Н. И. Вавилов вывел семь основных центров происхождения культурных растений . У многих видов культурных растений оказалось два или три центра происхождения.

Практически все семь центров происхождения культурных растений приурочены к горным тропическим и субтропическим областям в полосе между 20° и 45° с. ш.

В. П. Алексеев установил, что с Азиатскими центрами появления культурных растений были связаны географические центры формирования человеческих рас и даже этническая картина мира до XVII в: европеоиды — средиземноморский центр, монголоиды — восточноазиатский, американоиды — центры Нового света. Веками народы были прикованы к своей пищевой нише.

Учитывая сложность процесса селекции, очаги современного сортового богатства культурных растений могут служить индикаторами местозарождений земледельческих культур, а значит и цивилизаций .

Наиболее древний очаг — Юго-западноазиатский (по мнению последователей Н. Вавилова, его также можно разделить на два центра — Переднеазиатский и Среднеазиатский) из которого вышло 14% от числа всех культурных растений.

Переднеазиатский центр

В Передней Азии на территориях современных Палестины, Ирана, Ирака, Турции, Иордании культивировали пшеницы (одно и двузернянка), горох, плодовые культуры. Здесь же были одомашнены коза и предки овцы — азиатские муфлоны.

Среднеазиатский центр

В Среднеазиатском центре, включающем отроги Западных Гималаев (Пенджаб, Кашмир, Гиндукуш) отмечена максимальная концентрация разнообразия зерновых (мягкие пшеницы с 42 хромосомами), бобовых , льна, моркови. На относительно небольшом пространстве на протяжении всего нескольких сот километров, население возделывает колоссальное разнообразие мягких пшениц. Некоторые из них больше на Земле нигде не встречаются.

В дальнейшем под влиянием Юго-западноазиатского очага сформировался Средиземноморский центр (11% всех культурных растений), из которого берут начало многие овощные культуры , включая свеклу, репу, капусту .

Эфиопское нагорье или Абиссиния (4% от всех культурных растений) явилось родиной кофейного дерева и ячменя. Количество возделываемых на нём твёрдых пшениц и ячменей превосходит всё их разнообразие во всех остальных странах земного шара. Ряд культур тоже нигде более не встречается. Среди них хлебный злак тэфф, фиолетовозерная пшеница, масличный нут. Лён возделывался не ради масла и волокна, а как хлебное растение — на муку.

Еще один крупный центр Южноазиатский (33% всех культурных растений), где культивировали рис, отсюда вышли огурец и некоторые цитрусовые. Материал с сайта

Из горных районов Южного Китая (Восточноазиатский центр — 20% от всех культурных растений) распространились гречиха, соя, редька, грецкий орех, многие цитрусовые.

В Мезоамерике — Центральноамериканский очаг (10% от всех культурных растений) следы перехода к производящему хозяйству относят к концу 3 тыс. до н.э. — и связывают с маисом (кукурузой) и бобовыми.

Центры происхождения культурных растений - это те районы Земли, где возникли или были окультурены те или иные виды полезных для человека растений и где сосредоточено их наибольшее генетическое разнообразие. По­чти все ныне известные культурные растения появились за сотни и ты­сячи лет до нашей эры. Лишь сахар­ная свекла, каучуконосная гевея и хинное де­рево стали культурными растениями сравни­тельно недавно.

Теорию центров происхождения культур­ных растений разработал советский ученый академик Н. И. Вавилов. Он считал, что общее число видов культурных растений составляет примерно 1500-1600. Для разных куль­тур существуют свои центры многообра­зия, которые обычно и являются центра­ми их происхождения, совпадая с древ­ними центрами земледелия. Понятие о центре происхождения культурных растений Н. И. Вавилов окончательно сформулировал в 1935 г., когда выделил восемь важнейших таких центров: 1) Китайский (просо, гаолян, группа ячменей, гречиха, соя, китайский ямс, редька, горчица, хурма, олива, корица, чай, шелковица); 2) Индийский и Индо-Малайский (рис, баклажан, огурец, манго, лимон, апельсин, сахарный тростник, древовидный хлопчатник, кунжут, ямс, банан, кокосовая пальма, хлебное дерево, черный перец, мус­катный орех); 3) Среднеазиатский (горох, чечевица, морковь, репчатый лук, чеснок, шпинат, конопля, абрикос, персик, яблоня, груша, миндаль, виноград, грецкий орех); 4) Переднеазиатский (пшеница, рожь, ячмень, овес, лен, мак, роза, дыня, тыква, мор­ковь, капуста, инжир, гранат, яблоня, груша, алыча, вишня, черешня, миндаль, каштан, виноград, абрикос, хурма); 5) Средиземноморский (пшеница, овес, горох, лен, горчица, олива, свекла, капуста, петрушка, репа, брюква, редька, лук, сельдерей, укроп, тмин, лаванда, мята); 6) Абиссинский (пшеница, ячмень, сорго, горох, кунжут, клещевина, кофейное дерево, горчица, лук); 7) Южномексиканский (кукуруза, фасоль, тыква, батат, перец стручковый, хлопчатник, подсолнечник, дынное дерево, авакадо, томат, какао); 8) Южноамериканский, Чилийский и Бразильско-Парагвайский (картофель, томат, тыква, хлопчатник, табак, ананас, маниок, арахис, садовая земляника, какао, каучуковое дерево).

Хотя за прошедшие с тех пор семь десятилетий эту теорию подвергли некоторым изменениям и дополнениям (ныне принято выделять 7 главных центров - Тропический, Вос­точноазиатский, Юго-3ападноазиатский, Средиземноморский, Абиссинский, Центральноамериканский и Андийский), все же основные ее принципы не были пересмотрены.

В эпоху Великих географических открытий произошла миграции культурных растений. При этом одна часть культурных растений мигрировала из Стaрoгo в Новый Свет, а другая - в об­ратном направлении.

К числу культур, «заимствованных» Новым Светом у Старого отнесятся пшеница, сахарный тростник и кофе.

Археологические исследования свидетельствуют о том, что пшеница была известна в странах Передней Азии за шесть-пять тысячелетий до нашей эры, в Египте – более чем за четыре, в Китае – за три, на Балканах – за три-два тысячелетия. После Великих географи­ческих открытий она попала сначала в Южную Америку (1528 г.), затем в Северную Америку (1602 г.), а в конце XVIII в. и в Австралию.

Сахарный тростник, родиной которого считают Бенгалию, после Великих географических открытий также мигрировал в Новый Свет: португальцы начали возделывать его на северо-востоке Бразилии, англича­не и французы - в Вест-Индии, позднее он стал фак­тически монокультурой на Кубе и Пуэрто-Рико.

Родина кофе - нагорья Эфиопии, где эту культуру начали возделывать примерно тысячу лет назад. Счи­тается, что и свое название она получила от эфиоп­ской провинции Кафа. В XI в. кофе попал в Йемен, куда его вывозили через порт Моха; вот почему в Европе долгое время кофе называли «мокко». Во вре­мена позднего средневековья его стали употреблять в Италии, Франции, Нидерландах, Англии, других европейских странах. Чтобы удовлетворить растущий спрос, кофе начали выращивать на специальных плантациях; первую из них основали в XVII в. гол­ландцы на о. Ява. В начале XVIII в. несколько кофейных зерен по воле случая попали во Французскую Гвиану, а оттуда - в Бразилию, где эта культура обрела свою вторую родину.

Еще большее число сельскохозяйственных культур мигрировало после Великих геогра­фических открытий из Нового Света в Старый Свет. Среди них кукуруза, картофель, подсолнечник, табак, гевея, какао.

Родиной кукурузы (маиса) считают Центральную Америку. В Европу ее завез еще Колумб. Затем из Испании она распространилась по другим странам Средиземноморья, а позднее попала в Россию, Африку, Восточную Азию. Картофель, культура Андских стран, также сначала попал оттуда в Испанию, а затем в Нидерланды (которые тогда принадлежали Испании), во Францию, в Германию, другие страны Европы. В России он появился в начале XVIII в. при Петре I. Подсолнеч­ник, который, по мнению Н. И. Вавилова, культивиро­вался в Мексике и вообще на юго-западе Северной Америки, появился в Европе в XVI в. Сначала, как и кар­тофель, его считали декоративным растением, и только позднее начали использовать его семена. В России эту культуру стали возделывать также в эпоху Петра I.

Родиной какао Н. И. Вавилов считал Мексиканское нагорье. В начале XVI в. это растение и получаемый из него шоколад стали известны сначала в Испании, за­тем в других странах Европы. Главные плантации этой культуры были заложены европейцами на Гвинейском побережье Африки. Табак также попал в Европу в XVI в. - сначала в страны Средиземноморья, а затем и в другие европейские страны, в Азию, Океанию. Са­женцы гевеи были вывезены из Бразилии в Малай­зию, Нидерландскую Индию, на о. Цейлон, где воз­никли плантации этого каучуконоса.

Селекция растений

Селекция -- наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.

В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

Породы, сорта, штаммы -- искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Пионером разработки научных основ селекционной работы был Н. И. Вавилов и его ученики. Н. И. Вавилов считал, что в основе селекции лежит правильный выбор для работы исходных особей, их генетическое разнообразие и влияние окружающей среды на проявление наследственных признаков при гибридизации этих особей.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов.

В поисках исходного материала для получения новых гибридов растений Н. И. Вавилов организовал в 20--30-е гг. XX в. десятки экспедиций по всему миру. Во время этих экспедиций Н. И. Вавиловым и его учениками было собрано более 1500 видов культурных растений и огромное количество их сортов. Анализируя собранный материал, Н. И. Вавилов заметил, что в некоторых районах наблюдается очень большое разнообразие сортов определенных видов культурных растений, а в других районах такого разнообразия нет.

Центры происхождения культурных растений

Н. И. Вавилов предположил, что район наибольшего генетического разнообразия какого-либо вида культурного растения является центром его происхождения и одомашнивания. Всего Н. И. Вавилов установил 8 центров древнего земледелия, где люди впервые стали выращивать дикие виды растений.

1. Индийский (Южноазиатский) центр включает в себя полуостров Индостан, Южный Китай, Юго-Восточную Азию. Этот центр -- родина риса, цитрусовых, огурцов, баклажанов, сахарного тростника и многих других видов культурных растений.

2. Китайский (Восточноазиатский) центр включает в себя Центральный и Восточный Китай, Корею, Японию. В этом центре были окультурены человеком просо, соя, гречиха, редька, вишня, слива, яблоня.

3. Юго-западноазиатский центр охватывает страны Малой Азии, Средней Азии, Иран, Афганистан, Северо-Западную Индию. Это родина мягких сортов пшеницы, ржи, бобовых (гороха, бобов), льна, конопли, чеснока, винограда.

5. Средиземноморский центр включает в себя европейские, африканские и азиатские страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Здесь родина капусты, маслин, петрушки, сахарной свеклы, клевера.

6. Абиссинский центр расположен в относительно небольшом районе современной Эфиопии и на южном побережье Аравийского полуострова. Этот центр -- родина твердых пшениц, сорго, бананов, кофе. По-видимому, из всех центров древнего земледелия Абиссинский центр является самым древним.

7. Центральноамериканский центр -- это Мексика, острова Карибского моря и часть стран Центральной Америки. Здесь родина кукурузы, тыквы, хлопчатника, табака, красного перца.

8. Южноамериканский центр охватывает западное побережье Южной Америки. Это родина картофеля, ананаса, хинного дерева, томатов, фасоли.

Все эти центры совпадают с местами существования великих цивилизаций древности -- Древнего Египта, Китая, Японии, Древней Греции, Рима, государств майя и ацтеков.

Центры происхождения культурных растений

9. Основные методы селекции растений

1. Массовый отбор для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). Результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

2. Индивидуальный отбор для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). Потомство от одной особи является гомозиготным и называется чистой линией.

3. Инбридинг (близкородственное скрещивание) используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений (например, для получения линий кукурузы). Инбридинг приводит к "депрессии", поскольку рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние!

Аа х Аа, АА + 2Аа + аа

4. Гетерозис ("жизненная сила") - явление, при котором гибридные особи по своим характеристикам значительно превосходят родительские формы (прибавка урожая до 30%).

Этапы получения гетерозисных растений

1. Подбор растений, которые дают максимальных эффект гетерозиса;

2. Сохранение линий путем инбридинга;

3. Получения семян в результате скрещивания двух инбредных линий.

Объясняют эффект гетерозиса две основные гипотезы:

Гипотеза доминирования - гетерозис зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии: чем больше пар генов будут иметь доминантные гены, тем больше эффект гетерозиса.

Гипотеза сверхдоминирования - гетерозиготное состояние по одному или нескольким парам генов дает гибриду превосходство над родительскими формами (сверхдоминирование).

Перекрестное опыление самоопылителей используется с целью получения новых сортов.

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов.

6. Полиплоидия. Полиплоиды - растения, у которых произошло увеличение хромосомного набора, кратное гаплоидному. У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена.

Естественные полиплоиды - пшеница, картофель и др., выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Колхицин разрушает веретено деления и количество хромосом в клетке удваивается.

7. Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование химических мутагенов.

8. Отдаленная гибридизация - скрещивание растений, относящихся к разным видам. Но отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз.

В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида 2n = 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но он стерилен, не образует семян.

С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко получил полиплоид, содержащий 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена.

Таким способом в дальнейшем были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др.

9. Использование соматических мутаций.

С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

10 . Технологическая схема получения картофельного концентрата

Упростили технологическую схему получения картофельного концентрата, снизили энергозатраты и трудоемкость его производства ученые из Республиканского унитарного предприятия "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию" (патент Республики Беларусь на изобретение №15570, МПК (2006.01): A23L2/385; авторы изобретения: З.Ловкис, В.Литвяк, Т.Тананайко, Д.Хлиманков, А.Пушкарь, Л.Сергеенко; заявитель и патентообладатель: вышеупомянутое РУП). Изобретение призвано обеспечить получение картофельного концентрата, используемого в рецептурах безалкогольных, слабоалкогольных и алкогольных напитков с улучшенными органолептическими характеристиками.

Предложенный способ получения картофельного концентрата включает несколько стадий: подготовку картофельного сырья, в качестве которого используют свежий картофель и (или) доброкачественные сухие и пюреобразные картофельные отходы; его термическую и последующую двухстадийную обработку амилолитическими ферментами; отделение образовавшегося осадка фильтрацией; концентрирование фильтрата упариванием; его подкисление одной или несколькими органическими кислотами; последующее термостатирование.

После термостатирования в полученный концентрат вносят водные и (или) водно-спиртовые настои пряно-ароматических растений в определенном количестве до конечного содержания сухих веществ 70±2 %. Спектр этих растений широк: тмин, эхинацея пурпурная, иссоп лекарственный, кориандр, донник, душица, бессмертник, пижма бальзамическая, мята перечная, полынь эстрагоновая и другие.

Успех селекционной работы во многом зависит от качества исходного материала, главным образом от его генетического разнообразия. Чем разнообразнее исходный материал для селекции, тем больше возможностей он предоставляет для гибридизации и отбора. Селекционеры, пользуясь биологическим, генетическим и экологическим разнообразием растительного мира, создали огромное количество различных сортов культурных растений.

Современные культурные растения выращивают одновременно в разных странах, на разных континентах. Однако каждое из этих растений имеет свою историческую родину - центр происхождения . Именно там находились или находятся и поныне дикорастущие предки культурного растения, там сформировались его генотип и фенотип .

Учение о центрах происхождения культурных растений создано выдающимся русским ученым Н.И. Вавиловым .

Н.И. Вавилов вначале выделил 8 центров происхождения культурных растений с рядом подцентров, но в более поздних работах укрупнил их в 7 основных первичных центров (см. табл. 4 и рис. 42).

Рис. 42. Основные географические центры происхождения культурных растений: I — Южноазиатский тропический; II — Восточноазиатский; III — Юго-Западноазиатский; IV — Средиземноморский; V — Абиссинский; VI — Центральноамериканский; VII — Андийский (Южноамериканский)

Большинство центров совпадают с древними очагами земледелия, причем это преимущественно горные, а не равнинные районы. Ученый выделил первичные и вторичные центры происхождения культурных растений. Первичные центры - это родина культурных растений и их диких предков. Вторичные центры - это районы возникновения новых форм уже не от диких предков, а от предшествующих культурных форм, сосредоточенных в одном географическом месте, нередко далеком от первичного центра.

Не все культурные растения возделываются в местах своего происхождения. Миграции народов, мореплавание, торговля, экономические и природные факторы во все времена способствовали многочисленному перемещению растений в другие районы Земли.

В иных местообитаниях растения изменялись и давали начало новым формам культурных растений. Их разнообразие объясняется мутациями и рекомбинациями, появляющимися в связи с произрастанием растений в новых условиях.

Исследование происхождения культурных растений привело Н.И. Вавилова к выводу, что центры формообразования важнейших растительных культур в значительной мере связаны с очагами человеческой культуры и с центрами разнообразия домашних животных. Многочисленные зоологические исследования подтвердили этот вывод.

Учение о происхождении и эволюции культурных растений считается одним из существенных разделов селекции. Н.И. Вавилов писал, что вся селекционная работа, начиная с исходного материала, установления основных областей происхождения видов и кончая созданием новых сортов, является, по существу, новым этапом в эволюции растений, а саму селекцию можно рассматривать как эволюцию, направляемую волей человека.

Краткая биографическая справка

Выдающийся отечественный ученый-энциклопедист Николай Иванович Вавилов родился в Москве, $25$ ноября $1887$ г. Высшее образование он получил в Московском сельскохозяйственном институте, который закончил в $1911$ году. Еще учась в институте, Николай Иванович изучал вопросы земледелия и селекции. С начала двадцатых годов он возглавлял различные исследовательские учреждения генетического направления. Фактически Вавилов возглавил отечественную генетику.

Благо даря настойчивости и энтузиазму Николая Ивановича с $1920$ по $1940$ годы удалось снарядить для изучения растительных ресурсов характерных для Средней Азии, Средиземноморья и других регионов многочисленные экспедиции.

Коллекция культурных растений, которая была собрана в этих многочисленных экспедициях и сохраняется в ВИРе (Всесоюзный институт растениеводства), состоит более чем из $300$ тыс. образцов.

На основе анализа собранного материала Вавилов выдвинул целый ряд научных теорий в области генетики и селекции, и сделал огромный вклад в существенное развитие биологической науки. Под его именем было опубликовано около $300$ научных работ по селекции, земледелию, географии, организации сельского хозяйства. Значительное внимание Николай Иванович уделял особенностям организации сельского хозяйства и внедрению в него достижений науки.

В $1926$ году Вавилов, за плодотворные научно-исследовательские работы в области селекции, установления центров происхождения культурных растений, а также за открытие закона гомологических рядов был представлен к премии имени В. И. Ленина. В $1940$ году, его наградили золотой медалью имени Н. М. Пржевальского за исследования географии растений в Афганистане и в этом же году - Большой золотой медалью Всесоюзной сельскохозяйственной выставкив за успешные работы в области селекции и семеноводства.

Дальше Вавилов активно продолжил работать на благо науки. С $1929$ г. он был академиком АН СССР и академиком АН УССР, был избран президентом ($1929-1935$ гг.), позже вице-президентом ВАСХНИЛ ($1935-1940$ гг.).

К сожалению, видный ученый был незаслуженно арестован в $1940$ году и погиб в застенках НКВД в $1943$ году. А отечественная генетика не только понесла тяжелую утрату, но и на долгие годы была запрещена.

Центры происхождения культурных растений

За время многочисленных экспедиций в различные уголки земного шара Николай Иванович Вавилову удалось изучить мировые растительные ресурсы и установить, что самое большое разнообразие форм вида сосредоточено в районах непосредственного происхождения данного вида.

Замечание 1

Основываясь на изучениях собранных во время экспедиций материалов, используя биогеографический метод, он выделил восемь главных центров происхождения культурных растений и дал описание важнейшим сельскохозяйственным культурам, которые первыми возникли в выделенных районах. Н. И. Вавилову удалось установить не только первичные центры происхождения культурных растений, которые связаны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания этих растений, но также и выделить вторичные центры, которые связаны непосредственно с последующими периодами культуры земледелия.

Какие же центры выделил Н.И. Вавилов? Он указал ориентировочно территории восьми самых главных центров происхождения растений.

• Китайский центр – родина сои, гречихи, гаоляна, редьки, проса, вишни, сливы.
• Индийский центр – признан родиной риса, сахарного тростника, цитрусовых, баклажана, черного перца, огурца.
• Среднеазиатский центр дал миру сорта мягких пшениц, бобов, гороха, конопли, репы, чеснока, моркови, груши, абрикоса.
• Переднеазиатский центр - стал родиной разных видов пшеницы, ржи, ячменя, инжира, розы.
• Средиземноморский центр - это район происхождения сахарной свеклы, капусты, петрушки, маслин.
• Абиссинский центр в Африке - родина твердых сортов пшеницы, сорго, кофе и бананов.
• Из территорий Северной Мексики и центральных районов Северной Америки пришли к нам виды кукурузы, хлопчатника, табака, тыквы.
• Южноамериканский центр является родиной картофеля и ананаса.

Значение научного наследия Н.И. Вавилова

Из экспедиций Вавилов привозил ценные образцы растений, которые были собраны в центрах их происхождения. Сотни тысяч этих образцов ежегодно размножаются в коллекциях института растениеводства, носящем сегодня имя Н.И.Вавилова. Они активно используются селекционерами в качестве исходного материала для создания новых сортов. Единственный континент (кроме Антарктиды), на котором долгое время не развивалось земледелие это – Австралия. Поэтому ее территория не была детально изучена и не вошла в систему мировых центров происхождения растений. Только в последние годы ученые начинают использовать в своих работах акации и эвкалипты в других регионах мира.