Селекция, скрещивание и размножение растений и животных под контролем человека, обычно с целью улучшения сорта или породы. Улучшение может касаться как внешнего облика, так и различных аспектов продуктивности или возможности использования организма. Как растения, так и животные могут изменяться в направлениях, соответствующих интересам человека. Улучшаемый вид можно рассматривать как своего рода механизм, на основе которого разрабатывают новую модель, более пригодную для конкретной цели или дающую более широкие перспективы для дальнейшего развития.

Особенности организма зависят от его наследственности и окружающей среды. Каждое растение или животное обладает известным генетическим потенциалом, передающимся в поколениях. Врожденный потенциал реализуется в той мере, в какой этому способствуют питание, температура, рельеф местности, почва, ветры и т.п. Таким образом, конечный урожай или продукт определяется особым сочетанием наследственных и средовых факторов, действию которых подвергался данный организм в течение всей своей жизни.

Селекция осложняется тем, что степень воздействия наследственности на развитие разных признаков или свойств неодинакова. Долю общей изменчивости признака, обусловленную наследственностью, называют его наследуемостью. Она бывает высокой (40–80%), средней (20–40%) или низкой (0–20%). Эти цифры позволяют судить о том, насколько быстро удастся изменить организмы, проводя селекцию по данному признаку.

В тех немногих случаях, когда признак контролируется одной или всего несколькими парами генов, селекционер может довольно быстро изменить набор генов (генофонд) популяции, получив желаемый результат. Однако большинство признаков, особенно имеющих экономическое значение (например, скорость роста животных или урожайность растений), контролируется большим числом генных пар, поэтому передача их в поколениях определяется многими случайностями и добиться изменения соответствующих параметров организмов намного сложнее.

Искусственный отбор. Главный метод селекционера – это отбор, т.е. тщательный выбор родительских особей для скрещивания. Такой отбор проводится в каждом поколении. Селекция эффективна в тех случаях, когда изменчивость по улучшаемым признакам достаточно велика, и можно отобрать особей, у которых они явно отклоняются в нужную сторону от средних значений. Кроме того, желаемый признак необходимо достаточно точно измерять или оценивать. Если необходимо добиться быстрых результатов, то наследуемость признака должна быть не ниже средней. По признакам с низкой наследуемостью селекцию обычно не проводят, за исключением тех случаев, когда они так важны, что даже небольшое их улучшение принесет большую пользу.

Другие факторы. Успех селекции сильно зависит еще от трех факторов: числа отбираемых признаков, времени генерации, т.е. скорости смены поколений, и числа потомков от каждого спаривания. Максимальный успех возможен при работе с одним или двумя признаками. Что касается времени генерации, то, например, хвойные деревья растут очень медленно; должно пройти немало лет, прежде чем на них появятся шишки. Однако каждое зрелое дерево дает много шишек, а каждая шишка – много семян. И напротив, ячменю или пшенице достаточно несколько недель, чтобы достигнуть зрелости, и в теплице можно получить 2–3 их поколения в год. Однако, хотя и у этих видов бывают растения с шестью и более колосками, число семян на каждом экземпляре гораздо меньше, чем на дереве. Тем не менее селекция лесных пород сопряжена с дорогостоящими и длительными программами, которые дают ощутимые результаты лишь спустя много лет, тогда как новые сорта ячменя можно вывести за 3–4 года при относительно небольших затратах.

Методы селекции. Селекционеры пользуются в своей работе разными методами. Один из них состоит в том, чтобы оценить на глаз популяцию животных и просто выбрать особей с нужными признаками. Это называется отбором по фенотипу. На выставках животных в большинстве случаев оценивают именно их фенотип. Другой метод – отбор по родословной, при котором учитываются данные о предках конкретного организма.

Инбридинг и линейное разведение. Инбридингом называют скрещивание между особями, связанными близким родством. Спаривание брата с сестрой, отца с дочерью, матери с сыном у животных или самоопыление у растений позволяют быстро получить линию с высокой степенью «инбредности». Инбридинг обычно служит для «закрепления», т.е. стабилизации в поколениях определенных признаков, а значит, создания ясно отличающихся от прочих пород, сортов, штаммов или линий организмов. Интенсивный инбридинг применяется главным образом у растений (например у кукурузы), домашней птицы и свиней. Полученные инбреные линии затем используют для кроссбридинга (метизации) и межлинейных скрещиваний. В инбредных популяциях особи обычно мельче, слабее и менее плодовиты, чем в среднем у данного вида. Однако потомки от скрещиваний между такими линиями превосходят родителей по этим признакам.

Инбридинг повышает гомозиготность (количество генов, представленных двумя идентичными аллелями). К сожалению, любая популяция растений и животных содержит нежелательные рецессивные, т.е. скрытые, признаки, которые могут проявиться в гомозиготном состоянии у инбредных потомков. В связи с этим использовать инбридинг надо весьма осмотрительно. Обычно сначала проводят близкородственные скрещивания на протяжении нескольких поколений, а затем прибегают к скрещиванию с далекими генетически особями (аутбридингу). Аутбридинг повышает гетерозиготность (количество генов, представленных неодинаковыми аллелями), снижая вероятность проявления и «закрепления» нежелательных рецессивных генов. См. также НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ.

Линейное разведение означает скрещивание для повышения степени родства с конкретными индивидами. Обычно в нем участвуют особи, происходящие от одного достаточно далекого предка-рекордсмена.

Кроссбридинг и межлинейные скрещивания. Кроссбридингом называют скрещивания между особями, относящимися к разным породам и даже видам. Например, скрещивая ослов с лошадьми, получают мулов и лошаков; бизонов с коровами – коровобизонов; пшеницу с рожью – тритикале. Межвидовые скрещивания далеко не всегда приводят к появлению потомства. При этом сами потомки либо стерильны, как мулы, либо их плодовитость резко понижена, как у коровобизонов. Однако кроссбридинг, или метизация, в пределах одного вида дает вполне нормальных гибридов (метисов).

У растений  удается соединить полезные признаки, скрещивая, например, два сорта зерновых культур, один из которых устойчив к головне, а другой – к ржавчине. Путем таких скрещиваний (интербридинга) и отбора на протяжении нескольких поколений можно получить новый улучшенный сорт, способный самовоспроизводиться, т.е. уже не гибрид, а самостоятельный таксон гибридного происхождения. В отличие от гибридов, для появления которых необходимо сохранять обе родительские линии, он будет размножаться путем инбридинга. Время от времени в популяциях растений или животных случайным образом возникают отдельные особи с новыми для таксона признаками, которые называют мутациями. Так, в результате мутаций возникли сорта пшеницы, устойчивые к желтой ржавчине. Иногда мутация затрагивает целиком только один побег, и тогда ее называют почковой, или спортом. В результате подобной мутации появился, например, бессемянный калифорнийский апельсин Навель. Ему, как и многим другим растениям, семена для размножения не обязательны: достаточно вегетативных способов, в частности черенкования или прививок.

Размножение – это свойство организмов увеличивать численность в процессе образования потомков. Растения могут осуществлять воспроизведение подобных себе организмов, обеспечивая непрерыв­ность и преемственность жизни. Однако понятия «размножение» и «воспроизведение» не являются полностью совпадающими по биологическому смыслу. Под воспроизведением понимают процесс образования потомков, тождественных (подобных) данному поколению. У растений и грибов размножение нередко приводит к образованию потомков, биологически отличающихся от размножающегося поколения, а собственно воспроизведение происходит только через одно или даже через несколько поколений. При этом в любом случае каждое следующее поколение потомков образуется в результате размножения особей предыдущего поколения. Обычно выделяют три основные формы размно­жения: вегетативное, бесполое и половое.

Вегетативное размножение обеспечивает уве­личение числа особей данного вида за счет отделения любых жизнеспособных ча­стей вегетативного тела растения. При таком размножении происходит регенера­ция – восстановление целого организма из его части. Способность к вегетативно­му размножению весьма характерна для растений и грибов на всех уровнях их организации. У животных подобная форма размножения встречается только у неко­торых групп низших организмов.

Существует много различных спосо­бов вегетативного размножения грибов и растений: частями таллома, мицелия или частями вегета­тивных органов (корней, стеблей, листьев, почек). У одноклеточных организмов оно осуществляется путем деления исходной клетки на две производные (дочерние). Многие нитчатые и пластинчатые во­доросли, мицелии грибов, талломы ли­шайников легко распадаются на части, каждая из которых может стать само­стоятельным организмом. Высшие растения нередко размножаются путем фрагментации тела на отдельные побеги. Особи, возникающие из одной роди­тельской особи в результате вегетативно­го размножения, образуют клон.

Размножение ― это одно из обязательных свойств любого живого организма. Оно заключается в увеличении числа особей.

На семенах одуванчика есть пушинки-парашютики, разлетятся они и засеют семенами целую поляну. Но растения размножаются не только семенами.

Различают бесполое и половое размножение растений.

Бесполое размножение подразделяют на спорообразование и вегетативное.

Вспомним, что все растения можно разделить на низшие и высшие.

Высшие растения подразделяют на споровые и семенные.

Каждый отдел имеет свои особенности размножения.

Бесполое размножение

Для одноклеточной зелёной водоросли хлореллы характерно только бесполое размножение. Оно осуществляется делением клетки на 4-8-16 равных частей ― автоспор. Эти вновь образованные клетки после исчезновения материнской оболочки оказываются свободными, быстро увеличиваются в размерах и через короткий промежуток времени снова делятся.

Обычно же водоросли размножаются как бесполым, так и половым путём.

Бесполое размножение ― спорообразование

Спора — это специализированная клетка. Она имеет оболочку, которая защищает генетический материал клетки от воздействия окружающей среды: холода и засухи.

Спора отделяется от материнского растения и, попав в благоприятные условия, прорастает, образуя новое растение.

Спорами размножаются низшие растения (одноклеточные и многоклеточные водоросли), а также высшие споровые (мхи, папоротники, хвощи и плауны).

Поскольку споры очень легки, они свободно переносятся по воздуху ветром и служат для расселения растений.

Споры мха кукушкиного льна созревают в коробочках женского растения.

Созрев, они высыпаются и прорастают. Из проросшей споры образуется тонкая зелёная нить — предросток, или протонема. Нить ветвится, на ней появляются почки, из которых затем вырастают мужские или женские экземпляры мха (это бесполое размножение мхов).

У папоротника споры созревают в спорангиях на нижней стороне листа.

На срезе листа при увеличении можно увидеть, что бугорок имеет форму перевёрнутого зонтика, под которым находятся маленькие мешочки. 

В каждом из них образуются споры. Когда споры созревают, мешочек лопается и споры разбрасываются. Очень мелкие и лёгкие, они разносятся ветром. Если спора попадает на влажную почву, она прорастает. Вырастает маленькая зелёная пластинка — это заросток папоротника.

Весной из заростка вырастает новый папоротник. Его первый лист непохож на последующие листья.

У покрытосеменных, цветок вырабатывает как мужские микроспоры, так и женские мегаспоры. Микроспоры содержатся в пыльце, а женские мегаспоры производятся внутри цветочной завязи. При оплодотворении микроспоры и мегаспоры объединяются, образуя семена.

Таким образом одно растение может образовать тысячи и миллионы спор, из которых лишь некоторые прорастут и дадут новые поколения растений.

Бесполое размножение ― вегетативное

Многие растения образуют специализированные укороченные участки побега — вегетативные зачатки: выводковые почки, клубни, луковицы и др. Такой способ бесполого размножения часто называется вегетативным, поскольку формирование новых особей в данном случае происходит из вегетативных органов — корня, стебля и листа.

Вегетативное размножение характерно для большинства групп растений, а у некоторых растений (например, малины, ивы и др.) оно может даже преобладать над половым (семенным).

Побег ивы, попав во влажную среду, может укорениться и дать начало новому дереву.

Многолетнее водное растение элодея канадская, размножается частями растений. Из почек на стеблевом черенке образуются новые побеги и корни. Одной веточки элодеи достаточно, чтобы заполнить собой через несколько лет весь пруд или даже реку.

Отрежем от фиалки лист и поместим его во влажную почву. От черешка фиалки начинают отрастать корешки. Затем появляются мелкие листочки.

И вот новая фиалка расцвела. Значит, лист может дать жизнь новому растению.

В естественных условиях многие растения, как правило, размножаются одними и теми же органами. Так, лук размножается луковицами, а гладиолус ― клубнелуковицами.

Размножение стеблевыми и корневыми клубнями свойственно небольшому числу растений.

Зацветёт картофель, а под землёй образуются новые клубни. Так же картофель можно размножать небольшими частями.

Многие виды растений (живучка ползучая, будра плющевидная, костяника каменистая и др.) размножаются при помощи надземных ползучих или стелющихся побегов — плетей (усов).

От каждого стеблика земляники растёт длинный стебель — ус. Там, где усы прижимаются к земле они укореняются. От них отрастают маленькие листочки. Годичный прирост каждой плети может достигать 1,5 м, а число новых особей за два сезона увеличивается до 200 и более.

Размножение корневищами наблюдается у большинства многолетних травянистых растений (ветреницы, хвоща полевого, иван-чая и др.). При этом во многих случаях обеспечивается сохранение видового состава растений лугов, часто скашиваемых во время цветения злаков, которые по этой причине не могут размножаться семенами.

В садоводстве особенно широко распространены формы вегетативного размножения с помощью черенков, делением кустов, отводками и прививкой.

Размножение при помощи одревесневших черенков ―, пожалуй, один из наиболее лёгких способов вегетативного размножения.

Черенок — это специально отделённая часть растения, которая используется для вегетативного размножения.

Обыкновенно черенки делают из побегов. Посаженный в субстрат для укоренения, черенок, развивая корни и почки, вырастает в новое растение. Образовавшееся из черенка растение сохраняет свойства и признаки материнского.

Черенки бывают стеблевые, или побеговые, листовые и корневые.

Стеблевыми черенками могут размножатся такие растения, как виноград, смородина, тополь, ива и др.

В садоводстве некоторые растения, например, ― крыжовник размножают отводками.

При размножении отводками нижние ветки материнского растения пригибают дугообразно к почве, надрезают кору под почкой и присыпают землёй. Когда в месте надреза появятся корни и надземные побеги, молодое растение отделяют от материнского и пересаживают.

Корневыми черенками размножаются растения, у которых на корнях могут формироваться придаточные почки, например одуванчик.

Размножение листовыми черенками осуществляется листьями или даже их частями, способными образовывать придаточные почки и корни.

В садоводстве с давних времён широко используется прививка. Прививкой называют сращивание части (черенка, почки) одного растения с побегами другого.

Растение, которое прививают, называется привоем, а то, к которому прививают, — подвоем.

Таким образом, при вегетативном размножении новая особь наследует все признаки и свойства материнского организма.

При бесполом размножении: быстро увеличивается численность вида; все потомки, имеют абсолютно такой же генотип, что и родительская особь; не происходит увеличения генетического разнообразия, которое может оказаться очень полезным при изменении условий существования вида.

По этой причине большинство живых организмов на Земле размножаются половым путём.

Сущность полового размножения заключается в слиянии генетической информации родителей, благодаря чему генетическое разнообразие в потомстве увеличивается.

Половое размножение происходит при помощи особых половых клеток — гамет. Различают мужские гаметы (сперматозоиды – подвижные или спермии — неподвижные) и женские гаметы (яйцеклетки).

После слияния гамет образуется зигота (от греческого слова «зиготос» — соединённый вместе). У покрытосеменных растений процесс слияния мужской и женской гамет получил название двойного оплодотворения. Это достаточно сложный процесс, о котором подробнее вы узнаете чуть позже.

При бесполом размножении дочерние организмы имеют только одну родительскую особь и генетически тождественны ей. Такие группы организмов называются клонами.

В основе бесполого размножения лежит процесс митоза. 

Преимущества бесполого размножения заключаются в том, что организму не нужно тратить время и энергию на поиск полового партнера, что позволяет ему размножаться быстрее. Таким образом, плюсы бесполого размножения:

• быстрое размножение в благоприятных условиях;
• быстрое распространение в благоприятных условиях.

Недостатки бесполого размножения: виды организмов, размножающиеся бесполым путём, менее пластичны при изменении условий окружающей среды и уступают в естественном отборе более приспособленным видам. В процессе эволюции у эукариот возникает половой процесс как более прогрессивный признак.  

Существует несколько видов бесполого размножения. 
Бесполое размножение одноклеточных:
а) бинарное деление прокариот;
б) различные формы митотического деления одноклеточных (обычный митоз, шизогония, почкование дрожжей);
Бесполое размножение многоклеточных: 
а) многоклеточными неспециализированными частями материнского организма — вегетативное размножение, например, черенкование растений;
б) специализированными клетками, которые у растений, водорослей и грибов обычно называются спорами. Подвижные споры со жгутиками называются зооспорами.

Спорообразование

Оно характерно для многоклеточных организмов: грибов, водорослей, высших споровых растений.

Споры — покоящиеся одноклеточные образования.

Конидии (конидиоспоры) — внешние споры, образующиеся на концах гиф грибов в виде цепочек. Так размножаются, например, плесневые грибы пенициллы и аспергиллы (рис. 4).

                                                  Рис. 4. Пеницилл                                                   

Рис. 5. Аспергилл

У других грибов споры образуются в специальных образованиях — спорангиях (рис. 5). Они представляют собой расширения гифы, внутри которого под оболочкой формируются споры, после чего оболочка спорангия лопается, и споры высыпаются.
Споры могут образовываться внутри обычных клеток, как происходит у нитчатой водоросли улотрикс (рис. 6). У нее внутри зрелых клеток нити происходит два митоза, в результате чего образуются 4 споры, имеющие жгутики. Такие подвижные споры называются зооспоры. Они плавают в воде, пока не прикрепятся к какому-либо предмету, после чего начинают расти и в результате ряда последовательных митозов образуют нить.

Рис. 6: Жизненный цикл улотрикса. Образование зооспор под цифрой 10.

Вегетативное размножение

При вегетативном размножении начало новому организму дает какой-либо вегетативный орган растения: часть побега или корень. В каждом из них существуют неспециализированные клетки, способные к делению. Потомки этих клеток могут превращаться в клетки различных тканей и давать начало всем органам нового растения (рис. 7). Помимо природного вегетативного размножения существуют искусственные, которые человек применяет в практике сельского хозяйства, например черенкование.

Рис. 7. Вегетативное размножение растений

Половое размножение растений происходит с участием половых клеток — гамет. Системой органов полового размножения у покрытосеменных (цветковых) растений является цветок. 

Оплодотворение семенных растений (как цветковых, так и голосеменных) не зависит от наличия воды, а процессу оплодотворения предшествует опыление.

Опыление

Тычинка — часть цветка, представляющая собой мужской репродуктивный орган. В пыльнике тычинки созревают пыльцевые зёрна (пыльца), в которых развиваются мужские гаметы — спермии.

Пестик — это женский репродуктивный орган цветковых растений. Внутри завязи пестика расположены семязачатки (семяпочки), в которых образуются женские гаметы — яйцеклетки.

После созревания гамет происходит опыление. При этом пыльца переносится на рыльце пестика, который служит для улавливания пыльцы.

Опыление — процесс переноса пыльцевого зерна на рыльце пестика.

Типы опыления

• Самоопыление — пыльца из пыльников переносится на рыльце пестика того же самого цветка или между цветками одного растения.
• Перекрёстное опыление — пыльца одного цветка переносится на рыльце пестика цветка другого растения этого же вида.

Важнейшее значение полового размножения заключается в том, что дочерние организмы обладают новыми в сравнении с родительскими организмами наследственными признаками.

Биологическое значение перекрёстного опыления состоит в получении дочерними организмами наследственных признаков от двух родителей. Признаки родительских организмов комбинируются, возникает множество новых вариантов (комбинаций признаков), что приводит к появлению генетического разнообразия внутри вида.

Самоопыление даёт меньшее генетическое разнообразие потомков, так как комбинации образуются гаметами лишь одного родителя, но оно способствует выживанию вида в условиях, когда затруднено или невозможно перекрёстное опыление.

Существует несколько механизмов переноса пыльцы с одного растения на другое: с помощью воздушных потоков (ветра), насекомых, а также (реже) других животных — пауков, колибри, летучих мышей. Пыльца некоторых водных растений, например валлиснерии и роголистника, переносится водой.

• Анемофильными (от др.-греч. anemos [анемос] — «ветер» и phileo [филео] — «люблю»)  называют растения, опыляющиеся с помощью ветра.
• Энтомофильными (от др.-греч. entoma [энтомa] — «насекомые») называют растения, опыляющиеся с помощью насекомых.
• С помощью животных, например колибри и летучих мышей, опыляются многочисленные тропические растения, называемые зоофильными (от др.-греч. zoon [зоон] — «животное»).
• С помощью воды опыляются некоторые водные растения; их называют гидрофильными (от др.-греч. hydor [хюдор] — «вода»).

Пыльца большинства растений в воде лопается из-за высокого осмотического давления, поэтому, даже если растение растёт под водой, его цветы в большинстве случаев поднимаются над водой и опыляются насекомыми или ветром.

Двойное оплодотворение и образование семени

Ко времени оплодотворения в завязи цветка уже сформированы один или несколько семязачатков. В каждом семязачатке есть зародышевый мешок с яйцеклеткой и ещё несколькими вспомогательными клетками. 

После того как пыльцевое зерно попадёт на рыльце пестика, оно начинает прорастать. Пыльцевая трубка врастает в ткань столбика и растёт в направлении завязи. По растущей трубке опускаются два спермия, которые к этому времени образовались в пыльцевом зерне.  

Когда пыльцевая трубка достигает семязачатка завязи, она внедряется в него. Спермии высвобождаются и попадают в зародышевый мешок. Один спермий сливается с яйцеклеткой, при этом образуется зигота. Второй спермий сливается с ядром центральной клетки зародышевого мешка. Таким образом, в оплодотворении участвуют два спермия, поэтому этот процесс назвали двойным оплодотворением. Оно характерно только для цветковых растений.

Двойное оплодотворение — это слияние в зародышевом мешке двух спермиев — одного с яйцеклеткой, а другого с центральным ядром зародышевого мешка.

Если оплодотворение прошло успешно, семязачаток растёт и превращается в семя. Покровы семязачатка образуют семенную кожуру, из зиготы развивается зародыш, а при делении оплодотворённой центральной клетки зародышевого мешка образуется эндосперм — запасающая ткань. Она содержит питательные вещества для развития зародыша. Из стенок завязи развивается околоплодник плода.

Опыление — предшествующий оплодотворению процесс переноса пыльцы на рыльце пестика. Опыление может происходить в пределах одного растения (самоопыление) и между разными растениями одного вида (перекрёстное опыление). Перекрёстное опыление осуществляется у разных видов по-разному: с помощью ветра, воды, животных — как правило, насекомых.

Оплодотворение семенных растений (цветковых и голосеменных) не зависит от наличия воды. Для цветковых растений характерно двойное оплодотворение, поскольку в этом процессе участвуют два спермия: один сливается с яйцеклеткой, второй — с центральной клеткой зародышевого мешка. После успешного оплодотворения из семязачатков развиваются семена, а из завязи — плод.

Основное биологическое различие между половым и бесполым размножением состоит в том, что при половом размножении в популяции создается более высокая генетическая изменчивость (рекомбинации и мутации). При бесполом размножении организм и все его потомки генетически идентичны (клон). Единственным источником генетической изменчивости в клоне служат мутации. Некоторые из наиболее существенных и типичных особенностей бесполого и полового размножения представлены в табл. 8.1.

Предполагается, что бесполое размножение представляет собой примитивную форму воспроизведения как способа «копирования» генетически идентичных поколений (рис. 8.12).

Некоторые организмы могут размножаться как половым, так и бесполым путем. При неизменных условиях среды организму более выгодно бесполое размножение. А при изменении условий среды для сохранения популяции необходимо генетическая изменчивость (создающаяся в результате полового размножения), для того чтобы могло происходить образование новых видов, адаптированных к новым условиям среды.

Таблица 8.1

Сравнение бесполого и полового размножения

.

Вегетативное размножение — размножение, осуществляемое с помощью вегетативных органов или их частей. 

Значение вегетативного размножения в природе и в жизни человека

• Образование за короткое время большого количества особей с теми же наследственными признаками, что и у материнского растения.
• Быстрое размножение и расселение вида при благоприятных условиях.
• Использование человеком для размножения и сохранения сортов растений.

В основе вегетативного размножения лежит способность растений к регенерации (от лат. regeneratio [регенерацио] — «восстановление, возрождение») — восстановлению целого организма из части. 

Вегетативное размножение может осуществляться неспециализированными частями растения (участками стебля, корня, листа). Но обычно растения образуют структуры, специально предназначенные для вегетативного размножения (выводковые почки, усы, клубни, луковицы). Нередко в этих специализированных органах запасаются питательные вещества, позволяющие растению перезимовать или перенести засуху.

Вегетативное размножение частями надземного побега

Стеблевой черенок — часть стебля с несколькими узлами, способная к укоренению. 

Стеблевыми черенками размножаются розы, виноград, ива, элодея.

Листовой черенок — лист или часть листовой пластины, способные к укоренению. 

Часто встречается у розеточных растений (сенполии, сансевьеры) и у растений с сочными листьями (очитка, бегонии).

Отводки — способ вегетативного размножения, при котором надземные части растения укореняются, пока являются частью родительского растения.

В природе образование отводков характерно для кустарниковых и стелющихся форм (смородины, лугового чая).

Усы, или надземные столоны, — вид стелющихся побегов, на которых образуются розетки листьев дочерних растений. 

Обычно встречаются у розеточных растений (земляники, хлорофитума, камнеломки).

Выводковые почки — специализированные почки, которые образуются на листьях взрослого растения, а при опадании дают начало дочерним растениям.

Имеются у каланхоэ и некоторых папоротников. 

Воздушные луковички (бульбочки) — луковицы, образующиеся в пазухах листьев (например, у лилии тигровой) или в соцветиях (у чеснока) и дающие начало дочерним растениям.

Вегетативное размножение частями подземного побега

Луковица — видоизменённый укороченный подземный побег, служащий для запасания воды, питательных веществ и вегетативного размножения.

Луковицы характерны для растений семейств Лилейные и Луковые (лука, чеснока, нарцисса, тюльпана).

Клубнелуковица — подземная утолщённая часть стебля, служащая для накопления питательных веществ, с несколькими точками роста.

Клубнелуковицы характерны для некоторых видов семейства Ирисовые (гладиолуса, фрезии, крокуса).

Корневище — многолетний обычно горизонтальный подземный побег с чешуйчатыми листьями, в пазухах которых развиваются почки, дающие начало надземным побегам.

Характерно для многих многолетних растений (ландыша, иван-чая, ириса, имбиря, черники).

Вегетативное размножение частями корня

Корнеклубни, или корневые шишки, — видоизменённые утолщённые корни, служащие для запаса воды и питательных веществ.

Характерны для георгина, батата, чистяка.

Корневой черенок, или корневой отпрыск, — часть корня, несущего придаточные почки, которые впоследствии развиваются в побеги. 

Обычно на корнях нет почек. Но у многих растений на старых корнях могут формироваться придаточные почки. Из них развиваются надземные побеги, окружающие старое растение. Их называют корневыми отпрысками, или прикорневой порослью. Если отделить такой участок корня с почкой или побегом от материнского растения, он даст начало новому растению. 

Корневыми отпрысками размножаются малина, барбарис, вишня, слива.

Использование вегетативного размножения человеком 

Человек использует вегетативное размножение растений в сельском хозяйстве и цветоводстве. Часто в размножении участвуют подземные видоизменения побегов: клубни, луковицы, корневища. 

Множество почек, находящихся в узлах корневища, могут дать начало новым надземным побегам; в тех же местах образуются придаточные корни. В естественных условиях возникшие таким образом новые растения обычно долгое время остаются связанными с материнским растением. В практике растениеводства корневища искусственно разделяют на части, каждая из которых при высадке в грунт даст новое растение.

Луковицы некоторых растений образуют при прорастании несколько надземных побегов — каждый из своей пазушной почки. К концу сезона у всех побегов образуются собственные луковицы. Иногда для искусственного увеличения числа новых растений в луковице вырезают центральную часть, содержащую верхушечную почку. В результате трогаются в рост сразу несколько пазушных почек, расположенных в основаниях чешуй. Можно также вертикально разрезать луковицу на несколько частей или сделать вертикальные надрезы, которые отделят пазушные почки от центральной и простимулируют их рост.

Клубненосные растения размножают клубнями или корнеклубнями.

Так, в природе картофель образует в конце сезона несколько мелких клубней, каждый из которых на следующий год даст одно или несколько растений. Культурные сорта картофеля образуют многочисленные крупные клубни. При выращивании картофеля часто используют разрезание крупных клубней на несколько частей, каждая из которых должна иметь хотя бы один глазок, из которого разовьётся новое растение.

Георгины имеют корневые клубни. На корнеклубнях также образуются придаточные почки, дающие начало надземным побегам. Каждый клубень может дать начало новому растению. 

В цветоводстве часто используется размножение листовыми черенками. Примером могут служить бегонии и сенполии (узамбарские фиалки). Мясистые листья этих растений в воде или во влажной почве образуют сначала корни, а затем на месте корнеобразования появляются побеги. Для увеличения количества будущих растений иногда используют не только целые листья, но и части листовой пластинки.

Для размножения многих плодово-ягодных культур используют стеблевые и корневые черенки.

Черенки из стеблей применяют при размножении винограда, лимона, лайма, фикуса. 

Корневыми черенками размножают сливу, терн, вишню. Обычно откапывают уже образовавшиеся на корнях побеги, но иногда отрезают и высаживают участки корня. Такие корни в дальнейшем тоже дадут надземные побеги.

.
В садоводстве часто используется искусственная форма вегетативного размножения, называемая прививкой. При этом наземная часть (почка или черенок) ценного сорта сращивается с дикой или специально выведенной формой с сильной корневой системой. Растение, дающее корневую систему, называется подвоем, а прививаемое на него растение — привоем.

В районах с суровыми зимами прививают более урожайные южные сорта растений на морозоустойчивые корневые системы местных сортов. 

Прививка не приводит к увеличению числа растений в целом, но позволяет размножать ценные культурные сорта за счёт более устойчивых и менее ценных культур. В ряде случаев можно даже прививать культурные растения на близкие виды диких растений, например сортовые яблони на дикие груши, сливу на алычу, персик на абрикос.

.
Культура тканей — современный высокотехнологичный способ вегетативного размножения. Для получения клонов используются отдельные клетки или фрагменты тканей материнского растения, которые помещают на питательную среду и обеспечивают благоприятными для развития условиями. Как правило, для стимуляции деления клеток используют особые ростовые вещества. Клетки начинают делиться, образуют каллус, на котором через некоторое время появляются зачатки растений. Методом культуры тканей можно получить очень много растений от одного материнского.

Вегетативное размножение — это естественный способ размножения растений, при котором дочерние организмы обладают наследственными свойствами материнского растения.

Вегетативное размножение широко применяется в растениеводстве, в том числе искусственные приёмы вегетативного размножения, такие как прививка и культура тканей.

Прививка растений решает массу проблем на приусадебном участке:

• способствует многообразию сортов на маленьком участке путем прививания разных сортов на одном дереве;
• помогает быстро заменить непонравившиеся сорта на новые;
• предоставляет возможность вырастить необходимый посадочный материал на различных подвоях;
• дает возможность сформировать нужный скелет кроны, устойчивый к морозам и другим воздействиям природы;
• прививка растений — способ сохранить сорт после повреждения штамба.

Кроме того, что это полезная процедура для растения, это еще и увлекательный и несложный процесс для садовода-любителя. Главное — знать строение растения и процессы, происходящие в нем, а также иметь «твердую» руку.

Прививка растений: немного теории

Для начала подробнее рассмотрим строение растений на примере дерева. Дерево состоит из корня, ствола (ветки, побеги), листьев и цветов. Место, где корень переходит в ствол, называется корневой шейкой. Между корневой шейкой и первыми ветвями расположен штамб дерева, а после первых ветвей и до основания прироста прошлого года находится центральный проводник. Ствол заканчивается верхушечным приростом последнего года.

Самые крупные ветви — остов кроны, это первый порядок ветвления, от них практически горизонтально отходят полускелетные ветви, далее идут ветвления следующих порядков.

Все ветви дерева объединены одним названием — крона.

Чтобы понять, как происходит приживление черенка при прививке, рассмотрим внутреннее его строение. В поперечном разрезе ветки видно, что она состоит из трех частей: коры, древесины и сердцевины.

Кора исполняет защитную функцию и состоит из четырех слоев: пробковой ткани, именно коры, луба и камбия. Во время роста, утолщения или повреждения ветки происходит деление клеток камбия и благодаря этому наращивается кора. Камбий — очень важная ткань ветки.

Древесина является основой ствола и веток дерева. В ней находятся древесные волокна, которые придают прочность дереву. Клетки древесины способны делится, но не так интенсивно, как клетки камбия.

Сердцевина — это основа веток, которая несет в себе питание для кроны. Это также своеобразный склад запаса питательных элементов.

Листва — самый активный орган растений. Главная функция листьев — создание органических элементов в процессе фотосинтеза. Попутно это дыхание растения и испарение влаги.

Размножение прививкой. Виды

Наиболее искусственным из всех способов вегетативного размножения, в природе совсем не встречающимся, является прививка, или трансплантация (лат. transplantatio – пересадка). Прививкой называют перенос части одного растения (привой) на другое (подвой).

Прививками размножают растения в том случае, когда другими способами не удается в полной мере сохранить те или иные декоративные или сортовые особенности растений, или если красивое, ценное растение в комнатных условиях на своих корнях не растет, а на корнях менее прихотливого растения оно растет хорошо. Последнее в основном относится к кактусам. К тому же известно, что подвой оказывает большое влияние на привитую часть. Он способен ускорить и усилить рост и развитие привитого растения, заставить его раньше, обильнее, продолжительнее и красивее цвести, увеличить или сократить срок его жизни, повысить устойчивость к вредителям и болезням. Прививают, как правило, цитрусовые (лимоны, апельсины, мандарины) и кактусы.

Существует множество разнообразных способов прививки, которые могут быть объединены в две группы.

В одном случае в качестве привоя служат черенки, в другом случае - почка с кусочком коры и древесины. Черенки древесных растений заготавливают осенью или в конце зимы, сохраняют в прохладном месте и прививают ранней весной до распускания почек. Черенки готовят из однолетних побегов. Если привой и подвой имеют одинаковые диаметры стеблей, то их срезают наискось таким образом, чтобы плоскости их срезов совпали. Место соединения привоя с подвоем тщательно обвязывают мочалом или другим материалом. Повязку снимают после срастания привоя с подвоем.

а) Прививка глазком. Способ прививки, при котором в качестве привоя используют почку с кусочком коры и древесины (глазок), получил название окулировки (от лат. окулус – «глаз», иначе – прививка глазком) (Рис.1). На подвое острым ножом делают Т-образный надрез коры. Края коры подвоя осторожно отгибают и вставляют глазок. Почка привоя выступает наружу. Место соединения привоя и подвоя обвязывают. Чаще окулировку производят в конце лета, но можно это делать и весной. Глазки берут с однолетних побегов. Выбирают наиболее крупные почки с плодоносящих растений того сорта, который хотят размножить. В случае удачной прививки, когда обеспечивается срастание привоя и подвоя, глазок дает начало побегу. Побеги, развивающиеся из почек подвоя, срезают. Новое растение представляет организм, у которого корневая система унаследована от подвоя, а почти вся надземная часть - система побегов привоя.

Рис. 1. Последовательность выполнения Т-образной окулировки щитком: а - на подвое делают горизонтальный (1) и вертикальный (2) разрезы коры; б - на черенке срезают щиток; в - правильно срезанный щиток; г - в разрезы коры на подвое вставляют щиток и отрезают его лишнюю верхнюю часть; д - место окулировки снизу вверх плотно обвязывают плёнкой

б) Копулировкой называют сращение черенка с подвоем, имеющим одинаковую с ним толщину. Тот и другой срезаются наискось, так, чтобы плоскости среза их совпадали, прикладываются друг к другу, связываются и иногда обмазываются особым садовым варом. Особенно нужно заботиться о совпадении камбиев. Для большей прочности соединения и лучшего сращения часто делают различные вырезы на подвое и соответствующие им вырезы на привое – так называемая прививка с «язычками» и т. п.

Рис. 2. Копулировка

в) Когда подвой толще привоя, что бывает наиболее часто, делают прививку вприкладку

г) «за кору» (Рис.3)

д) «в расщеп» в различных вариантах (Рис.3)

Этот способ прививки дает хорошие результаты на яблоне, груше, сливе; плохие - на вишне и черешне. Прививка в боковой зарез позволяет использовать подвои различной толщины, она хорошо удается как в ранние, так и в поздние сроки. Ее с успехом применяют при перепрививке плодовых деревьев.

Рис. 3. Прививка вприкладку за кору и в расщеп

е) Прививка сближением (аблактировка). Этот способ применяют для трудносрастающихся пород, а также в некоторых случаях перепрививки кроны, замены корней одного плодового дерева на другие и т п. Подвой и привой при этом способе прививки соединяются без отделения от маточного растения, т. е. они растут рядом.

После срастания компонентов, что определяют по сильному росту привоя, его отрезают ниже места прививки от своего корня; в это же время выше места прививки срезают крону подвоя. Поверхность срезов обмазывают садовым варом. Есть и другие способы прививки сближением, которые применяются для более толстого привоя и подвоя.

Прививка сближением в простой защеп

Прививка сближением в приклад с язычком

Прививка сближением в простой защеп (1 - привой и подвой до соединения, 2 - после)

Рис. 4. Виды прививки

ж) Прививка на клин по способу Худякова.

Ее выполняют при наступлении теплой погоды и до окончания цветения плодовых растений. На тонких подвоях прививку делают обычным копулировочным ножом, на толстых - острым садовым ножом с малоизогнутым лезвием. Срезы на подвоях выполняют так, что получается трехгранный клин, две стороны которого представляют срезы, третья сторона - нетронутая часть подвоя.

Длина среза на подвое должна быть равна трем - пяти диаметрам черенка привоя, соотношение длины среза черенка и диаметра черенка такое же. После срезов выполняют такие же зарезы на подвое и привое, отступя на 1/3 от верхнего среза подвоя и привоя. Зарез на подвое делают только на одной грани среза. Затем соединяют подвой и привой так же, как при улучшенной копулировке, соблюдая совпадение коровой части привоя и подвоя с одной стороны. Место прививки обвязывают лентой и обмазывают садовым варом верх черенка привоя. К осени место среза на подвое почти полностью, зарастет.