej części wystającej z wody i jest zagłębieniem, w którym umieszczony jest jeden słupek i jeden pręcik.
Wolffia może być niebezpiecznym chwastem na polach ryżowych, ale ze względu na szybkie rozmnażanie jest czasami specjalnie hodowana w celu uzyskania bogatej w białko i węglowodany zielonej masy na paszę dla zwierząt.
|
