Маймистов Виталий Васильевич : другие произведения.

Компьютерный подбор родительских форм при селекции адаптивных к неблагоприятным факторам среды продуктивных пшениц

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Современный темп селекционных работ требует использования компьютерной техники при подборе родительских форм. В компьютерную программу вносят наиболее информативные морфофизиологические показатели адаптивности (и др.) высокопродуктивных форм изучаемой культуры. Известно, что отдельные признаки наследуются по типу, близкому к промежуточному. Компьютерная программа будет подбирать родительские формы, дополняющие друг друга до оптимального уровня по каждому "заявленному" признаку. Селекционер, имея список пар, подобранных с помощью компьютера, более продуманно, не упустив ни одной перспективной комбинации, составляет программу гибридизации, сопоставляя свои намерения с компьютерными расчётами, и этим значительно облегчает, а "может быть, делает и более плодотворной" свою работу.
   Успех селекции, как известно (1, 2), в решающей мере определяется подбором родительских пар. Успешно выбрать нужные компоненты для гибридизации, как отмечал П.П.Лукьяненко (1), можно только при систематическом изучении широкого сортового разнообразия, включающего лучшие мировые и отечественные сорта.
   Однако у нас то ли из-за отсутствия "под носом" экспресс-методов, то ли из-за недостаточной их доработанности (ну, не всех, конечно) селекционер, наш селекционер, потерял к ним интерес. А на западе всякие новинки в этих делах, как нам "докладывали", тут же идут в дело. Более того. К Павлу Пантелеймоновичу (это ещё когда было!) приезжали известнейшие селекционеры из Штатов - я им задавал вопросы по методам лабораторных оценок водоудерживающей способности листьев и содержания в них хлорофиллов.
   - А мы это делаем визуально в поле, - ответил один из них ( фамилии известнейшие, но...), - прохожу мимо делянки, вижу тёмно-зелёный лист, или у него другие оттенки - ставлю оценку на хлорофильность, затем срезаю пучок растений и укладываю рядом с колышком, и так у всего "испытания", прохожу через какое-то время обратно и вижу - у кого на сколько листья сохранили тургор - ставлю оценку по водоудерживающей способности.
   Я проверил. У меня не получилось. Это потом, помучившись и сравнивая визуальные данные с приборными, я глазом стал определять обсуждаемые с американцем параметры не хуже прибора (по хлорофиллам мг/дм.кв. r=0,96-0,99; по водоудерживающей способности листьев,% r=0,82-0,86 ). А сначала надо было, как говориться, набить глаз. Это как на гармошке. Инструмент простой, но, чтобы играть, необходимы время, слух и хороший учитель. Учителя не было...
   ... Но наш стареющий и вроде бы не воспринимающий новизну селекционер, однако, если вдруг ошибочка выйдет с морозильными камерами или режимами промораживания, или какая другая напасть, вдруг так, как бы вскользь, протянет: "А давай проверим твоим методом ..." Проверили самый-самый "дорогой эскадрон" за два дня. В пятницу заложили пробы в бюксы, в понедельник выставили оценки по морозоустойчивости. Молчат. Глаза испуганные... А по стандартам и сортам-индикаторам знаю - попал в точку.
   Так что с новизной надо уметь достучаться. Или ещё не время? На пузе таскать ящички привычнее...
   Но вернёмся в селекцию. Некоторое время использовали подбор пар разного географического или экологического происхождения, справедливо полагая, что таким путём могут быть объединены разные морфофизиологические признаки адаптивности и продуктивности и получены гибриды, более устойчивые, чем их родительские формы с высокой стабильной продуктивностью (1).
   Однако в таком подборе, считает С.Бороевич (2), много неопределённости. Здесь для создания форм с запланированными свойствами необходимо использовать большое число комбинаций и выбраковывать огромное число гибридов.
   Известно (см. 3), что большинство мофофизиологических показателей наследуется по промежуточному типу.
   В молодой бодрой Югославии, как казалось, без страха и зависти соседей, близких и не очень, творили мощные селекционеры - пшеничники... Слишком хорошо всё у них шло... И у пшеничников тоже. И вот один из них (он мало писал, много создавал сортов) подбирал пары таким образом. Признаки всех претендентов на гибридизацию чёрточкой под линеечку окрашивались разными цветами. Было всего три цвета. Например, тёмно-зелёные листья - значит, много хлорофиллов. Против признака хлорофилл чертил красную полоску, нет той насыщенности цветом - зелёную, зелёный цвет имеет средненькую насыщенность - ему жёлтую. И так по всем доступным мастеру признакам.
  У селекционера две одинаковых таблицы. Одна лежит на столе, а второй он, перегибая лист, перед каждым генотипом ведёт по первому листу, ищет пару, где больше всего накопится у признака полосок - красная + красная или красная + зелёная. Но если есть совпадения у признака двух жёлтых чёрточек - это плохо. Признак не улучшим. Хорошо, когда жёлтых полосок мало, да и те находят напарника, у которого признак с красным цветом! А ведь это работа компьютера!
   Но здесь несколько простецкий подход. Коллега красным обозначил максимальную полезную выраженность признака, явно полагая, что чем больше, допустим, хлорофиллов, тем лучше. А так ли это? И по всем другим признакам тоже. Но это всё же мелочи в таком сложнейшем деле, как селекция. Направление верное. И учитывать при такой методе можно очень много факторов. Я интересовался у наших "ребят", сколько они "держат в голове" признаков при подборе пар? В подготовленном состоянии у прогоревшего камина и в полнейшей расслабленности они признавались:"Да не больше пяти, время давит..."
   ... Мне ближе проблемы высокопродуктивных сортов озимой пшеницы с повышенной засухоустойчивостью (1), поэтому все мои примеры и рассуждения прежде всего основаны на данных, полученных в этой области. Но всё в мире связано. Даже пшеница, если плохо перезимовала, так у неё и засухоустойчивость изменяется. И наоборот!
   Изучив морфофизиологические признаки засухоустойчивости селекционного материала, выявив наиболее существенные из этих признаков (по доле влияния на урожайность), определив их оптимальные уровни (графически - связь с прямой оценкой "криволинейна", т.е. имеется потолок - оптимальный уровень) мы получаем возможность подбирать такие родительские пары, в гибридах которых могут быть обнаружены формы, имеющие оптимальную выраженность всех основных заданных нами признаков.
   Таким образом, возникает возможность сокращать число комбинаций скрещиваний и возрастает вероятность получения перспективных линий и новых высокопродуктивных сортов с повышенной устойчивостью к абиотическим, да что мелочиться, и другим неблагоприятным факторам среды.
   Следует подбирать такие родительские формы, которые дополняют друг друга до оптимального уровня по всем основным признакам. Подбор следует проводить из высокопродуктивных сортов и линий, показавших наиболее высокую урожайность в условиях естественной или искусственной засухи, т.е. среди засухоустойчивых и высокопродуктивных генотипов. Естественно, учитываются и признаки морозоустойчивости и устойчивости к болезням, качество зерна, скороспелость, полегаемость и пр. и пр.
   ...На одном очень учёном собрании один очень известный фитофизиолог говорил с завистью, что он чуть ли не вчера был на конференции в одном международном селекционном центре, в котором селекционер работает рука об руку с 39-ю специалистами разных профилей. Делают одно дело. У нас при Пал Пантелемоныче тоже было что-то подобное. И меня, физиолога, он нашёл и поручил написать реферат по морозоустойчивости и дал два месяца. Похвалил мой литературный обзор. А затем сказал: "С морозом у нас хоть и без физиологии, но что-то уже делается, - привезли голландские морозильные камеры, - а вы займитесь-ка засухоустойчивостью". Объяснил, как это важно. "Нужны методы оценки, применимые в селекционной практике". И дал ещё два месяца на новый реферат. Я усердно поработал и нашёл, что для успешных исследований необходимы засушники.
   - Какие? Дай понятный плотникам чертёж.
   Через две недели засушники уже красовались чуть ли не под окнами. Академика, разумеется. Тогда это были простенькие плёночные засушники на деревянных каркасах.
   Какие сорта высевать? Обсуждалось чуть ли не каждое зёрнышко. Много ждал академик от физиологии. Много ездил, много видел, много знал. А желания у него, видать, были чётко направленные.
   Но скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается...
   ...Границы признаков ожидаемых гибридных потомств следует определять, (здесь я несколько повторюсь) учитывая оптимальные уровни признаков, рассчитанные графически (см. 3). Начальная граница оптимального значения признака - это значение, при котором кривая зависимости урожайности от уровня признака выходит на плато, конечная граница признака - это значение, после которого начинается снижение урожайности при увеличении показателя.
   А теперь к самому главному. Для эффективного подбора родительских форм и учёта всех изученных или известных нам показателей была разработана компьютерная программа, в которой все значения признаков выражены в 9-балльной системе оценок. Впервые об этой программе я заикнулся в 1988 или 89 году в тезисах в НИИСХ Юго-Востока в Саратове. Авторов было двое: Маймистов и Потапов (программист). Прислали только уведомление о публикации, но сборничек не выслали - приезжайте, мол, на симпозиум. Второй раз доложил на научной конференции в Жодино (научный городок под Минском) в 1994 году (4), ну и, естественно, при защите докторской (3).
   После второй публикации в том же 1994 году спрашивал у селекционера, гостя из Японии, не используют ли они у себя на селекционной станции на острове Хоккайдо "компьютерный подбор"?
   - Нет-нет!
   Я засмеялся:
   - В Японии, да без компьютера!
   - Только начали, - сдался гость, полтора года как начали, только-только начали.
  Мы не поверили. Да и он сам смеялся. Видать, большой секрет... Японец сносно говорил по-русски...
   Месяца через два-три этот же вопрос я задавал канадскому селекционеру.
   - Нет, мы этим не занимаемся. У нас пока получается и без этих хитростей. А вот на юге что-то такое уже предпринимают, я слыхал.
   (Не читал, а слыхал, не печатают?).
   Так чем же хорош компьютерный подбор пар? Такой "ход" позволяет значительно ускорить селекцию высокопродуктивных стабильно продуцирующих сортов пшеницы. Селекционер, имея список пар, подобранных с помощью компьютера, может более продуманно, не упустив ни одной перспективной комбинации, составить программу гибридизации, сопоставляя свои намерения с компьютерными расчётами. Учитывая различные компоненты устойчивости и другие особенности генотипов при компьютерном подборе родительских форм, "мастер" может значительно облегчить работу по выявлению источников отдельных признаков и по созданию промежуточных линий, носителей блоков признаков.
   Компьютерную программу подбора родительских форм мне пришлось создавать дважды (не мне, а программистам по моей просьбе и чётко поставленной задаче) - разные типы ЭВМ. Если одни программисты на первую программу потратили месяц, то другие программисты на вторую программу потратили всего три дня... А дела-то, возможно, на один присест?
   В работе мы всегда сталкивались с такой "неприятной вещью". Выставляя компьютеру задачу подобрать родительские формы, дополняющие друг друга, скажем, по 10-ти параметрам, а генотипов у нас, допустим, 30 (это лучшие из лучших!), в ответ мы получаем только 4-6 пар. Что делать? Будем менее требовательны. Если, например, в первой таблице задавали оптимальный уровень хлорофиллов 7,5-8 баллов, то во второй уже 7,5-8,5, и так по многим другим признакам, где это не смертельно. Во второй таблице уже может быть и 10-15 пар. Можно какие-то признаки в этот раз исключить из таблицы... Всё в наших руках.
   Литература
  1.Лукьяненко П.П. Избранные труды. - М.: Колос, 1973. - 448 с.
  2. Бороевич С. Принципы и методы селекции растений. - М.: Колос, 1984. - 344 с.
  3. Маймистов В.В. Физиологические основы селекции озимой пшеницы на засухоустойчивость//Дис. на соиск. уч. ст. докт. биол. Наук. Краснодар -2000. - 315 с.
  4. Маймистов В.В., Колесников Ф.А. Компьютерный подбор родительских форм при повышении засухоустойчивости продуктивных пшениц // Стратегии и новые методы в селекции и семеноводстве сельскохозяйственных культур. Тезисы докладов. Минск - Жодино, 1994, с. 135-136.
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"