Основы селекции

Селекция – наука о методах создания новых и улучшения существующих сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов.

Задачи селекции: повышение урожайности сортов культурных растений, увеличение продуктивности пород домашних животных и штаммов микроорганизмов; повышение устойчивости сортов, пород, штаммов к вирусным, бактериальным, грибковым заболеваниям.

Породой, сортом, штаммом называют популяцию организмов, искусственно созданную человеком и характеризующуюся определенными наследственными особенностями: продуктивностью, морфологическими и физиологическими особенностями.

Н.И. Вавилов установил центры происхождения и многообразия культурных растений. Знание центров происхождения культурных растений и многообразия сортов, их диких предков и родственных видов позволяет успешнее подбирать материал для селекции.

Основные методы селекции

Основными методами селекции являются отбор и гибридизация. Ч. Дарвин выделял две формы искусственного отбора: бессознательный и методический. Бессознательный отбор проводился человеком на заре цивилизации – больше ценились и сохранялись лучшие организмы, цель вывести определенную породу или сорт не ставилась. Методический отбор – отбор животных или растений, отличающихся ценными для человека признаками и получение от них потомства, т. е. отбор в определенном направлении.

В современной селекции различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

1. Массовый отбор – выделение из исходного материала группы особей, обладающих желательными признаками; в селекции животных не применяют. В этом случае сорт представляет собой популяцию однотипных гетерозигот.

2. Индивидуальный отбор – выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства. В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является в значительной степени гомозиготным, получает чистые линии – группы генетически однородных (гомозиготных) организмов.

Искусственный отбор и его творческая роль

Приручение значительно ослабило действие стабилизирующей формы естественного отбора и вызвало резкое повышение изменчивости, что создало предпосылки для успешного использования искусственного отбора.

Искусственный отбор – главная движущая сила образования пород и сортов.

Селекция растений

Основные методы селекции растений – гибридизация и отбор.

Методы отбора зависят от формы размножения. Различают две формы отбора:

1. Массовый отбор – выделение группы растений, обладающих ценными признаками; проводится среди перекрестноопыляемых растений; не дает генетически однородного материала; требует повторного применения в ряду поколений, т. к. результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления; сорт представляет популяцию гетерозиготных особей.

2. Индивидуальный отбор – выделение отдельных растений с желательными признаками и получение от них потомства; эффективен для самоопыляющихся растений; потомство одной самоопыляющейся особи – чистая линия, состоящая из гомозигот; в чистых линиях могут накапливаться мутации, изменяющие генофонд чистой линии; вегетативное размножение дает однотипную популяцию гетерозигот (клон), половое размножение разрушает гетерозиготную комбинацию.

3. Самопыление перекрестноопыляемых растений (инбридинг) – получают гомозиготные чистые линии, у которых закрепляются желательные признаки. Вместе с тем происходит снижение урожайности и жизнеспособности, вследствие перехода рецессивных вредных мутаций в гомозиготное состояние – это явление называют инбредной депрессией.

4. Межлинейная гибридизация. Приводит к появлению высокоурожайного гибридного поколения, у которого проявляется эффект гетерозиса (гибридной силы) – первое поколение гибридов обладает повышенной урожайность (30%), жизнестойкостью.

5. Полиплоидизация. Полиплоиды более урожайны, т. к. их клетки крупнее и содержат больше питательных веществ, полиплоиды более устойчивы к неблагоприятным факторам.

6. Отдаленная гибридизация – получение гибридов разных видов и родов. Отдаленные гибриды чаще всего бесплодны, т. к. негомологичные хромосомы родительских видов не конъюгируют в профазе мейоза I; число хромосом гаплоидных наборов родительских видов не равно друг другу.

Преодоление бесплодия у межвидовых гибридов. В 1924 г. Г.Д. Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18); у гибрида в диплоидном наборе было 18 хромосом: 9 хромосом редьки и 9 хромосом капусты, но при мейозе хромосомы разных видов не конъюгировали, гибрид был стерильным. После удвоения хромосомного набора гибрида с помощью колхицина полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе редечные хромосомы (9+9) конъюгировали с хромосомами редьки, капустные (9+9) – с хромосомами капусты, плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. аллополиплоиды.

7. Индуцированный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Методом химического мутагенеза получено более 100 сортов пшеницы, риса, овса, кукурузы, подсолнечника.

8. Методы селекционной работы И.В. Мичурина применяются для преодоления нескрещиваемости при отдаленной гибридизации.

1) Метод предварительного вегетативного сближения – для этого сначала прививали одно растение на другое, а затем переопыляли их цветки; в результате были получены семена гибрида между рябиной и грушей.

2) Метод посредника – использование дикого вида в качестве посредника при отдаленной гибридизации для преодоления нескрещиваемости (дикий монгольский миндаль + дикий персик Давида = миндаль Посредник; культурный персик миндаль + Посредник = гибридный персик (продвинут на север)).

3) Метод опыления смесью пыльцы разных видов растений – смешивалась пыльца материнского растения с пыльцой отцовского, материнская пыльца раздражала рыльце, и оно воспринимало чужую пыльцу.

4) Метод ментора – воспитание в гибридном сеянце желательных качеств (усиление доминирования), для чего сеянец прививался на растение-воспитатель, от которого хотят эти качества получить.