"Биология (базовый уровень)", Беляев Д.К., Дымшиц Г.М., Кузнецова Л.Н. и др. / Под ред. Беляева Д.К., Дымшица Г.М.
Селекция помогает создавать и улучшать сорта растений, породы животных и штаммы микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Для этого селекционер выбирает организмы с подходящими наследственными признаками и скрещивает генетически различающиеся формы. Массовый и индивидуальный отбор позволяют находить ценных производителей, а гибридизация — получать новые сочетания признаков. Результат зависит от того, насколько точно учтены наследственность и влияние среды.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Искусственный отбор — выбор человеком организмов с желательными наследственными признаками для размножения. В отличие от естественного отбора, при котором преимущество определяется условиями среды, искусственный направляют на получение полезных человеку свойств. Он позволяет менять характеристики популяций в нужном направлении.
Массовый отбор — выбор для размножения группы особей по внешним признакам, без проверки их потомства. Его применяют, когда нужно быстро отобрать много организмов, а признак заметен и достаточно надёжно связан с наследственностью. Метод удобен для первичного отбора, но не подтверждает, что выбранные особи передадут признак.
Индивидуальный отбор — выбор отдельных особей с оценкой их наследственных качеств по потомству. Потомки показывают, передал ли производитель нужный признак и насколько устойчиво он наследуется. Поэтому этот способ точнее выявляет ценные генотипы, особенно если внешние условия сильно влияют на проявление признака.
Гибридизация — скрещивание генетически различающихся организмов, чтобы объединить признаки родителей или получить новые их сочетания. Селекционер затем отбирает потомков с подходящими свойствами. Метод даёт материал для дальнейшего улучшения сортов и пород.
Гетерозис — повышенная жизнеспособность, продуктивность или устойчивость гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами. Такой эффект может сделать гибриды особенно ценными в хозяйстве. Однако он не обязательно сохраняется при размножении следующих поколений.
Селекционер начинает с определения нужного признака и выбора исходного материала, в котором этот признак уже есть или может возникнуть. Затем он подбирает метод: отбор помогает оставить подходящие организмы для размножения, а скрещивание — получить новые сочетания наследственных свойств. После этого потомство оценивают и сохраняют те варианты, которые отвечают цели. Такой порядок нужен, потому что ни один метод сам по себе не гарантирует нужного результата.
При массовом отборе сравнивают фенотипы многих особей и оставляют для размножения группу с подходящими признаками. При индивидуальном отборе оценивают конкретных производителей и проверяют потомство. Последнее особенно важно для признаков, тесно связанных с генотипом, но не всегда заметных по внешнему виду самого организма: потомки помогают отделить наследуемый эффект от влияния условий среды. Поэтому индивидуальная проверка обычно даёт более надёжный вывод о ценности производителя.
При внутривидовой гибридизации скрещивают разные формы одного вида. Их потомство получает сочетания генов от обоих родителей, а среди этих комбинаций могут оказаться полезные для селекции. Затем проводят отбор, чтобы сохранить растения или животных с нужным сочетанием признаков. Это необходимо, потому что не каждый гибрид унаследует все желательные свойства одновременно.
Близкородственное скрещивание повышает вероятность того, что потомок получит одинаковые аллели — варианты одного гена — от обоих родителей. Благодаря этому признаки могут проявляться и закрепляться в потомстве. Но тот же механизм способен выявить вредные рецессивные варианты, обычно не проявляющиеся при наличии другого аллеля. Если такие варианты распространены, жизнеспособность потомства может снижаться.
Отдалённая гибридизация объединяет наследственные особенности разных видов или родов, например ценный признак культурного растения и устойчивость его дикого родственника. У таких гибридов хромосомы родителей часто различаются, поэтому при образовании половых клеток они не могут нормально образовать пары. В результате половые клетки формируются с нарушениями, и гибрид нередко бесплоден. Иногда удвоение числа хромосом создаёт для каждой хромосомы парную копию, благодаря чему образование половых клеток становится возможным.
В таблице сопоставлены действия селекционера и результаты разных методов. Ограничения помогают понять, почему один способ не всегда заменяет другой. Выбирая метод, учитывайте, нужно ли отобрать группу, проверить наследственность отдельной особи или получить сочетание признаков скрещиванием.
| Метод | Что делает селекционер | Основной результат | Ограничение или особенность |
|---|---|---|---|
| Массовый отбор | Выбирает группу особей по внешним признакам | Быстрое размножение подходящей группы | Потомство не проверяют; влияние среды может исказить оценку |
| Индивидуальный отбор | Выбирает производителя и оценивает его потомство | Выявление наследственной ценности особи | Требует времени на получение и оценку потомков |
| Внутривидовая гибридизация | Скрещивает разные формы одного вида | Новые сочетания родительских признаков | Нужные сочетания необходимо отбирать среди потомства |
| Близкородственное скрещивание | Скрещивает родственных особей | Закрепление признаков | Могут проявиться вредные рецессивные аллели |
| Отдалённая гибридизация | Скрещивает организмы разных видов или родов | Объединение признаков отдалённых форм | Гибриды часто бесплодны |
| Использование гетерозиса | Получает гибриды первого поколения от разных родительских форм | Повышенная продуктивность, жизнеспособность или устойчивость | Эффект может ослабевать в последующих поколениях |
Задача 1. В популяции растений нужно быстро отобрать много экземпляров с крупными плодами для дальнейшего размножения. Какой метод выбрать и что оценивать?
Цель — быстро найти многочисленную группу растений с заметным хозяйственно ценным признаком.
Крупный размер плодов можно сравнить у многих растений, поэтому на первом этапе подходит массовый отбор.
Нужно оценить размер плодов у группы растений, но помнить, что он зависит и от условий выращивания. Внешний признак сам по себе не доказывает, что потомки унаследуют крупные плоды.
Ответ: применить массовый отбор по размеру плодов. Если важно подтвердить наследуемость признака, дополнительно проверить потомство отобранных растений.
Задача 2. У животного-производителя выражен нужный признак, но неизвестно, передаётся ли он потомству. Как проверить его селекционную ценность?
Внешний вид производителя показывает его фенотип, но не позволяет уверенно отличить наследственный эффект от влияния среды.
Для проверки выбирают индивидуальный отбор: учитывают конкретное животное, а не только группу внешне похожих особей.
Оценивают потомков производителя и сравнивают проявление нужного признака. Если он регулярно встречается у потомства, это свидетельствует о наследственной ценности производителя.
Ответ: проверить потомство животного в рамках индивидуального отбора. Это позволяет отделить передаваемые гены от особенностей, связанных только с условиями жизни самого производителя.
Задача 3. Селекционер хочет объединить ценный признак культурного растения с устойчивостью дикого родственника, но гибриды бесплодны. Как объяснить проблему и предложить путь её преодоления?
Культурное растение и дикий родственник относятся к разным формам, поэтому это пример отдалённой гибридизации. Такой подход позволяет соединить признаки родителей.
У родительских форм могут различаться наборы хромосом. Из-за этого хромосомы гибрида часто не образуют правильных пар при создании половых клеток, что и приводит к бесплодию.
Можно рассмотреть удвоение набора хромосом. Если у каждой хромосомы появится подходящая копия, образование половых клеток может нормализоваться.
Ответ: бесплодие объясняется нарушением образования половых клеток из-за различий хромосом родителей. Удвоение числа хромосом иногда восстанавливает плодовитость гибрида.
Ошибка — считать, что отбор по внешнему виду гарантирует наследование признака. Так думают, потому что видимый признак кажется прямым доказательством нужного генотипа, хотя на фенотип влияют и условия среды. Проверьте себя вопросом: наблюдается ли признак у потомства? Если этого не выясняли, о наследуемости нельзя судить уверенно.
Ошибка — путать массовый и индивидуальный отбор. В обоих случаях организмы выбирают по нужным характеристикам, поэтому различие может казаться несущественным. Но при массовом отборе оставляют группу, а при индивидуальном проверяют конкретных производителей и их потомство. Чтобы проверить себя, уточните, проводилась ли оценка потомков.
Ошибка — считать гетерозис постоянным свойством всех поколений гибрида. Высокую продуктивность первого поколения принимают за признак, который должен сохраняться без изменений, однако при дальнейшем размножении сочетания генов меняются. Проверяя себя, различайте эффект у гибридов первого поколения и результат их размножения: гетерозис обычно наиболее выражен именно в первом поколении.
Ошибка — полагать, что отдалённые гибриды всегда плодовиты. Сам факт успешного скрещивания не означает, что потомство сможет размножаться: различия хромосом могут нарушить формирование половых клеток. Для проверки вспомните, образуют ли хромосомы пары. Их несовместимость часто объясняет бесплодие, хотя удвоение набора иногда его устраняет.
Для понимания селекции нужны знания о наследственности, изменчивости, генотипе и фенотипе, а также о размножении организмов. Методы селекции опираются на законы наследования и генетическое разнообразие популяций: именно различия между организмами дают материал для отбора. Эти знания пригодятся при изучении генетики и биотехнологии. Они также помогают понять происхождение культурных растений и пород домашних животных.
Чем массовый отбор отличается от индивидуального?
При массовом отборе для размножения оставляют группу особей, оценивая их внешние признаки. При индивидуальном отборе проверяют конкретного производителя и изучают его потомство, чтобы выяснить, передаёт ли он нужное свойство.
Почему селекционеру недостаточно оценить только внешний вид организма?
Фенотип, то есть наблюдаемые признаки организма, зависит не только от генотипа, но и от условий среды. Поэтому внешне ценный признак может не передаваться потомству, и наследственные качества проверяют, в частности, по потомкам.
Зачем скрещивают генетически различающиеся формы?
При скрещивании потомство получает сочетания генов от обоих родителей. Это помогает объединить полезные признаки или получить новые их комбинации, после чего селекционер отбирает подходящие организмы.
Почему близкородственное скрещивание может быть полезным и одновременно опасным?
У родственных организмов чаще встречаются одинаковые варианты генов, поэтому нужные признаки можно закрепить. Но вместе с ними могут проявиться вредные рецессивные варианты, что иногда снижает жизнеспособность потомства.
Почему гибриды отдалённых видов часто бесплодны?
У гибрида от разных видов хромосомы родителей могут различаться и не образовывать подходящие пары при формировании половых клеток. Удвоение набора хромосом иногда создаёт пары для каждой хромосомы и восстанавливает плодовитость.
§ 43. Методы селекции
