Многообразие и происхождение культурных растений, биология

Инфоурок › Биология ›Презентации›Презентация по биологии на тему: “Многообразие и происхождение культурных растений” (6 класс).

Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Многообразие и происхождение культурных растений, Биология Описание слайда:

Многообразие и происхождение культурных растений. Учитель биологии и географии МБОУ СОШ №2 ст. Медведовской О.Н. Бондарь

2 слайд Многообразие и происхождение культурных растений, Биология Описание слайда:

Какие утверждения верны? Самая древняя эра – палеозойская Первые организмы жили в воде Живые организмы возникали путём самозарождения из неживого Первые наземные растения – псилофиты Эволюция может идти в обратном направлении Жизнь на Земле вечна Главным фактором эволюции является естественный отбор В кайнозойскую эру господствуют цветковые растения Жизнь на нашу планету была занесена из космоса. ? Задание №4 – поставьте знак +, если согласны и -, если не согласны

3 слайд Многообразие и происхождение культурных растений, Биология Описание слайда:

Какими были первые организмы на Земле? ? Задание – выбрать нужное Питание Дыхание Строение Автотрофы Анаэробы Одноклеточные Эукариоты Гетеротрофы Аэробы Многоклеточные Прокариоты

4 слайд Многообразие и происхождение культурных растений, Биология Описание слайда:

Давайте подумаем Почему семенные растения возникли только в наземно – воздушной среде? Чем отличаются современные папоротники от вымерших? Почему в тропических районах больше древесных цветковых растений, а в холодных зонах больше травянистых? Каким образом животные способствовали увеличению многообразия покрытосеменных растений?

5 слайд Многообразие и происхождение культурных растений, Биология Описание слайда:

Растения Человек сам высаживает, ухаживает за всходами, собирает урожай, использует в пищу. Растут независимо от человека.

6 слайд Многообразие и происхождение культурных растений, Биология Описание слайда:

Растения Выращивает специально человек. Никто не сажает, они растут сами по себе. Их можно встретить в лесу, на лугу, на водоеме. Культурные Дикорастущие

7 слайд Многообразие и происхождение культурных растений, Биология Описание слайда:

Сорные растения растут вместе с культурными, неприхотливы к условиям внешней среды, легко приспосабливаются к изменяющимся условиям внешней среды, образуют много семян, способны размножаться вегетативно.

8 слайд Многообразие и происхождение культурных растений, Биология Описание слайда:

Искусственный отбор – выбор наиболее ценных в хозяйственном отношении животных и растений какой-либо породы или сорта и использование их для дальнейшего разведения.  Термин ввёл в 1859 Ч.

 Дарвин, создавший теорию искусственного отбора и показавший, что это основной фактор, обусловивший возникновение и дальнейшую эволюцию культурных растений и домашних животных.

Доказательством развития породы или сорта под воздействием человека служит факт наибольшего изменения у них хозяйственно-ценных признаков.

9 слайд Многообразие и происхождение культурных растений, Биология Описание слайда:

ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР БЕССОЗНАТЕЛЬНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ когда человек не ставит цель создать новую породу, сорт, а лишь отбирает для размножения лучшие особи животных или растений целеустремленное выведение новой породы или нового сорта

10 слайд Описание слайда:

Селекция «Селекция» – отбор. Селекция – наука о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных и сортов культурных растений, а также штаммов микроорганизмов. Селекция – процесс изменения животных, культурных растений, микроорганизмов (род практической деятельности людей).

11 слайд Описание слайда:

Селекция «представляет собой эволюцию, направляемую волей человека» Н.И.Вавилов

12 слайд Описание слайда:

ВАВИЛОВ Николай Иванович (1887 – 1943) Николай Иванович Вавилов родился 25 ноября 1887 года в Москве. Он окончил Московский сельскохозяйственный институт, в 1913-1914 годах стажировался в Западной Европе. С 1916 года начались его знаменитые экспедиции.

Многие из его путешествий были поистине героическими. За экспедицию в Афганистан Вавилов получил золотую медаль имени Пржевальского «За географический подвиг». В путешествиях ему помогали знание 20 иностранных языков и умение легко находить общий язык с разными людьми.

Под руководством и при участии Вавилова в СССР была собрана мировая коллекция культурных растений, насчитывающая более 300 тыс. образцов.

Итогом всех экспедиций Вавилова стало одно из главных открытий ученого – установление основных центров происхождения культурных растений, которые одновременно являются и центрами древних цивилизаций.

13 слайд Описание слайда:

Центры происхождения культурных растений

14 слайд Описание слайда:

Окультуренные растения, принадлежащие к центрам

15 слайд Описание слайда:

Южноазиатский центр отсюда происходят: рис сахарный тростник чай огурец баклажан лимон апельсин банан манго

16 слайд Описание слайда:

Восточноазиатский центр отсюда происходят: просо соя хурма конопля алыча

17 слайд Описание слайда:

Юго-Западноазиатский центр отсюда происходят: рожь ячмень овес мягкая пшеница дыня горох черешня

18 слайд Описание слайда:

Абиссинский центр. отсюда происходят: кофе арбуз сорго клещевина твердая пшеница

19 слайд Описание слайда:

Средиземноморский центр. отсюда происходят: редька свекла морковь лук виноград капуста лен оливки

20 слайд Описание слайда:

Центральноамериканский центр отсюда происходят: тыква фасоль перец табак подсолнечник

21 слайд Описание слайда:

Южноамериканский центр отсюда происходят: какао кукуруза томат ананас арахис картофель хлопчатник хинное дерево

22 слайд Описание слайда:

Выводы: Культурные растения произошли от дикорастущих видов; Сортовое богатство культурных растений обусловлено потребностями людей и тем биологическим разнообразием в природе, из которого человек отбирал для себя полезные виды растений; Многообразие культурных растений значительно увеличилось благодаря селекции; Человек способствует расселению культурных растений; Расселение культурных растений сопровождается и расселением сорняков.

23 слайд Описание слайда:

Повторим Чем обусловлено разнообразие культурных растений? Назовите центры происхождения культурных растений. Почему человек вынужден вести борьбу с сорняками?

24 слайд Описание слайда:

Домашнее задание Параграф 47 читать, На контурной карте указать центры происхождения культурных растений, подписать их названия (7) и примеры культур (не менее 2). Подготовить сообщения о культурных растениях (картофель, кукуруза, томат, какао, фасоль, пшеница, рожь, капуста, виноград, банан) по плану: центр происхождения, история распространения, использование человеком.

  • Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал. Пожаловаться на материал

Краткое описание документа:

Общая информация

Центры происхождения культурных растений

Значительный вклад в селекцию растений внес генетик Н. И. Вавилов. Он предположил и доказал, что все ныне выращиваемые в регионах мира культурные растения имеют свои определенные географические центры происхождения.

Не могу утаить от вас, что против блестящего ученого, Николая Ивановича Вавилова, было сфабриковано уголовное дело в 1940 году. Его великие труды были названы “вредительством”, дело и любовь всей его жизни – “вражеской работой”. Истинный гений умер в 1943 году в саратовской тюрьме, в состоянии дистрофии – жуткого истощения, из-за которого остановилось его сердце.

Вавилов выделил 7 основных географических центров происхождения культурных растений, которые расположены в поясах тропического и субтропического климата, где зарождалось земледелие. Продолжая исследования Вавилова, ученые открыли еще несколько подобных центров.

Итак, приступим к изучению центров происхождения и культурных растений, в них появившихся. Среди центров происхождения выделяют:

  • Китайский
  • Лимонник, апельсин, соя, рис, просо, хурма, чайное дерево, редька, тутовое дерево (шелковица), бамбук, грецкий орех, женьшень. Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

  • Индо-малайский (Юго-восточноазиатский)
  • Помело, бергамот, лайм, сахарная пальма, саговая пальма, мускатный орех, черный перец, гвоздичное дерево. Сахарный тростник – совместно с Индостанским центром. Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

  • Индийский (Индостанский)
  • Огурец, баклажан, фасоль, манго, базилик, мак, гречиха. Совместно с Индо-малайским центром – сахарный тростник, сахарная пальма. Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

  • Среднеазиатский
  • Лук репчатый, дыня, чеснок, рожь, конопля, миндаль. Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

  • Переднеазиатский
  • Рожь, пшеница, лен, горох, фундук, алыча, кизил, каштан, фисташка, виноград, айва, шпинат, эстрагон, финиковая пальма, лук-порей, барбарис. Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

  • Средиземноморский
  • Виноград, люпин, оливковое дерево, овес, капуста, брокколи, горчица, свекла, петрушка, сельдерей, редька, редис, брюква, спаржа, мята, хрен, укроп, щавель, мелисса. Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

  • Эфиопский (Абиссинский)
  • Арбуз, кофе, сорго, кунжут, клещевина, просо, масличная пальма, кола. Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

  • Центральноамериканский
  • Фасоль, кукуруза, батат, тыква, какао, авокадо, перец овощной, табак, подсолнечник. Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

  • Южноамериканский (Перуано-Эквадоро-Боливийский)
  • Картофель, томат, хинное дерево, арахис, фейхоа, тыква мускатная, ананас, настурция. Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

Это понятие введено Вавиловым Н.И. в результате его исследований, посвященных параллелизмам в явлении наследственной изменчивости. Внимательно изучите следующую цитату:

“Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов”.

Суть явления кроется в сходных аллелях, повторяющихся у близких групп растений (и животных!), которые были обнаружены в ходе изучения наследственной изменчивости. Появилась возможность предсказывать еще не обнаруженные аллели у близкородственных групп растений (по одному “родственнику” судить о “другом”), что дало еще один импульс развитию селекции.

Важно и следующее следствие этого явления: зная совокупность мутаций, которые произошли в пределах одного вида, становится возможно предполагать их появление у другого, близкородственного вида.

Происхождение культурных растений

Сельскохозяйственные культуры, которые мы привыкли видеть сейчас, образовались не сами собой, а в ходе селекционного отбора.

Окружающая природа давала пропитание первобытным людям, но произрастающая флора была недостаточно жизнеспособна, что приводило к ее быстрой гибели или вытеснению другими более устойчивыми к внешним факторам видам.

Живя в тесном соседстве с растительным миром, человек вскоре понял, что пропалывая и поливая дикие растения можно получить больше урожая. Случайно просыпанные зерна прорастали на богатой перегноем почве вокруг жилищ, женщины ухаживали за ними, избавляя от сорной травы и рыхля землю.

Надобность уходить в леса на поиски еды становилась все меньше, потому как человек стал сам разводить питательные растения, путем отбора самых лучших образцов, ориентируясь на крупность и вкус. Так зародилось земледелие. Самой древней возделываемой культурой являются злаки, они появились более 12 000 лет назад.

Становление цивилизации, развитие сухопутных и морских путей поспособствовали интродукции (переселению) семян и клубней в отдаленные области с другой климатической средой, где приспособившись к условиям, они получили важные качества и расширили ареал произрастания.

А теперь уже в современном мире ученые-селекционеры скрупулезно отбирают лучшие экземпляры для создания других жизнестойких и полезных разновидностей.

Согласно подсчетам примерно 70% выращиваемых сортов, обеспечивающих население продовольствием, произрастает за пределами изначального возникновения.

Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

Классификация культурных растений.

  • Хозяйственное назначение.

Делятся на: пищевое, кормовое, лекарственное, техническое, медоносное,  красильное.

Бывают крахмалоносные, жиромасличные, сахароносные, эфиромасличные, белоксодержащие, алкалоидосодержащие.

Полевые культуры подразделяют на: зерновые- ячмень, овес, рожь, пшеница. Крупяные –  гречиха, чечевица, просо. Зернобобовые – фасоль, хикама, вигна. Корнеплоды – морковь, редька, сельдерей, редис, брюква. Клубнеплоды – картофель, батат, топинамбур.

Масличные – подсолнечник, масличная пальма, масличный лен, рапс. Прядильные – лен, джут, хлопчатник, конопля. Кормовые – донник, эспарцет, райграс высокий, люпин кормовой. Бахчевые – тыква, арбуз, дыня. Эфиромасличные – эвкалипт, анис, мята, роза.

Лекарственные – зверобой, календула, ромашка,  подорожник и т. д.

Овощные культуры делятся на: стеблевые –  спаржа, сельдерей, ревень. Листовые – капуста, щавель, кресс-салат, рукола, салат. Плодовые –  перец, баклажан, томат, бобы, патиссоны. Луковичные – черемша, лук-порей, лук-шалот, чеснок. Пряные – петрушка, укроп, фенхель, хрен, мелисса.

Плодовые: косточковые – тернослива, черешня, абрикос, нектарин, алыча. Семечковые – яблоки, груши, рябина, мушмула.  Ягодные – облепиха, смородина, крыжовник.

Орехоплодные – фисташка, фундук, грецкий орех, миндаль. Цитрусовые – лимон, апельсин, лайм, грейпфрут.

Тропические разноплодные – авокадо, дуриан, банан, ананас, финиковая пальма.

Учение о гомологических рядах и наследственной изменчивости.

Советский ученый-генетик Николай Иванович Вавилов, открыл закономерность, определяющую однообразие в генотипических изменениях у родственных организмов.

Это значит, что у долго существующей особи под действием мутации или жесткой смены окружающей среды, появляются новые особенности, передающиеся близкородственным видам и следующим поколениям.

Явление параллелизма объясняется нахождением в наборе подавляющего количества идентичных генов, унаследованных от общего предка и не изменившихся в процессе видообразования. На данном принципе основывается селекционное выведение ценных хозяйственных свойств, как у растений, так и у животных.

Основоположники изучения центров возникновения культурных форм, и дифференцированный метод Вавилова.

Основой, для изучения зон возникновения культурных растений, стали идеи Ч. Дарвина и его труд «Происхождение видов». Первым, кто постарался разобраться в происхождении растений, был шведский ботаник и биогеограф Альфонс Декандоль.

 Работа не нашла широкого признания в научных кругах, так как многие его тезисы, в итоге, оказались ошибочными. А области произрастания дикорастущих родичей, давших видовое разнообразие, охватывали внушительные территории, вплоть до целых континентов.

В чем он был прав, так в том, что земледелие взяло начало в предгорьях, а после перешло на равнины. Существенный прорыв в изучении окультуренных растений сделал Н.И. Вавилов.

Он подошел к вопросу более точно и разработал дифференцированный метод обнаружения не только исторической родины культурных растений, но и рассмотрел эволюционные этапы, возникшие при расселении.

Суть этого способа заключалась в детальном анализе растительного материала с помощью биохимических, физиологических и других исследований.

Исходя из этого, определяется местность сосредоточения предельного многообразия форм, их генетические признаки и иммунитет.

Первичные центры связаны с первородными очагами обработки земли, где растение стало одомашненным. Вторичные центры охватывали следующие стадии геотомии, когда произошло дальнейшее распространение сельскохозяйственных культур.

Было обнаружено, что популяции растений имеют наибольшую генетическую изменчивость в центрах происхождения. Вавилов со своими помощниками, совершив многочисленные экспедиции, смог собрать и изучить разнообразие мировой растительной флоры.

Благодаря этому Всероссийский институт растениеводства, названный в его честь, обладает обширным семенным генофондом, используемым по сей день.

Мировые центры происхождения культурной флоры.

Академик выделил 7 ведущих географических центров возникновения культурных форм, где находится наиболее богатый растительный мир.  Значительное количество растений зародилось в Старом и Новом Свете.

Из 640 наиболее важных видов, 500 приходится на долю Старого Света. 400 разновидностей культурных растений образовалось в Южной Азии. Из Африки вышло приблизительно 50 видов. Северная и Южная Америка подарили свыше 100 разновидностей.

В Австралии не было ни одного первичного центра и земледелия, в частности, до прихода европейцев.

Центры:

  1. Южноазиатский тропический.

К нему относится полуостров Индостан, Бирма и Южный Китай. Здесь произрастают такие культуры как рис, сахарный тростник, цитрон, пшеница, баклажаны, кунжут, гречиха, фасоль, огурец.

Охватывает горные и равнинные области Центрального и Западного Китая, Корею, Японию и остров Тайвань. Это центр выращивания китайского артишока, чумизы, гречихи, камфорного лавра, сливы, бамбука, вишни и грецкого ореха.

Включает внутреннюю территорию Малой и Средней Азии, северную часть Пакистана, Афганистана, Северо-Западную часть Пенджаба и Закавказье. Богат разновидностями мягких сортов пшеницы, ржи, овса, ячменя. Бобовых, бахчевых, фундука, абрикоса, репы.

  • Подразделы данного центра:
  • А) Кавказский – пшеница, рожь и плодовые;
  • Б) Переднеазиатский – овес, инжир, фундук, кизил;
  • В) Северо-западноиндийский – дикая рожь, сахарный тростник, кенаф.

Включает страны Средиземноморья. На территории произрастают твердые сорта пшеницы, капуста, свекла, лен, виноград, морковь, оливковое дерево, бобовые, укроп, тмин.

Охватывает окрестности  Судана, Эфиопии и Эритрея. Здесь растет  кофейное и рожковое дерево, арбуз, злак тэфф, масличное растение нуг, энсета (абиссинский банан), сорго, кунжут, вигна.

Занимает территорию Южной Мексики и Северной Америки, включая часть Антильских островов. Здесь возделываются кукуруза, подсолнечник, хлопчатники упланда, какао, разнообразные виды фасоли, тыква обыкновенная, папайя, авокадо и топинамбур. Подразделяется на три субцентра:

  1. А) Южноамериканский горный – теосинте, кукуруза, табак, арахис;
  2. Б) Центральноамериканский – тыква, фасоль, какао, авокадо;
  3. В) Вест-индийский островной – хлопок, арахис.

Включает в себя Боливию, Эквадор и Перу. Родина клубеньковых растений – картофеля, уллюко. Томата, сладкого перца, ананаса, якон. Так же здесь растет хинное дерево, гевея, кокаиновый куст и арахис. Имеет два подраздела:

А) Чилоэандский – картофель, чилийская земляника, угни чилийский;

Б) Бразильско-парагвайский – гранадилла, чай Матэ, бразильская слива, кассава.

Заключение

Без культурных растений существование человечества невозможно. Научная селекция в руках людей стала орудием преобразования природы, что позволило повысить количество и качество продовольствия. Намеренно выведенные сорта прочно вошли в рацион, обогащая его полезными микроэлементами и белками.

Медицина, строительство и животноводство так же зависят от растений. Современные технологии ускорили и расширили процесс доместикации. Выводятся ранее неизвестные культуры и совершенствуются старые. Конечно, без научных трудов Н. И.

Вавилова и его чистого генофонда семян, на который ровняются и зарубежные исследователи, подобное многообразие нынешней культурной флоры было бы сложно представить.

Несмотря на то, что к наследию, оставленному академиком, его современники относились неоднозначно и с критикой, позднее труды этого великого человека оценили и стали развивать.

Археологические раскопки 60-70-х годов подтвердили предположения Вавилова о центрах возникновения культурных растений. Последующие исследования ученых внесли коррективы, и Индокитай с тропической Индией стали самостоятельными центрами.

Основой восточноазиатского центра считался бассейн реки Янцзы, но теперь ей является река Хуанхэ.

Происхождение культурных растений: новый взгляд на старые проблемы

Многообразие и происхождение культурных растений, Биология

Когда, где и как появились культурные растения? На эти вопросы ученые ищут ответы уже два века. За это время появилось множество фактов и гипотез, их так или иначе объясняющих. А за последние полтора десятка лет появился целый набор молекулярных и генетических данных, существенно дополняющих и расширяющих наши знания о культурных растениях. Наиболее любопытные подробности молекулярная генетика раскрыла в самом процессе одомашнивания растений. Стало ясно, что с помощью одной-двух мутаций можно изменить облик дикого растения и получить хозяйственно важные свойства.

В статье «Доместикация злаков Старого Света: поиск новых подходов для решения старой проблемы» специалисты из Новосибирского института цитологии и генетики СО РАН дают широкий обзор гипотез и фактов, касающихся происхождения культурных злаков. Вопросы о происхождении одомашненных сортов и видов не менее полутора сотен лет активно обсуждаются биологами. Неудивительно, ведь тут соединяется и практика селективной работы, и теория эволюционной механики.

Альфонс Декандоль — один из великих ботаников 19-го века — предположил, что культура земледелия зарождалась не на равнинных приречных участках, а в предгорных районах. Полвека спустя экспедиции Н. И. Вавилова доказали это предположение.

Именно в предгорных районах многих стран было собрано наибольшее сортовое и видовое разнообразие культурных растений. Древний человек спускался с гор, уже имея при себе семена посевных растений. Серьезный довод в пользу «предгорной» концепции выдвинула в 60-х годах прошлого века Н. И.

Синская: организовать участок под посадки и его полив гораздо проще на мелких горных ручьях и речках, чем на паводковых равнинных землях. Земледелие на равнине требует существенного вложения труда в гидротехнические сооружения.

Сейчас доказано, что земледелие на равнинах междуречья Тигра и Евфрата, а также на плодородных землях в дельте Нила было вторичным. Это означает, что все виды культурных растений привнесены в эти регионы из других мест.

Н. И. Вавилов определил два центра происхождения (или очага) для зерновых культур Старого Света — пшеницы, ячменя, овса. Это средиземноморский и переднеазиатский районы. Археологические данные обрисовывают район древнейших земледельческих цивилизаций — знаменитый Плодородный полумесяц.

Именно к этому району приурочены самые древние археологические находки земледельческих орудий труда и выращиваемых злаков. Согласно радиоуглеродным датировкам, самые древние археоботанические находки открыты в раскопе позднепалеолитической стоянки Ohalo II в Израиле возрастом 19400 лет. Там найдены остатки диких пшениц и ячменя.

Самые старые культурые растения (пшеницу и ячмень) археологи нашли в Иордании. Они имеют возраст около 11000 лет. Последние исследования, как экспериментальные, так и археологические, говорят о том, что процесс одомашнивания растений растянулся не меньше, чем на тысячу лет, а скорее всего он шел и того дольше.

Ведь первые земледельцы не вели специальной селекции. Раньше считалось, что выведение неопадающих сортов злаков происходило само собой. Созревшие колосья сбрасывали спелые зерна, а земледельцам доставался урожай с повышенным содержанием мутантных растений с неопадавшими колосьями.

Эти мутации быстро накапливались, и в конце концов земледельцы получили растения с весьма полезным свойствам — неопадающими спелыми зернами. В действительности древние земледельцы собирали недозревшие колосья с опадающими зернами, оставляя их дозревать уже в копнах.

У современных иранских народов происходит нечто подобное, когда при неурожаях они добавляют дикий ячмень к культурному. В этом случае, как легко догадаться, никакой неосознанной селекции не происходит. (Подробнее об этом см. в заметке «Пшеница не сразу окультурилась»).

Центры происхождения культурных растений по Вавилову — это места наибольшего морфологического и сортового разнообразия. Именно в этих местах следует искать потенциальных основателей для новых сортов и отдельных полезных свойств растений. Сейчас показано, что в центре происхождения не обязательно должно быть наибольшее сортовое разнообразие.

Мало того, сейчас находят примерно равное число аргументов три концепции происхождения культурных растений: моноцентрическая (все культурные растения из одного центра), полицентрическая (было несколько независимых центров или очагов происхождения земледельческих культур) и диффузная (никаких центров не было вовсе).

Авторы статьи полагают, что история народов и ландшафтов до того разнообразна, что все три концепции могут быть отчасти верными.

Однако, несмотря на различие в земледельческих и культурных традициях у разных народов, все они в результате создали посевные растения с совершенно определенными признаками: неломким колосом, голозерностью, высокой продуктивностью, коротким периодом цветения и созревания, то есть скороспелые.

Современные исследования геномов злаков — культурных и диких — позволили разгадать тот трюк, который помог древнему земледельцу перекроить дикие растения на свой «вкус». Вот, например, как из двулетних или многолетних злаков получились однолетние? — без этого польза от растений будет невелика, ведь урожай-то нужен каждый год.

Оказалось, что достаточно всего лишь одной мутации, но мутации в регуляторном MADS-гене, чтобы сдвинуть время цветения злаков и превратить озимую форму в яровую.

Этот ген (vrn1 или vrn2) подавляет считывание информации с ряда генов цветения, так что если его немного «подпортить» вставкой, заменой или вырезанием нуклеотидов, то считывание информации ускорится и в результате сократятся сроки цветения и созревания семян. По той же схеме земледелец получил растения с неломким колосом.

Этот признак тоже важен для аграрных культур, так как предотвращает серьезные потери урожая при созревании зерна. Колос диких растений ломается в местах прикрепления цветка-семени к стеблю за счет перерождения ткани стебля в ткань цветка.

Перерждение ткани регулируется специальным геном, кстати сказать, действие этого гена имеет множественный эффект, и этот ген также относится к семейству MADS-генов. Даже точечная мутация этого гена, как это показано для пшеницы, останавливает перерождение ткани на месте прикрепления цветка к стеблю, в результате получается неломкий стебель. О происхождении аналогичного признака — неосыпаемого колоса — у риса рассказано в заметке «Чтобы дикий рис превратился в культурный, хватило единственной мутации».

Появление в культуре кукурузы, которая берет начало от своего дикого предшественника теосинте, также связано с мутацией регуляторного гена. Теосинте отличается от кукурузы длинными пазушными побегами. Останавливает их рост специальный белок, кодируемый геном tb1. Ключевым моментом в превращении теосинте в кукурузу стала мутация в регуляторной части этого гена, а не белоккодирующей.

Таким образом, мы можем видеть, как могли «внезапно» объявиться важные хозяйственные признаки возделываемых растений. Для этого достаточно единичных мутаций в регуляторных генах. Эти регуляторные гены попросту переключают одну программу развития на другую, и в результате у растения меняется целый комплекс признаков, в числе которых и нужные для эффективного земледелия.

  • 2
  • Показать комментарии (2)
  • Свернуть комментарии (2)
  • С учетом того, что “пшеница не сразу окультурилась” вероятность получения нужных качеств даже в течение 1000-3000 лет при отсутствии направленной селекции равна произведению вероятностей случайного выбора из смеси семян нужных (в степени “много раз”) на вероятность случайной мутации именно в регуляторных генах. Последнюю вероятность тоже неплохо возвести в степень “много* раз” (“много” не равно “много*” 🙂 ), получаем результат практически 0 (ноль). Древним явно был нужен Триптолем, о котором упоминал в статье о доместикации растений Н.П.Гончаров. 🙂 Ответить
  • 12000 лет тому Хомосапиенс палеолита с каменным топором совершил величайшее открытие всех времен и народов, которое привело к рождению нашей цивилизации – научился видоизменять природу, не имея при этом ни письменности ни зачатков науки, и сам начал производить еду. В одночасье одомашнил целый зоопарк зверей и колхоз растений. При этом не подтрудился передать ни устно ни в картинках знание как он это сделал своим потомкам, а тут же забыл это знание навсегда. Какая-то “мерцательная” гениальность! Зато в наше время для того же открытия потребовался труд многих ученых с глубоким знанием законов природы и пару столетий их изучения, чтобы получить хоть какие-то результаты видоизменения, да и то, на уже одомашненных растениях. А с животными ситуация еще хуже…Карл, у меня рвутся все логические шаблоны! Или мы не хотим видеть очевидного? Ответить

Написать комментарий

Культурные растения – классификация, общая характеристика и примеры с названиями

Время на чтение: 11 минут

Немного теории

Любая история о культурном растении начинается с рассказа о его диком предке. Например, это широко известная легенда о том, как африканский пастух заметил, что козочки, поедавшие ягоды с одного крупного кустарника, становятся более бодрыми. Сегодня оно известно как кофейное дерево. Любопытно, что хотя родиной диких кофейных деревьев является Африка, выращивают окультуренные сорта преимущественно в Латинской Америке.

Иногда в литературе встречается термин «группы культурных растений». Но классификация их так сложна, что не всегда понятно, что он означает. На самом деле в настоящее время действует Международный номенклатурный кодекс для таких растений. Он не делит их на классы и семейства, как это обычно бывает в биологии. Здесь выделяют:

  1. Сорт. Он представляет собой группу растений, полученную в результате селекции и обладающую общими характеристиками. Причем это должны быть растения только одного биологического вида.
  2. Грекс — это гибрид между двумя и более видами. Употребляется только для орхидных.
  3. Группы — это совокупность сортов, полученных в результате селекции или генной инженерии.

Независимо от особенностей своего происхождения, все растения со временем изменили свойства по сравнению со своими предшественниками.

Их плоды стали крупнее и получили лучшие вкусовые свойства, клубни теперь содержат больше крахмала, в зернах злаков появилось больше витаминов и т. д.

Но в то же время культурные растения и сами требуют больше питательных веществ и влаги. Им нужно, чтобы человек постоянно о них заботился.

Чтобы растения давали хороший урожай, нужно изучить особенности каждого из них, определить наилучшие условия для их произрастания и т. д. Именно поэтому будущие агрономы изучают различные аграрные науки, предлагающие эффективные схемы севооборота, средства защиты растений от болезней и вредителей, регламентирующие селекционные работы.

История культурных растений

Примерно за 7−8 тысяч лет до н. э. начался процесс одомашнивания диких растений. Интересно, что произошло это и в Старом, и в Новом свете практически одновременно. Конечно, в каждой географической области для этого выбирали какие-нибудь виды окружающей флоры, характерные именно для этого региона.

Интересно, что при этом в Австралии растениеводство так и не развилось, поскольку особого многообразия растительных ресурсов тут не было, и большинство растений континента непригодно для выращивания в пищевых целях. Зато в Австралии произрастает орехоплодное растение макадамия, которое только недавно нашло применение в косметической промышленности.

Неравномерность в распределении растительных видов сказалась и на особенностях дальнейшего развития цивилизации. В общем виде эта теория хороша представлена в книге Джареда Даймонда «Ружья, микробы и сталь: судьбы человеческих обществ».

В ней тема развития цивилизации представлена с несколько необычной стороны и говорится о том, что при наличии растениеводства люди могут собирать с той же площади гораздо больше продуктов, чем охотники и собиратели. Увеличивается плотность населения, накапливается определенный запас продовольствия, и часть людей от добычи пропитания переходит к развитию технологии и управленческих структур — так формируется цивилизация.

Практически на всей территории Северной Америки после ледникового периода не было культурных злаковых растений, и в итоге коренное население проиграло эти территории европейским фермерам-переселенцам, которые привезли с собой ячмень, пшеницу, рожь, различные овощные культуры.

Зависимость от регионов

Общины не оставались обособленными, между ними было торговое сообщение, постепенно распространялись семена и плоды эндемичных растений, так что иногда непонятно, к какому региону относится то или иное растение. Тем не менее в науке сегодня выделяют несколько генцентров происхождения культурных растений, были выделены также первичные и вторичные центры разнообразия (по Н. И. Вавилову).

Их можно представить в виде следующей таблицы:

Центр Растения
Южноазиатский тропический центр 33% Рис, кунжут, арахис, сахарный тростник, имбирь
Восточноазиатский центр 9% Некоторые виды риса, персик, фасоль адзуки, бамбук
Юго-Западноазиатский центр 14%. Это горох, рожь, лук-порей, дыни.
Средиземноморский центр 11%. Многие виды пшеницы, овса, бобовых культур, а также виноград и оливковое дерево
Эфиопский центр 4%. Некоторые виды хлопчатника, тыквы, гладиолуса, алоэ и т. д.
Центральноамериканский центр 10%. В основном это, конечно, Мексика. Эта страна является родиной кукурузы, острого перца, агавы и т. д.
Андийский (Южноамериканский) центр 9%. Анды — родина крупы киноа, хинного дерева и др.

Иногда отдельно выделяют Европейско-Сибирский центр. В таких климатических условиях не каждая культура будет хорошо расти. Но здесь смогли одомашнить сахарную свеклу, черешню, клевер и т. д.

Интересный факт — наибольшее число возделываемых растений дала Азия, причем и Дальний, и Ближний Восток вместе. И она же является самой густонаселенной, что подтверждает теорию Даймонда.

Принятая классификация

Существуют разные классификации культурных растений. Чаще всего их классифицируют по тем веществам, которые они содержат (крахмал, сахар, масло), или по их назначению и действию (например, стимулирующие, к числу которых относятся чайные кусты). Можно выделить следующие виды культурных растений:

  1. Декоративные. По сути, они не всегда выполняют какую-то практическую функцию, они просто улучшают качество жизни за счет украшения окружающего пространства. К этой группе относятся многие цветковые растения — этим термином называют не только травы, но и кустарники и деревья (в России, например, одним из самых популярных цветковых кустарников является сирень). Иногда они только украшают участок — например, как тюльпаны или ирисы. Иногда — активно используются в народной медицине и кулинарии, как розы, шиповник и т. д.
  2. Лекарственные растения. Это, например, ромашка аптечная, календула, шалфей, алоэ, валериана, хинное дерево. По мере изучения свойств культур этот список постоянно увеличивается.
  3. Зерновые и хлебные злаки. Это очень многочисленная группа. Например, к хлебным злакам относятся пшеница, ячмень, рис, кукуруза, а вот все виды овса входят в группу крупяных культур, наравне с гречихой, просом, киноа и т. д. Хотя крупу производят и из пшеницы или ячменя. Также выделяют группу зерновых бобовых культур, к числу которых относятся фасоль, горох, соя, чечевица и ряд других.
  4. Крахмалоносные. Самые известные представители этой группы — бататы и картофель. Но к ней же относятся и бананы (а не к плодам, как можно было подумать), и хлебное дерево.
  5. Сахароносные. Это довольно большая группа растения. Но для получения чистого кристаллического сахара используются в основном сахарная свёкла, тростник, некоторые виды сахарных пальм.
  6. Масличные — это подсолнух, оливковые деревья, рапс, кунжут, арахис.
  7. Волокнистые. Из них делают ткани. Это, например, хлопчатник, лен и джут.
  8. Овощные. Эта группа делится на несколько более мелких. Это могут быть пасленовые (томаты, баклажаны, сладкий перец), листовые и бутонные овощи (разные виды капусты, салата, каперсов), корнеплоды (морковь, свекла, сельдерей), а также тыквенные (это и огурцы, и тыквы, и дыни, и арбузы, хотя последние две культуры иногда относят к бахчевым, выделяя в отдельную группу).
  9. Плодовые и ягодные растения. В разных климатических зонах к ним относятся разные растения. В умеренных широтах это яблоня, вишня, слива, груша, в более южных к ним добавляются абрикос, гранат, айва, инжир. И этот список можно еще долго продолжать. В субтропическом климате выращивают лимоны, мандарины и актинидию китайскую (ее плоды называют киви). В тропиках к этой группе относятся анансы, манго, маракуйя. И это далеко не полные список. Кроме того, к ягодным культурам относят малину, землянику садовую (она также называется клубникой), смородину, крыжовник и т. д.
  10. Пряноароматические культуры — различные виды перца, мускатный орех, горчица, имбирь. Самая крупная категория в этой группе — пряные травы. К их числу относятся базилик, орегано, майоран, укроп, петрушка, тимьян и т. д.
  11. Стимулирующие — это чайные кусты, кофейное дерево, орехи кола, агава и т. д.

Таким образом, культуры играют важнейшую роль в питании человека — сегодня уже во всех регионах Земли.

Дополнительные сведения

Выделяют и другие группы растений, причем бывают очень подробные классификации. В основном они все равно разделяются по назначению. Например, отдельно выделяют:

  • каучуконосы;
  • дубильные культуры;
  • природные красители.

Некоторые из них выращивают специально для парфюмерной промышленности, поскольку в них ценятся эфирные масла (герань, лаванда, иланг-иланг). В настоящее время важное значение приобрели водоросли. Их культивируют и ради пищевых целей, и для использования в фармацевтической промышленности.

Всего в мире используется более 3000 видов культур. Даже названия их запомнить сложно. Но все они играют очень важную роль, и в ближайшем будущем селекционные работы будут направлены на улучшение адаптивных способностей этих растений и повышение их урожайности.

Происхождение культурных растений

Первобытные люди использовали в пищу те растения, которые находили в природе. У одних растений съедобными оказывались плоды, у других – семена, у третьих — подземные части, у четвертых — стебли и листья.

Считается, что человек разумный как вид появился в Африке. В тропических лесах континента произрастает множество растений. Здесь высокая биомасса. Поэтому в этой местности у людей не было проблемы недостатка еды или трудности ее добычи. Им было проще и легче найти еду в лесу, чем тратить силы на посадку и уход за растениями, пригодными в пищу.

Однако человек не сидел на месте и расселялся по планете. Он попадал в новые места, где пищу было найти не так уж легко и ее было не так уж много. В таких условиях проще оказалось выращивать растения недалеко от жилищ.

Считается, что первые культурные растения (т. е. растения, возделываемые человеком) появились около 15 тыс. лет назад, и это были злаки. Позже люди начали сажать недалеко от жилищ плодовые деревья и другие растения.

Человек постепенно учился возделывать растения. Замечал, что своевременный полив повышает урожай, опытным путем определял лучшее время посадки семян и сборки урожая. Но самое главное, человек осуществлял искусственных отбор.

Для следующей посадки он оставлял семена тех экземпляров растений, которые давали более крупные плоды и семена, у которых их было больше, которые обладали лучшим вкусом. Постепенно через множество поколений культурные растения стали отличаться от своих диких предков. У них появились более питательные семена, более крупные и сладкие плоды, большие кочаны и клубни и т. п.

Однако культурные растения уже не могут самостоятельно произрастать в природе. Они требуют определенного ухода со стороны человека.

Следует отметить, что на разных континентах, в разных климатических зонах человек окультуривал свои растения. Так в Южной Азии был окультурен рис, в районе Эфиопии — твердая пшеница, в Южной Америке — томат, картофель, и т. д. В настоящее время большинство культурных растений выращиваются далеко не в местах их происхождения.

Сейчас у каждого вида культурного растения есть множество сортов, которые могут сильно отличаться между собой по многим признакам (холодостойкость, период созревания плодов, вкусовые качества). Выведением новых сортов занимается наука селекция. Также она занимается выведением пород животных и других организмов.

Эволюция растений на Земле прошла путь от водорослей до покрытосеменных растений. Человек, в свою очередь, создал культурные растения. Его в определенном смысле можно считать еще одним фактором эволюции, приведшим к появлению новых форм жизни.

plustilino © 2019. All Rights Reserved

Ссылка на основную публикацию