Достижения и основные направления современной селекции
За последнее столетие селекционеры добились поразительных успехов. Урожайность зерновых повысилась в 10 раз. В развитых странах получают до 100 ц/га пшеницы, риса, кукурузы. Новые сорта картофеля дают почти 1 000 ц/га - это в четыре раза выше урожая прежних сортов. Успехи наблюдаются и в селекции других культур.
Путем гибридизации географически отдаленных форм и отбора академик П. П. Лукьяненко получил высокопродуктивные сорта кубанской пшеницы "безостая 1", "аврора", "кавказ". Академик В. Н. Ремесло вывел замечательные морозоустойчивые сорта озимой пшеницы "мироновская 808", "юбилейная 50", "харьковская 63". В разных регионах России (в Сибири, Поволжье) и за рубежом широко используются сорта яровой пшеницы, полученные А. П. Шехурдиным и В. Н. Мамонтовой: "саратовская 29", "саратовская 36", "саратовская 210". Саратовские сорта занимают более половины посевных площадей яровой пшеницы. "Саратовская 29" обладает прекрасными технологическими свойствами и служит стандартом хлебопекарных качеств.
Академик В. С. Пустовойт на Кубани получил сорт подсолнечника, содержащий в семенах до 50-52 % масла.
Серьезная проблема связана с сохранением культурных форм: возделывание лишь отдельных сортов резко сокращает генофонд, снижает приспосабливаемость. При изменении климата или по другим причинам сорт может исчезнуть. При селекции высокомасличных сортов подсолнечника на Кубани оказались отобранными особи с тенденцией к позднему созреванию. Эта тенденция стала развиваться, подсолнечник созревал все позже и, наконец, перестал вызревать до дождей, начал гнить на полях. Восстановить культурные сорта оказалось делом не легким: к тому времени сорта В. С. Пустовойта сменили по всему миру все другие сорта подсолнечника.
Значительный вклад в селекцию новых пород животных внес отечественный селекционер М. Ф. Иванов. Им была выведена одна из самых продуктивных в мире пород шерстно-мясных тонкорунных овец - "асканийский рамбулье", высокопродуктивная порода свиней "украинская степная белая", мясомолочная "костромская" порода коров. Для получения "асканийского рамбулье" были скрещены лучшие представители украинских мериносов с "американскими рамбулье". В результате девятилетней селекционной работы по скрещиванию привезенного из Англии выдающегося производителя "крупной белой" породы с лучшими местными породами была получена порода "украинская степная белая", которая по весу, скороспелости, плодовитости и качеству продукции не уступает "крупной белой", но прекрасно переносит местные условия.
Гибридизация с дикими видами придает культурным формам устойчивость к условиям среды и невосприимчивость к болезням. Гибрид тонкорунных и грубошерстных овец с диким бараном архаром - архаромеринос - может использовать высокогорные пастбища, недоступные обычным овцам. Проведена гибридизация яка с крупным рогатым скотом. В результате успешного применения гетерозиса выводят бройлерных цыплят. Межродовый гибрид белуги со стерлядью - бестер - неприхотлив и может выращиваться в непроточных водоемах.
Селекция микроорганизмов направлена на создание генетических линий (штаммов), обеспечивающих максимальную производительность полезных веществ. Продукты жизнедеятельности бактерий и одноклеточных эукариот (водорослей, дрожжей и плесневых грибов) находят применение в различных областях промышленности и медицины. На деятельности микроорганизмов основано брожение теста, получение большинства молочных продуктов, квасов, виноделие, пивоварение, квашение капусты, кормовых добавок, а также производство лекарств и биологически активных соединений.
С целью увеличения эффективности селекции диапазон наследственной изменчивости исходных организмов иногда удается расширить с помощью мутагенеза. У бактерий набор хромосом гаплоидный, поэтому каждая мутация проявляется в фенотипе уже в первом поколении, облегчая отбор. Большая скорость размножения позволяет быстро получить значительное потомство. Полученные штаммы подвергают многократному отбору с пересевом на питательные среды и контролем на образование требуемого продукта.
Использование данной технологии позволяет получать штаммы значительно более продуктивные, чем природные формы. Так, получены плесневые грибы, продуцирующие в тысячи раз больше антибиотика, чем исходные формы. Новые штаммы микроорганизмов синтезируют в необходимых для человечества количествах витамины В1, В12, которые неспособны вырабатывать организмы животных и человека.
Опорные точки:
Значительные успехи достигнуты в области районирования культурных растений в различных климатических условиях.
Размножение гибридных - мичуринских сортов осуществляется вегетативным путем.
В условиях непрерывного роста населения актуальным является выведение новых высокопродуктивных пород животных и сортов растений.
Проверь себя:
Приведите примеры достижений отечественных селекционеров в области растениеводства.
Расскажите о методах селекционной работы И.В.Мичурина.
Привидите примеры достижений селекционеров нашей страны в области животноводства.
§ 53. Методы селекции и ее достижения
Основными методами селекции являются отбор, гибридизация и мутагенез.
Отбор. В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор. В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор - это выделение группы особей по внешним (феноти-пическим) признакам без проверки их генотипа. Например, при массовом
отборе из всей популяции кур той или иной породы в хозяйствах оставляют для размножения птиц с яйценоскостью 200-250 яиц в год, живой массой не менее 1,5 кг, определенной окраски, не проявляющих инстинкта высиживания и т.д. Все остальные куры выбраковываются. При этом потомство каждой курицы и петуха оценивается только по фенотипу.
Основными достоинствами данного метода являются его простота, экономичность и возможность сравнительно быстрого улучшения местных сортов и пород, а недостатком - невозможность индивидуальной оценки по потомству, в силу чего результаты отбора неустойчивы.
При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями.
Значение индивидуального отбора особенно велико в тех отраслях сельскохозяйственного производства, где имеется возможность получения от одного организма большого количества потомков. Так, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35 000 телят. Для длительного сохранения семени используют метод глубокого замораживания. Уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами. Такая сперма используется в селекционной работе.
Отбор в селекции наиболее эффективен при сочетании с определенными типами скрещивания.
Методы гибридизации (типы скрещивания) в селекции. Все разнообра зие типов скрещивания сводится к инбридингу и аутбридингу. Инбридинг - это близкородственное (внутрипородное или внутрисортовое), ааутбридинг - неродственное (межпородное или межсортовое) скрещивание.
При близкородственном скрещивании (инбридинге) в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец- дочь, мать-сын, двоюродные братья-сестры и т.д.). Этот тип скрещивания применяется в тех случаях, когда желают перевести большинство генов породы или сорта в гомозиготное состояние и, как следствие, закрепить хозяйственно ценные признаки, сохраняющиеся у потомков (рис. 8.4).
Вместе с тем, при инбридинге часто наблюдается снижение жизнеспособности растений и животных, их постепенное вырождение, обусловленное переходом в гомозиготное состояние рецессивных мутаций, которые преимущественно являются вредными.
Неродственное скрещивание (аутбридинг) позволяет поддерживать свойства или улучшать их в ряду следующих поколений гибридов. Это связано с тем, что при аутбридинге вредные рецессивные мутации переходят в гетерозиготное состояние и гибриды первого поколения часто оказываются более жизнеспособными и плодовитыми, чем их родительские формы. На основе аутбридинга получают гетерозисные формы.
Гетерозис (от греч. heterosis - изменение, превращение) - это явление повышенной жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с обеими родительскими формами. В последующих поколениях его эффект ослабевает и исчезает.
Классическим примером проявления гетерозиса является мул - гибрид лошади (кобылы) и осла (самца). Это сильное, выносливое животное, которое может использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.
Подобное явление широко известно и среди растений. Так, валовые сборы зерна гетерозисного гибрида кукурузы были на 20-30% выше, чем родительских организмов (рис. 8.5).
Гетерозис широко используется в селекции растений и животных для повышения их продуктивности, а также в промышленном птицеводстве (например - бройлерные цыплята) и свиноводстве.
Автополиплоидия и отдаленная гибридизация. При создании новых сортов растений селекционерами широко используется ряд методов по искусственному получению полиплоидов. Метод автополиплоидии(кратного увеличения числа наборов хромосом одного вида) приводит к увеличению размеров клеток и всего растения в целом. Полиплоиды по сравнению с исходными диплоидными организмами, как правило, имеют большую вегетативную массу, более крупные цветки и семена (рис. 8.6, 8.7). Полиплоидные формы жизнеспособнее диплоидных. Около 80% современных культурных растений являются полиплоидами.
Ценные результаты дает также метод отдаленной гибридизации. В его основе лежит явление аллополиплоидии - изменение числа наборов хромосом на основе скрещивания организмов, относящихся к разным видам и даже родам. Например, получены межвидовые гибриды капусты и редьки, ржи и пшеницы, пшеницы и пырея и др. Гибридизация пшеницы (ТгШсит) и ржи (Sekale) позволила получить ряд форм, объединенных общим названием тритикале. Они обладают высокой урожайностью пшеницы, зимостойкостью и неприхотливостью ржи, устойчивостью ко многим болезням.
Получение полиплоидных пород животных и внедрение их в практику сельского хозяйства - дело будущего.
Мутагенез. В последние десятилетия во многих странах мира ведется работа по получению индуцированных мутантов. Так, у многих злаков (ячменя, пшеницы, ржи и др.) были выделены мутанты, индуцированные
рентгеновскими лучами. Они отличаются не только повышенной урожайностью зерна, но и укороченным побегом. Такие растения устойчивы к полеганию и имеют заметные преимущества при машинной уборке урожая. Кроме того, короткая л прочная соломина позволяет вести дальнейшую селекцию на увеличение размера и массы зерен без опасения, что повышение урожая приведет к полеганию растений.
Достижения современной селекции. За последние 100 лет усилиями селекционеров урожайность зерновых культур была повышена почти в 10 раз. Сегодня в ряде стран получают рекордные урожаи риса (100 ц/га), пшеницы, кукурузы и др.
Созданы прекрасные сорта пшеницы российскими селекционерами П.П. Лукьяненко (Безостая 1, Аврора, Кавказ), А.П. Шехурдиным и В.Н. Мамонтовой (Саратовская 29, Саратовская 36, Альбидум 43 и др.), В.Н. Ремесло (Мироновская 808, Юбилейная 50). Эти сорта отличаются высокой урожайностью, устойчивостью к полеганию, хорошими хлебопекарными и мукомольными качествами в различных климатических зонах.
Российский академик B . C . Пустовойт всего за 25 лет добился увеличения мае личности различных сортов подсолнечника на 20%. Им созданы сорта, масличность которых достигает 54-59%. Кроме того, за эти годы урожай семянок вырос в три раза, а сбор масла увеличен вчетверо.
Большие успехи достигнуты и селекционерами Беларуси. Учеными Белорусского научно-исследовательского института картофелеводства и плодоовощеводства (на базе которого в 1993 г. создано три института - БелНИИ плодоводства, БелНИИ овощеводства и БелНИИ картофелеводства) с 1925 по 1995 г. выведено 69 сортов картофеля, более 70 сортов овощных, 124 сорта плодовых и 23 сорта ягодных культур.
Под руководством и при непосредственном участии академика П.И. Альсмика выведены хорошо зарекомендовавшие себя сорта картофеля - Темп, Докшицкий, Разваристый, Агрономический, Огонек, Зубрёнок, Белорусский ранний, Ласунак, Орбита, Белорусский-3, Синтез и др.
В последние годы в республике районировано более 20 сортов картофеля с потенциальной урожайностью 500-700 ц/га, повышенным содержанием сухих веществ, устойчивых к болезням и вредителям, с высокими дегустационными качествами, пригодных для переработки на пищевые полуфабрикаты.
Широкую популярность в республике и соседних странах получили белорусские сорта ягодных культур, автором которых является доктор сельскохозяйственных наук А. Г. Волузнев. Наиболее распространенными из них являются сорта черной смородины - Белорусская сладкая, Кантата, Минай Шмырев, Памяти Вавилова, Катюша, Партизанка; красной смородины - Ненаглядная; крыжовника - Яровой, Щедрый, земляники - Минская, Чайка.
Селекционерами Беларуси (Э.П. Сюба-рова, А.Е. Сюбаров и др.) выведено 24 сорта яблони - Антей, Белорусская малиновая, Банановое, Белорусский синап, Минское и др.; 8 сортов груши - Белоруска, Маслянистая лошицкая, Белорусская поздняя, Бере лошицкая и др.; 9 сортов сливы - Ранняя лошицкая, Нарач, Кромань и др.; 9 сортов вишни - Вянок, Новодворская и др.; 15 сортов черешни - Золотая лошицкая, Красавица и многие другие.
Белорусскими селекционерами выведено и районировано множество сортов зерновых и зернобобовых, технических и кормовых растений. Селекционные работы в теоретическом и практическом направлении по этим культурам ведутся в Институте генетики и цитологии НАН Беларуси, в Белорусской сельскохозяйственной академии (г. Горки Могилевской обл.), Белорусском НИИ земледелия и кормов (г. Жодино Минской обл.), Гродненском зональном НИИ сельского хозяйства, на областных
государственных опытных станциях.
Достигнуты также значительные успехи в создании новых и улучшении уже существующих пород животных. Так, костромская порода крупного рогатого скота отличается высокой молочной продуктивностью, которая достигает более 10 тыс. кг молока в год. Сибирский тип российской мясошер-стной породы овец характеризуется высокой мясной и шерстной продуктивностью. Средняя масса племенных баранов составляет 110-130 кг, а средний настриг шерсти в чистом волокне - 6-8 кг. Немалые достижения имеются также в селекции свиней, лошадей, кур и других животных.
В результате длительной и целенаправленной селекционно-племенной работы белорусскими учеными и практиками выведен черно-пестрый тип крупного рогатого скота, обеспечивающий в хороших условиях кормления и содержания удои по 4-5 тыс. кг молока в год жирностью 3,6-3,8%. Генетический же потенциал молочной продуктивности черно-пестрой породы составляет 6,0-7,5 тыс. кг молока за лактацию. В хозяйствах Беларуси насчитывается около 300 тыс. голов скота этого типа.
Специалистами селекционного центра БелНИИ животноводства созданы белорусская черно-пестрая порода свиней и белорусский внутрипород-ный тип свиней крупной белой породы. Эти породы свиней отличаются
тем, что животные достигают живой массы 100 кг за 178-182 дня при среднесуточном приросте на контрольном откорме свыше 700 г, а приплод составляет 9-12 поросят за опорос.
Продолжается селекционная работа по укрупнению, повышению скороспелости и работоспособности лошадей белорусской упряжной группы, улучшению продуктивного потенциала овец по настригу шерсти, живой массе и плодовитости, по созданию линий и кроссов мясных уток, гусей, высокопродуктивной породы карпа и др.
Основными методами селекции являются отбор, гибридизация и мутагенез. Отбор в сочетании с генетическими методами позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. Основными методами гибридизации в селекции являются инбридинг - близкородственное (внутрипородное или внут-рисортовое) и аутбридинг - неродственное (межпородное или межсортовое) скрещивание. Кроме того, при создании новых сортов растений селекционерами широко используются методы автополиплоидии и отдаленной гибридизации.
Низкий поклон селекционерам
Выводить растения может лишь человек, одарённый фантазией и в точности знающий, чего он хочет добиться.
Л. Бербанк
За бурной технической революцией XX века как-то незамеченными остались судьбоносные преобразования в российском садоводстве. Между тем усилиями нескольких поколений селекционеров за шесть-семь десятилетий для каждой климатической зоны нашей огромной страны были созданы многочисленные сорта всех плодовых и ягодных культур, выдающиеся по своей жизнестойкости и качеству плодов. В сады введено много новых культур из российских дикоросов и чужеземцев, созданы небывалые ранее рукотворные растения, значительно севернее исконных мест возделывания продвинуты южные культуры: абрикос, черешня, виноград. Возникло садоводство Урала, Сибири и Дальнего Востока. В результате селекционной работы в плодах и ягодах увеличилось содержание витаминов и микроэлементов, необходимых для здоровья человека. Создателями всего этого неповторимого великолепия были неутомимые энтузиасты и великие труженики - селекционеры плодово-ягодных растений. Сначала это было старшее поколение, коллеги и друзья моего отца. Кого-то из них я помню по выступлениям на научных конференциях, кто-то был гостем в нашем доме, просто соседом, многие из них стали моими учителями. Этого поколения уже нет, но им суждено жить дважды. Это о них сказал поэт: "Умирают, чтобы воплотиться в пароходы, строчки и другие долгие дела". Селекционеры воплощаются в сорта, которые нередко называются их именами: груши - Любимица Яковлева, Нарядная Ефимова, Тихоновка ; яблони - Десертное Исаева, Ренет Черненко, Июльское Черненко. Они создавали не только сорта, но и научные школы, воспитывали учеников. И это было уже следующее поколение - мои друзья и коллеги. Благодарные ученики назвали именами учителей уже свои сорта: груша - Памяти Яковлева, Память Паршина, Память Жегалова, Чижовская ; яблоня - Беркутовское, Память Исаева (целых два сорта!), Память Жаворонкова, Память Сюбаровой, Память Сергееву ; чёрная смородина - Память Вавилова, Память Лисавенко , красная смородина - Смольяниновская , слива - Память Путова, Память Еникеева, Ренклод Харитоновой , жимолость - Памяти Гидзюка , калина - Вигоровская , облепиха - Трофимовская, Живко , фундук - Академик Яковлев, Исаевский , черемуха - Памяти Саламатова , черешня - Память Покровской , всего и не перечислишь! И так же, как их учителя, в дождь, в жару, в стужу они в сапогах и телогрейках обходили гектары селекционных насаждений, чтобы отыскать то единственное из многих растений, которому суждено будет стать родоначальником нового сорта. И на моих глазах эти скромные труженики тоже становились памятниками - появлялись сорта, названные их именами: груши - Осенняя Сусова ; вишни - Десертная Морозовой, Превосходная Колесниковой, Севастьяновка , чёрной смородины - Подарок Литвиновой, Память Равкина, Володинка ; облепихи - Пантелеевская ; сливы - Крупноплодная Елисеева, Память Финаева , калины Жолобовская и множество других сортов. Успех селекционной работы старшего и моего поколений был предопределён гением Ивана Владимировича Мичурина ещё юношей дерзновенно задумал обновить полукультурный состав плодовых растений России, ввести в сады новые высокозимостойкие плодовые растения, сместить к северу границу южного плодоводства. Много лет он бился в одиночку, и не быть у нас нынешнему богатейшему генофонду плодовых и ягодных растений, если бы его работа после революции не была бы поддержана государством и продолжена сменяющимися поколениями последователей. Ещё в конце XIX века И. В. Мичурин прозорливо определил основное направление селекционной работы, вооружил учёных стратегией и тактикой её проведения, указав, что перспективность селекции - в отдалённой гибридизации, т.е. скрещивании растений разных видов, достаточно отдалённых по родству и районам произрастания.
Сорт яблони Ренет Черненко, Облепиха Пантелеевская
Груши Память Жегалова, Память Яковлева, яблоня Память Исаева.
Напомню, что, например, садоводство Сибири и Дальнего Востока стало возможным только благодаря реализации этих научных разработок И. В. Мичурина. Межвидовая гибридизация позволила получить принципиально новый, пригодный для здешних мест тип яблони - ранетки и полукультурки; все местные сорта косточковых культур - вишни, сливы, абрикоса - тоже межвидовые гибриды. Межвидовая гибридизация спасла от уничтожения крыжовник, вернула в сады средней полосы, да ещ ё в улучшенном виде, грушу. И. В. Мичурин был великим знатоком растений. В своем саду он собрал такую коллекцию, что её дважды пытались купить американцы вместе с землёй и самим учёным. Но И. В. Мичурин был твёрд в своём отказе. Он первым открыл для садоводства почти все культуры, называемые сейчас нетрадиционными: почти каждую из них он первым испытал, создал первые сорта и определил для каждой из культур будущее место в российском саду. Это с его лёгкой руки в наших садах сейчас растут арония и войлочная вишня, лимонник и актинидия, настойчиво просятся в сад шефердия и барбарис, появились сорта рябины, тёрна, черёмухи, лещины.
А ещё, наверное, мало кто знает, что И. В. Мичурин определил в селекции и лечебное направление, призывая селекционеров при создании сортов руководствоваться необходимостью усиливать и их целебные свойства. И именно поэтому наш сад сейчас становится не только, как принято говорить, поставщиком продуктов, но и спасительной аптекой. Что же касается многочисленных сортов И. В. Мичурина, то, как это и должно быть, сослужив свою службу, многие из них за сто лет сменились новыми, более совершенными, хотя почти по каждой культуре отдельные его сорта продолжают удерживаться и в государственном районировании, и в наших садах.
И сегодня лучшие селекционеры за выдающиеся достижения по выведению новых сортов награждаются высшей наградой - золотой медалью И. В. Мичурина.
Пепин шафранный, Бессемянка Мичуринская, Бере зимняя Мичурина
Слива Ренклод Мичурина, актинидия Клара Цеткин
Низкий поклон вам, всем известные и не очень знаменитые селекционеры, за всё то многообразие садовых растений, которым вы одарили наш российский сад. А нам - бережного отношения к этому богатству.
И. С. Исаева , доктор с/х. наук
Учебник соответствует базовому уровню Федерального компонента государственного стандарта общего образования по биологии и рекомендован Министерством образования и науки РФ.
Учебник адресован учащимся 10-11 классов и завершает линию Н. И. Сонина. Однако особенности изложения материала позволяют использовать его на завершающем этапе изучения биологии после учебников всех существующих линий.
В настоящее время из всего растительного многообразия человек возделывает в качестве культурных растений около 150 видов, а из многих десятков тысяч видов позвоночных животных человек одомашнил лишь около 20.
Центры происхождения культурных растений. Большой вклад в изучение происхождения культурных растений внес выдающийся российский генетик и селекционер Николай Иванович Вавилов. Совершив в начале XX в. более 60 экспедиций по всему миру, Вавилов с коллегами обнаружил, что в определенных районах земного шара сконцентрировано наибольшее разнообразие сортов того или иного культурного растения. Например, для картофеля максимум генетического разнообразия связан с Южной Америкой, больше всего сортов риса было обнаружено в Китае и Японии, а кукурузы – в Мексике. Проанализировав результаты поездок, Вавилов пришел к выводу, что районы максимального разнообразия являются центрами происхождения данной культуры и, как правило, связаны с древними очагами земледельческих цивилизаций. Вавилов выделил семь основных таких центров (рис. 88).
В ходе экспедиций была собрана уникальная коллекция семян растений, которая в дальнейшем постоянно пополнялась и изучалась сотрудниками Всесоюзного института растениеводства в Санкт-Петербурге, который сейчас носит имя Н. И. Вавилова. В настоящее время она насчитывает более 300 тыс. видов, сортов и форм. Начиная работу по созданию нового сорта растений, селекционер может подобрать из имеющегося богатейшего исходного материала те образцы, которые максимально полно обладают интересующими его признаками.
Сорт и порода. В современных условиях развития общества важное значение имеет интенсификация сельскохозяйственного производства, т. е. получение максимального количества продукции при минимальных затратах. С этой целью создаются высокопродуктивные породы животных и сорта растений, устойчивые к экстремальным условиям среды, к болезням и вредителям, обладающие определенными необходимыми качествами (рис. 89). Порода, сорт или штамм – это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными свойствами. Все организмы, составляющие такую совокупность, обладают сходными, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими свойствами и способны максимально проявлять свои качества в тех условиях, для которых они были созданы. Такса может быть прекрасной норной охотничьей собакой, но в качестве гончей ее использовать нецелесообразно. Точно так же борзая, легко настигающая зайца, будет плохим охранником по сравнению с немецкой овчаркой.
Создавая определенные породы животных, мы часто обрекаем их на необходимость постоянного сосуществования с человеком. Корова, дающая 10 тыс. литров молока в год, погибнет в течение несколько дней, если ее не будут доить.
Рис. 88. Центры происхождения культурных видов растений (по Н. И. Вавилову)
Рис. 89. Породы крупного рогатого скота
Основные методы селекции. Основными методами селекции являются отбор и гибридизация.
Отбор. Отбор бывает массовым и индивидуальным. Массовый отбор проводится по внешним, фенотипическим признакам и, как правило, используется в растениеводстве при работе с перекрестноопыляющимися растениями (рожь, кукуруза, подсолнечник и др.). Из огромного количества растений отбирается группа лучших по определенным свойствам растений. Их семена на следующий год высевают и из полученного потомства вновь отбирают лучшие растения, семенами которых засевают новое поле. Если продуктивность и другие признаки популяции улучшились, можно считать, что массовый отбор по фенотипу был эффективен. Таким способом выведены многие сорта культурных растений.
В отличие от массового при индивидуальном отборе выбирают отдельных особей и потомство каждой их них изучают в ряду поколений. Это позволяет достаточно точно оценить генотип каждого родительского организма и выбрать для дальнейшей работы те особи, которые оказываются наиболее оптимальными по сочетанию полезных для человека признаков и свойств. Сорта и породы, получаемые в результате индивидуального отбора, отличаются высокой однородностью и постоянством признаков (рис. 90).
Гибридизация. Наряду с отбором важным методом селекции является гибридизация (скрещивание). Различают внутривидовую и межвидовую (отдаленную) гибридизации.
В основе внутривидовой гибридизации лежит направленное скрещивание особей, обладающих определенными свойствами, с целью получения потомства с максимальным проявлением этих качеств. Например, один сорт растений обладает высокой продуктивностью, но легко заражается грибковыми болезнями, а другой, обладая высокой устойчивостью к заболеваниям, производит гораздо меньше семян. Скрещивая эти два сорта, в потомстве можно получить различные сочетания признаков, среди которых будут высокопродуктивные и одновременно устойчивые к заражению растения.
Отдаленная гибридизация заключается в скрещивании разных видов. В растениеводстве с помощью отдаленной гибридизации создана новая зерновая культура – тритикале, гибрид ржи с пшеницей.
Рис. 90. Культурные разновидности капусты и их дикий предок
Классическим примером получения межвидовых гибридов в животноводстве является мул, полученный при скрещивании осла с кобылицей, который значительно превосходит родителей по выносливости и работоспособности. В Казахстане методом межвидовой гибридизации диких горных баранов-архаров с тонкорунными овцами была создана знаменитая архаромериносная порода овец.
Однако применение межвидовых скрещиваний имеет определенные сложности, потому что получаемые гибриды часто оказываются бесплодными (стерильными) или низкоплодовитыми. Сейчас существуют разные способы решения этой проблемы. В селекции растений способ получения плодовитых отдаленных гибридов методом полиплоидии впервые разработал известный российский ученый Георгий Дмитриевич Карпеченко (1899–1942).
При скрещивании разных пород животных или сортов растений, а также при межвидовых скрещиваниях в первом поколении у гибридов повышается жизнеспособность и наблюдается мощное развитие. Явление превосходства гибридов по своим свойствам родительских форм получило название гетерозиса, или гибридной силы (рис. 91).
Нередко в растениеводстве получают и полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Широко распространены полиплоидные сорта клевера, сахарной свеклы, ржи, гречихи.
В настоящее время человечество использует для сельскохозяйственного производства около 10 % всей поверхности суши. Увеличивать эту долю уже невозможно, потому что практически все резервы исчерпаны. Тем большее значение приобретает селекционная работа ученых, которые, опираясь на основные закономерности наследственности и изменчивости, создают новые высокопродуктивные породы и сорта. В последние годы селекция активно вводит в практику приемы и методы генной и клеточной инженерии.
Начало организованной селекционной работы в России относится к концу XIX в. В 1877 г. в Петербурге и в 1881 гг. в Москве создаются станции по контролю за качеством семян. В 1884 г. основано Полтавское опытное поле, в 1886 г. – Немерчанская и Уладово-Люлинецкая опытные станции. В 1896 г. П.А. Костычев основал Шатиловскую (ныне Орловскую) сельскохозяйственную опытную станцию. В 1903 г. Д.Л. Рудзинский организовал селекционную станцию при Московском сельскохозяйственном институте (ныне Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева). В 1909–1912 гг. создается целый ряд опытных станций с отделами селекции: Харьковская, Саратовская, Краснокутская, Одесская, Мироновская. В советский период создаются зональные селекционные учреждения (НИИ сельского хозяйства Северо-Востока, Юго-Востока, Сибири, Центральных районов Нечерноземной зоны, Центральных районов Черноземной зоны, Белоруссии, Украины, а также специализированные институты по озимой пшенице (Краснодар), сахарной свекле (Киев, Воронеж), по масличным культурам (Краснодар), по кукурузе (Днепропетровск), зернобобовым и крупяным культурам (Орел), по рису (Узбекистан). На территории Брянщины действуют центры по селекции картофеля, люпина, малины, земляники, плодовых культур.
Работы И. В. Мичурина
Неоценимый вклад в развитие селекции растений внес отечественный селекционер, выдающийся преобразователь природы Иван Владимирович Мичурин (1855–1935). Объектом селекции служили разнообразные плодово-ягодные культуры: семечковые, косточковые; всего И.В. Мичуриным было создано свыше 300 сортов культурных растений, часть которых эксплуатируется до сих пор. Основные принципы работ И.В. Мичурина: гибридизация, отбор и воздействие условий среды. И.В. Мичурину принадлежит крылатое выражение; «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у неё – наша задача».
И.В. Мичурин был не просто талантливым садоводом-любителем. Он внес неоценимый вклад в мировую науку. В частности, Иван Владимирович экспериментально обосновал эффект смены доминирования: в зависимости от почвенно-климатических условий, характера подвоя и привоя и других факторов генотип может проявиться в фенотипе, а может и не проявиться. И.В. Мичурин использовал в своих работах метод ментора, основанный на различных комбинациях прививок. Для получения гибридов И.В. Мичурин широко использовал эколого-географические скрещивания – если родители происходят из разных географических районов или из разных местообитаний, то гетерозис проявляется наиболее сильно. Это вызвано тем, что эти родители имеют наиболее сильно различающиеся генотипы, сформировавшиеся в ходе естественного отбора в разных условиях. И.В. Мичурин установил, что селекцию сорта нужно вести в тех условиях, в которых планируется его дальнейшая эксплуатация.
Достижения отечественных селекционеров
Невозможно перечислить всех выдающихся отечественных селекционеров.
Назовем имена и основные достижения только некоторых из них:
Лукьяненко П.П. – озимая пшеница Безостая-1; всего более 40 сортов;
Ремесло В.Н. – озимая пшеница Мироновская-808;
Лорх А.Г., Букасов С.М., Юзепчук С.В. – картофель;
Пустовойт В.С. – высокомасличные сорта подсолнечника;
Жданов Л.А. – подсолнечник, устойчивый к заразихе;
Хаджинов М.И., Галеев Г.С. – межлинейные гибриды кукурузы на основе ЦМС;
Цицин Н.В. – пшенично-пырейные гибриды;
Мазлумов А.Л. – сахарная свекла.
«Методы селекции животных и растений» - Биотехнология. Патогенные микроорганизмы вызывают болезни растений, животных и человека. Презентация по биологии на тему: Методы селекции растений и животных. Селекция микроорганизмов. МОУ Баженовская средняя общеобразовательная школа. Методы селекции: отбор, гибридизация, мутагенез. БИОТЕХНОЛОГИЯ, использование живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве.
«Селекция растений и животных» - Был получен гибрид Рафанобрассика. Часто приводит к снижению общей жизнестойкости из-за накопления вредных рецессивных аллелей. Экологическая пластичность сортов и пород. Родина шпината, грецкого ореха, миндаля, пшеницы, ржи, граната, хурмы. Северный бужбон. Типы полиплоидии. Технология рекомбинантных ДНК (молекулярное клонирование).
««Методы селекции» 9 класс» - Основные методы селекции растений. Межвидовое скрещивание. Инбридинг. Селекция. Основные методы селекции животных. Методы селекций у растений и животных. Отдаленная гибридизация. Центры происхождения культурных растений. Использование соматических мутаций. Искусственное осеменение. Межпородное скрещивание.
«Развитие селекции» - Предмет и задачи селекции. Закон гомологических рядов. Штамм. Средиземноморский центр. Основы селекции. Центральноамериканский центр. Селекция. Широкое одомашнивание. Основные методы селекции. Достижения селекции животных. Центры происхождения растений. Южноазиатский центр. Достижения селекции растений.
«Селекция урок» - 1. Отбор а) массовый отбор- отбирается группа лучших по свойствам растений. 1887-1943. Н.С.Бутарин. Николай Иванович Вавилов. П.П.Лукьяненко –создал ряд сортов озимой пшеницы. Методы селекции растений и животных. Урок биологии в 9 классе. Сорт яровой пшеницы Новосибирская-67. Гибридизация. Порода, сорт -.
«Коневодство» - Лошади верховых пород. Коник. Основные направления коневодства. Первые конные заводы. Классификация лошадиных пород. Лошади рысистых пород. Выведение новых пород. Результаты работы. Пони. Значение. Обстоятельство. Рабочепользовательское коневодство. Историческая справка. Породы тяжелого типа. Словарик.