О значении злаковых растений в жизни человека написано много. Раскопки позволяют установить, что зерновые были введены в культуру на заре земледелия. Из первичных центров возделывания земель они распространялись в новые районы вслед за расселявшимся человечеством. Вместе с опытом землепашцев накапливались знания о строении хлебных злаков. С помощью селекции удалось коренным образом изменить габитус растения, существенно повысив долю зерна в общем урожае биомассы, создать сорта, отзывчивые на увеличение доз удобрений, повысить качество зерна и даже приступить к созданию новых сортов путем гибридизации.
Однако попытки дальнейшего вмешательства в жизнь растений ради повышения их продуктивности выявили необходимость привлечения знаний из области, которая еще недавно считалась сугубо теоретической. Речь идет об эмбриологии растений.
Необходимость привлечения эмбриологической информации при разработке селекционных программ или построении индустриальных технологий подтверждается, в частности, тем, что у растений органогенез продолжается в течение всего онтогенеза, а если говорить, например, о яровой пшенице, то процессы, находящиеся в поле зрения эмбриолога-ботаника, по своей длительности занимают две трети вегетационного периода: от заложения соцветия до формирования зерновки.
Перед учеными всего мира все с большей остротой ставится вопрос о новых нетрадиционных подходах и методах, которые позволили бы выявить все потенциальные возможности растительного организма и вместе с тем в более короткие сроки получить новые формы и сорта.
Индивидуальное развитие растительного организма и познание сущности и причин происходящих в этот период формообразовательных процессов — одна из важнейших проблем нашего времени. Эмбриология растений — наука о закономерностях зарождения и развития самых первых этапов онтогенеза — переживает полосу расцвета, обусловленного общим прогрессом естествознания. Дальнейшее развитие биологии немыслимо без знания первых этапов онтогенеза — эмбриологии. Вот почему она оказалась в центре внимания не только эмбриологов, но и генетиков, биохимиков, физиологов, цитологов, биофизиков и селекционеров, и является необходимой основой для экспериментальных и теоретических исследований, касающихся вопросов репродукции. Кроме того, эмбриология располагает целым рядом фундаментальных открытий, имеющих широкий выход в практику (цитоплазматическая мужская стерильность— ЦМС, явление апомиксиса, отдаленная гибридизация и ряд других).
До недавнего времени селекционеры не могли определенно предсказать результаты того или иного скрещивания, его осуществимость и репродуктивную способность потомства. Практически не поддавались контролю процессы, происходящие в цветке — оплодотворение, развитие эндосперма и зародыша, а также формирование тычинки и завязи. Совершенно очевидно, что возможность управления отдельными этапами развития эмбриональных структур находится в прямой и тесной зависимости от полноты наших знаний о нормально протекающих в них морфогенетических процессах. Таким образом, описание эмбриологического развития на клеточном, тканевом и организменном уровнях — необходимая теоретическая основа для дальнейшего расширения и углубления исследований в области генетики и селекции. Любая работа, связанная с воздействием био — и абиотических факторов на критические периоды в раннем онтогенезе, также требует знания целостной картины событий, развивающихся на ранних этапах онтогенеза и определяющих весь дальнейший ход его развития.
Такие открытия XX в., как гаплоидия, парасексуальная гибридизация и выращивание растений из соматических клеток, имеющие общебиологическое значение, особенно для практики сельского хозяйства, не могут быть использованы в полной мере без знания эмбриологии. Эффективно использовать различные методы исследования, такие как отдаленная гибридизация, выращивание гибридных зародышей на искусственной питательной среде, полиплоидия, экспериментальный мутагенез, влияние ионизирующих излучений и условий выращивания и т. д., также невозможно без глубокого знания эмбриональных процессов.
Иногда нельзя предсказать перспективы использования эмбриологии применительно к злакам — это легче решить тем, кто встретился с трудностями. Дело в том, что все процессы оказываются зависимыми от условий среды, т. е., например, от времени проведения полива, от применения гербицидов и т. д.
В связи с тем, что все процессы, происходящие в цветке, конечным результатом которых является образование хлебных зерен, сложны и многогранны, пришлось проиллюстрировать их большим числом рисунков и фотографий, составляющих «Атлас», в котором нашла отражение эмбриология некоторых хлебных злаков.
Рисунок, по выражению известного эмбриолога С. Г. Навашина, — «язык морфолога», он не только иллюстрирует происходящие процессы, но и вскрывает их глубину, динамику и их интегрированность.
Краткое описание всех эмбриональных процессов в главах данной работы было необходимо для изложения сведений, не отраженных в рисунках. Это позволит более глубоко понять различные аспекты формирования эмбриональных структур, принимающих участие в образовании хлебного зерна.