Методы работы И. Мичурина

И. В. Мичурин и его вклад в развитие селекционной науки

Иван Владимирович Мичурин – яркий представитель ученого-самоучки. Он родился $15$ октября $1855$ года в семье мелкопоместных дворян. Его отец, дед и прадед занимались садоводством. И Иван с детских лет пристрастился к работам с растениями. Уже в восемь лет он в совершенстве умел производить окулировку, копулировку и аблактировку растений. Обучался Мичурин, в основном, дома. Когда из-за болезни отца семья попала в сложные материальные условия, Иван Мичурин поступил на работу на товарную станцию, а все свободное время посвящал селекционной работе в саду, на арендованной усадьбе. Садоводство стало главным делом его жизни.

Мичурин увлеченно изучал разнообразие российских и мировых плодовых и ягодных растений. Первоначальной задачей Мичурин поставил пополнение разнообразия плодовых и ягодных культур центральных и северных районов России. Он увлекся идеями акклиматизации сортов плодовых растений, которые в то время пропагандировал московский садовод А.К. Грелль. Но несколько лет напряженной работы показали несостоятельность этого метода для акклиматизации южных сортов к суровым зимам европейского Севера России. Поэтому И.В.Мичурин начал работы по гибридизации . Они давали лучший результат акклиматизации теплолюбивых южных сортов.

Замечание 1

Параллельно с практической работой, Мичурин занимался научно-теоретической деятельностью. За свои труды правительством России в $1913$ году он был награжден орденом Святой Анны $3$-й степени и Зеленым крестом «За труды по сельскому хозяйству». Но его работы не получили должного внимания со стороны правящих кругов.

Только при Советской власти усилия ученого были достойно оценены государством. И. В. Мичурину была предоставлена возможность не только проводить широкомасштабные опыты, но и активно внедрять полученные результаты научных разработок в практику сельского хозяйства.

Методы работы И.В. Мичурина

Как уже упоминалось выше, главной своей целью И. В. Мичурин поставил создание высокопродуктивных сортов плодовых и ягодных растений, которые давали бы стабильный результат в центральных и северных областях России.

Первым методом, опробованным ученым, был метод акклиматизации . Но многолетняя работа показала, что данный метод не позволяет получить стойкие наследственные признаки у акклиматизируемых растений.

Поэтому Мичурин посвятил дальнейшие свои усилия объединению трех основных направлений научных методов: гибридизации, отбора и влияния условий внешней среды с целью управления процессом доминирования .

Метод гибридизации

Метод гибридизации позволил Мичурину соединить в гибридном растении генотипы родительских сортов, которые очень отличались по своим качествам. В частности он сумел получить гибриды, сочетавшие в себе вкусовые качества лучших южных зарубежных сортов и зимостойкость местных российских сортов. Простое скрещивание не давало желаемых результатов. Поэтому Мичурин широко использовал условия развития для управления характером доминирования. Он выращивал полученные гибриды в суровых условиях, чтобы стимулировать доминирование качеств повышенной морозоустойчивости, заложенных в генотипе гибрида. Скрещивание растений из географически отдаленных регионов позволяло, по мнению Мичурина, избегать одностороннего доминирования и давало возможность управлять процессом формирования желаемых признаков гибридов.

Метод предварительного вегетативного сближения

Этот метод был применен И.В.Мичуриным при получении гибрида груши и рябины. Сначала, с целью сближения биохимических и физиологических процессов, поводилась прививка побега одного растения (рябины) на другое (грушу). Позже, во время цветения рябины, ее цветки опылялись пыльцой подвоя. Происходило скрещивание организмов с уже более близкими биохимическими и физиологическими процессами.

Метод посредника

Этот метод позволил обойти проблему нескрещиваемости отдельных видов. Если невозможно скрестить два вида, то ученый брал третий вид растения, скрещивал его с первым видом, а полученный гибрид – со вторым. Из последующих гибридов в процессе искусственного отбора отбирались образцы с наилучшими, с точки зрения целей селекционера, качествами.

Метод опыления смесью пыльцы

Этот метод также позволял преодолеть проблему нескрещиваемости видов. Мичурин применял смесь пыльцы двух растений. Вещества из «чужой» пыльцы (эфирные масла) раздражали пестики растения и способствовали лучшему восприятию пыльцы растением.

Метод ментора

Этот метод Мичурин считал одним из самых результативных методов управления доминированием. Прививкой гибридного черенка к кроне взрослого дерева, которое имело нужное для ученого качество, И.В. Мичурин достигал сдвига процесса доминирования в сторону усиления желаемого качества у гибрида. Питание подвоя сдвигало процесс доминирования в нужную ученому сторону.

Значение работ И. В.Мичурина

Работы Ивана Владимировича Мичурина послужили трамплином для развития отечественной селекционной работы. Он разработал уникальную методику преодоления проблемы нескрещиваемости видов. В результате кропотливой работы выдающегося селекционера было создано большое количество сортов садовых растений. На примере трудов Мичурина воспитывалось не одно поколение отечественных селекционеров.

Иван Владимирович Мичурин (1855–1935) – выдающийся селекционер-практик, автор 300 сортов плодово-ягодных культур. В начале своей деятельности И.В. Мичурин занимался акклиматизацией по методу Грелля, прививая в крону выносливых и холодоустойчивых сортов южные cорта с целью добиться их приспособления к новым условиям. Но изменить генотип южных сортов подобным методом было невозможно. Мичурин убедился в этом, испытав около 200 иностранных сортов: через 35 лет из них не осталось ни одного дерева, хотя Мичурин жил и работал в условиях относительно мягкого климата Черноземной зоны России (г. Козловск, ныне Мичуринск, Тамбовской губернии).
Убедившись в бесплодности попыток простой акклиматизации, И.В. Мичурин приступил к разработке новых методов селекции, основанных на гибридизации, отборе и воспитании (воздействие условиями среды на развивающиеся гибриды). При их реализации он использовал разнообразные подходы (многие – впервые в мировой селекционной практике), важнейшие из которых следующие.

Биологически отдаленная гибридизация – скрещивание представителей разных видов для получения сортов с нужными свойствами или скрещивание представителей разных родов. Так, например, Мичурин скрестил вишню Владимирскую с черешней Винклера белой. При дальнейшей работе с гибридами им был выведен сорт вишни Краса севера, обладавший хорошими вкусовыми качествами и зимостойкостью. При скрещивании вишни с черемухой Мичурин получил гибрид, названныйцерападусом. Им были также получены гибриды ежевики и малины, сливы и терна, рябины и сибирского боярышника и др.

Географически отдаленная гибридизация – скрещивание представителей контрастных природных зон и географически отдаленных регионов с целью привить гибриду нужные качества. Например, известный сорт груши Бере зимняя Мичурина был получен в результате гибридизации дикой уссурийской груши и южного французского сорта Бере-рояль.

Метод ментора – один из методов «воспитания» гибридов, разработанных И.В. Мичуриным. Он основан на том, что признаки развивающегося гибрида изменяются под влиянием привоя или подвоя. Мичурин применял этот метод в двух вариантах. В первом случае гибридный сеянец служил привоем, и его прививали на взрослое плодоносящее растение (подвой), свойства которого желательно было получить у гибрида. Во втором случае в крону молодого гибридного сеянца (подвоя) прививали черенок сорта, признаки которого хотели бы получить у гибрида.
Этот метод был применен Мичуриным, например, при создании сорта яблони Бельфлёр-китайка. В первый год плодоношения гибридов оказалось, что плоды у них мелкие и кислые. Чтобы направить дальнейшее развитие гибрида в нужную сторону, в крону молодых деревьев были привиты черенки Бельфлёра. Под влиянием черенков плоды гибрида стали приобретать вкусовые качества Бельфлёра.
Влияние ментора следует рассматривать как изменение доминирования в процессе развития гибрида. В данном случае ментор способствовал фенотипическому проявлению (доминированию) генов, полученных от сорта Бельфлёр, не меняя при этом генотипа гибрида.

Метод посредника был применен Мичуриным при отдаленной гибридизации. Он состоит в использовании дикого вида в качестве посредника для преодоления нескрещиваемости. Скрещивая дикий Монгольский миндаль с диким персиком Давида, Мичурин получил миндаль Посредник, который он в дальнейшем использовал для скрещивания с культурным персиком. Полученный им гибридный персик приобрел зимостойкость, благодаря чему был продвинут на север.

Смешение пыльцы применялось Мичуриным для преодоления межвидовой нескрещиваемости (несовместимости). Суть метода заключалась в том, что при опылении смесью собственной пыльцы и пыльцы другого вида собственная пыльца раздражала рыльце пестика, и оно воспринимало чужую пыльцу.

Воздействие условиями среды . При «воспитании» молодых гибридов Мичурин использовал изменения способов хранения семян, характера питания и свойств почвы, воздействие низкими температурами, применял частые пересадки. В результате гибриды закалялись и могли переносить неблагоприятные условия внешней среды.

Отбор – многократный и жесткий отбор растений по размерам, форме, зимостойкости, иммунным свойствам, качеству, вкусу, цвету плодов и т.д.
Большинство сортов, полученных И.В. Мичуриным, представляло собой сложные гетерозиготы. Для сохранения качеств их размножают вегетативным путем: отводками, прививками и т.д.

Отдаленная гибридизация – скрещивание представителей разных видов, или родов с целью получения сортов с желательными качествами. Например, для выведения межродового гибрида – церападуса пыльца дикого вида, черемухи японской, наносилась на рыльца пестиков культурного вида, вишни идеал (вишня идеал х черемуха японская = церападус ). Благодаря гибридизации географически отдаленных диких и культурных форм, получены лежкие, с хорошими вкусовыми качествами сорта, например, культурный межродовой гибрид – яблоня Бере зимняя Мичурина (груша дикая уссурийская х Бере рояль = Бере зимняя Мичурина ).

Метод ментора – управление доминированием с помощью прививки, использования подвоя и привоя, передающего свои качества новому сорту.

Подвоем служит культурное растение, а привоем – черенок, или глазок дикого растения. Черенок, или глазок прививается на подвой – растение-воспитатель, обладающее полезными качествами. Например, для выведения сорта яблони Бельфлер-китайка использовались географически отдаленные формы: культурная яблоня Бельфлер желтый, родиной которой является восток Северной Америки и дикий вид – Китайка уссурийская, родиной которой является Дальний Восток. Бельфлер желтый (подвой) х Китайка уссурийская (привой) = Бельфлер-китайка – лежкий, позднеспелый сорт.

Полиплоидия – увеличение числа хромосом в клетке, кратное гаплоидному набору. При полиплоидии возникают триплоидные (3n), тетраплоидные (4n) и т. д. клетки. Использование колхицина позволило получить значительное количество полиплоидов. При этом могут возникать клетки, в которых каждая хромосома представлена трижды (3n – триплоиды), четырежды (4n - тетраплоиды), пять раз (5n – пентаплоиды), 6 раз (6n – гексаплоиды) и т. д. Полиплоидия сопровождается увеличением размера растения, его органов, величины и веса семян, их биохимического состава и т.д. При полиплоидии наблюдаются отклонения от диплодиного числа хромосом в соматических клетках и от гаплоидного – в половых. Полиплоидизация изменяет физиологические процессы, и обусловливает повышенное содержание ценных химических веществ в растениях. Полиплоиды устойчивы к заболеваниям.

Выделяют два типа полиплоидии: автополиплоидию и аллополиплоидию .

Автополиплоидия – кратное увеличение числа наборов хромосом одного вида. Например, автополиплоидный ряд пшеницы:

2 n=14 (однозернистая пшеница)

4 n=28 (твердая пшеница)

6 n=42 (мягкая пшеница)

Автополиплоидный ряд – группа родственных организмов, у которых наборы хромосом составляют ряд с возрастающим числом хромосом, кратным гаплоидному.

Высокоурожайные сорта пшеницы выведены селекционером П.П. Лукъяненко (Безостая-1) и селекционером В.Т. Ремесло (Мироновская-808). Эти сорта относят к мягкой полиплоидной пшенице (6n=42). Их колосья и зерна очень крупные, стебли прочные. Среди ягодных культур очень высокий урожай и крупные плоды дает полиплоидная крупноплодная земляника (8n=56).

Аллополиплоидия – это удвоение числа хромосом у бесплодного диплоидного гибрида, В результате получают гибриды – аллотетраплоиды (амфидиплоиды ). Аллополиплоидия имеет большое практическое значение.

Г.Д. Карпеченко в 1924 г. получил межвидовой плодовитый гибрид рафано-брассика (капредька). Его получение осуществлялось в два этапа.

1 этап – до обработки колхицином

Р ♀ капуста х ♂ редька

На первом этапе в F 1 получен стерильный капустно-редечный гибрид. Нежизнеспособность его гамет обусловлена отсутствием пар гомологичных хромосом, нарушением конъюгации хромосом, поскольку хромосомы редьки не имеют гомологов среди хромосом капусты.

2 этап – после обработки бесплодного гибрида колхицином и искусственного удвоения хромосом

Г.Д. Карпеченко обработал стерильный капустно-редечный гибрид колхицином, препаратом, который вызвал полиплоидизацию – удвоение хромосом, вследствие их нерасхождения при образовании гамет.

В результате полиплоидизации сформировались диплоидные (нередуцированные) гаметы (G: 2n=18 и 2n=18). При слиянии (соединении) таких диплоидных гамет (2n=18 и 2n=18) в F 2 получен амфидиплоид – 4n=36, представляющий собой межвидовой плодовитый гибрид рафанобрассика, у которого сформировались пары гомологичных хромосом и жизнеспособные гаметы.

Применение метода отдаленной гибридизации позволило получить межвидовые гибриды пшеницы и ржи, названные тритикале , обладающие высокой урожайностью и зимостойкостью. Например, при скрещивании гексаплоидной пшеницы (6 n =42) с диплоидной рожью (2n =14) и с дальнейшим удвоением числа хромосом был создан гибрид тритикале.

В генотипе гексаплоидной пшеницы – 42 хромосомы (n=7, 6n=42). Гаметы гексаплоидной пшеница содержат по 21 хромосоме (42:2=21), а гаметы ржи – по 7 хромосом (2n =14, n=7). После слияния гамет пшеницы(n=21) и ржи (n=7) получен стерильный гибрид, в генотипе которого количество хромосом составило 28 (21+7). После удвоения хромосом получен плодовитый гибрид, полиплоид тритикале, количество хромосом, в генотипе которого составило, 56.

Мечта

Павел Саввич родом из Казани. Родился в 1858 году в семье мастера дрожжевого завода. Но было у Комиссаровых семейное увлечение – сад. Родители даже на учебу не отдали своего незаменимого помощника. Потом всю жизнь Павел Саввич постигал науки самостоятельно. Больше всего его увлекали книги и журналы по садоводству. И вот вычитал Павел, что в Сибири, под Омском, первые агрономы края Осип Обухов и Петр Щербаков работают на Опытном хуторе возле озера Чередового, а рядом с Кадетским корпусом есть Практический огород. У юноши появилась мечта отправиться в Сибирь, начать невиданное дело – садоводство в суровом краю.

А жизнь шла своим чередом. Через пять лет после начала работы на дрожжевом заводе, в 22 года, Павел получил диплом мастера первой руки. Его даже поставили руководить цехом, и отец был у него в подчиненных. Семья гордилась Павлом.

Но ему не сиделось на месте. Сначала отправился по приволжским городам, потом на три года осел в Екатеринбурге. Так понравился хозяину здешнего дрожжевого завода, что тот нашел Павлу квартиру и сам за нее платил. А главное, здесь жила умная, начитанная девушка Федосья. Они полюбили друг друга, поженились. Родители Федосьи дали за ней приличное приданое. Живи и радуйся. А Павел решил, что пришло время воплотить мечту о собственном саде в Сибири. Какое садоводство на Урале: не земля – камень. Мечту Павел воспринимал как миссию своей жизни.

В 1885 году Комиссаровы отправились в Тобольск. И пять лет сражался там Павел Саввич за свою идею с холодными ветрами, от которых вымерзали саженцы, и с непониманием как местных жителей, так и чиновников. И в 1890-м семья переехала на юг Сибири, в губернский Омск - теперь уже навсегда.

В Омске уже были разбиты первые сады. Они принадлежали самым известным горожанам: Шаниной, Тереховым, Яшеровым… Но особых успехов не было. С кем ни заговаривал Павел Саввич о своей мечте, в ответ слышал: «Да у нас в Сибири картошка вместо яблок больше кулака родит, и этого хватает. А яблоки нам с юга привезут». Но Павел Саввич упорно шел к своей цели. Он написал прошение в Войсковое казачье правление с просьбой дать ему в аренду двадцать десятин земли с условием, что через двадцать лет он вернет землю с цветущим садом. Кабальное, надо сказать, условие: все сделать и подарить. Но Комиссаров думал не о приумножении собственности.

Победитель сибирского климата

Первый сад был вдали от Иртыша, что создало проблему с поливом. И зайцы зимой повредили стволы саженцев. Не теряя надежды на успех, Павел Саввич перенес сад южнее. Купленный в Омске дом семья продала, в саду поставили скромную мазанку.

Чтобы защитить сад от ветров, со стороны Иртыша Павел Комиссаров посадил ивы, с севера – сосны. Весь участок разбил на квадраты и создал между ними межи – кулисы из десятков разных растений: от дуба и кедра до бузины, акации, сирени. Внутри квадратов оказались теплолюбивые виноград, вишня, груши, яблони, жимолость, клубника, смородина, малина. Все то, что радует сегодня омичей на дачах, а в ту пору было диковинкой. Этот план посадок Павел Саввич вынашивал многие годы. Стелющиеся яблони европейских крупноплодных сортов он прививал на сибирские дички. Поздней осенью обматывал деревца соломой, мешковиной и рогожками.

Он, самоучка, переписывался с И. В. Мичуриным. К 1905 году имел уже двадцать сортов своей селекции. Через четырнадцать лет в саду плодоносило 64 сорта яблонь, 15 сортов вишни, 6 сортов барбариса, около 60 сортов смородины, казанский орех, слива, пенсильванская вишня, 12 видов боярышника.

Гордость Комиссарова – белая шелковица. Одной сирени у него росло 34 сорта. Вот с каких пор сирень стала приметой Омска, любимым цветочным мотивом художников-земляков разных поколений. Около трехсот разных биологических видов составили богатство этого сада. И. В. Мичурин поддерживал энтузиаста.
Окрыленный, Павел Саввич раздавал всем желающим саженцы, привечал гостей. Кого только не было здесь! Плыли из города на пароходах с оркестром для приятных прогулок по тенистым аллеям. А, например, предприниматель С. Х. Рандруп приезжал с семьей на автомобиле, одном из первых в Омске. Гости пили чай с душистыми травками, лакомились плодами, а на прощание получали букеты цветов.

Сегодня, когда труд на пяти сотках кажется омичам, особенно молодым, нелегкой задачей, невозможно представить, как одна семья управлялась с садом в двадцать десятин. Причем экспериментальным, где каждый вид растений требовалось акклиматизировать. Вот фрагмент из воспоминаний дочерей Павла Саввича: «Отец денег не давал, все – в сад. Всю зиму землю парил в чугунках. Сеял семена в банках, больше тысячи банок с ростками стояли. По саду сорок кадок с водой наливали. Утром из кадок поливали деревья, по семьсот ведер. И все… бегом… Отец на коленках ползал, руками землю рыхлил вокруг деревьев. Чай пил на ходу, так с кружкой по саду и ходил… Ночами вскакивал, писал в своей книжке, шагал взад-вперед, думал».

Каторжный труд. И все заботы ложились на плечи Павла Саввича, его жены Федосьи Александровны и детей Федора, Сергея, Ульяны и Марии. Ничего для себя. У Павла Саввича не было даже второй пары сапог. Одни – и только на выход. Все лето ходил босиком.

В 1907 году Степной генерал-губернатор был на высочайшем приеме у Николая II и поднес императору ящик комиссаровских яблок и фотографии сада, сказав: «Ермак покорил землю сибирскую, а Комиссаров победил климат сибирский». Царь повелел поблагодарить Павла Саввича и пожаловать ему золотые часы с цепочкой и государственным гербом.

Министр пожал руку

На первой Западно-Сибирской сельскохозяйственной, лесной и торгово-промышленной выставке экспонаты Павла Саввича Комиссарова были представлены в Лесном павильоне. Всех восхищал почему-то американский клен. Считалось, что клен в Сибири расти не может. Павел Саввич привез на выставку и коллекцию солений-варений из своего сада. А еще роскошные букеты цветов.

Выставку посетил министр путей сообщения Кривошеин, который, как сообщалось в газетах, «с видимым интересом осматривал экспозицию известного садовода» и «благодарил его за успешную борьбу с суровой природой Сибири, пожав ему два раза руку». «А вот экспертная комиссия по садоводству почти не заметила его. Обстоятельство, по меньшей мере, странное», – отмечает журналист. Пресса Павла Саввича любила и старалась во всем поддерживать. Какой шум был поднят в омской печати, когда по итогам выставки Комиссарову присудили не золотую, а серебряную медаль!

Могу предположить, что ученый мир смущала простоватость и… популярность сибирского Мичурина. Во время выставки проходил сельскохозяйственный съезд, на котором дали слово и Павлу Саввичу. Во время его выступления в зале были слышны смешки. Да, он был не речист, формулировал мысли по-крестьянски. Но ведь его удивительный сад был тогда единственным в Сибири! Никто из ученых господ не готов был к такому подвигу: жить в лишениях, создавая будущее.

«Я помру, а фамилия моя будет жить»

Сыновей Павла Саввича мобилизовали на Германскую войну. Это значит: минус два помощника. Но он не оставил опытов. По-прежнему выписывал семена со всего мира: из Северной и Южной Америки, Японии, Маньчжурии, Западной Европы. Беда случилась в Гражданскую войну. Поздней осенью 1919 года отступавшая Белая армия с табуном лошадей прошла через сад Комиссарова. Не просто прошла – сделала в саду остановку. На глазах хозяина кони ломали саженцы, паслись на грядках. Вышел конфликт.

По одной версии, садовода вояки избили, потом он простудился и умер от воспаления легких. По другой – увидев разорение сада, Павел Саввич впал в отчаяние, получил нервное расстройство и, навещая свои пострадавшие деревца в лютый холод, подхватил воспаление легких. Как бы то ни было, можно сказать, что заболел, слег и умер от горя. Родные похоронили Павла Саввича в его саду. Сад в том же 1920-м был национализирован. Стал народным, а значит, ничьим. Дети еще продолжали несколько лет ухаживать за растениями. Но кончилось тем, что сыновьям пришлось спасаться от новой власти, они уехали куда подальше. А дочери вышли замуж.

Знаменитый сад хирел. Только в 1948 году он был признан парково-ботаническим заказником, но очевидны были следы запустения. Сад зарастал сорняками, в нем пасли скот. А всех высоких гостей Омска все равно обязательно привозили в сад Комиссарова. Бывали здесь и Никита Хрущев, и Леонид Брежнев, и Иосиф Броз Тито, и Вальтер Ульбрихт.

Омские ученые-аграрии, биологи, географы били тревогу: сад пропадает. Но не их голос, а критическая статья в газете «Правда» в 1970 году дала импульс к наведению порядка. Следить за садом поручили колхозу имени Чапаева, построили здание музея.

Второй раз его открыли в 1999 году. Саду был присвоен статус дендропарка имени П. С. Комиссарова. А в 2008 году дендропарк был объявлен памятником природы регионального значения. Сегодня есть памятник с портретом Павла Саввича, идут работы по возрождению былой красоты. Проводится День сибирского сада, фестивали искусств.

Когда-то Павел Саввич говорил о своей каторжной работе: «Не было бы надежды, лопнуло бы сердце». Обращался к молодежи с поэтическим наказом (он баловался сочинением стихов): «Не теряй златое время, будь полезен, не ленись и для будущего племя, не жалея сил, трудись». И замечал: «Я помру, а фамилия моя будет жить». Как оказалось, слова были провидческими.