32. Генетика и селекция. Искусственный отбор. Центры происхождения культурных растений

Определения и обозначения

Селекция — наука и практическая деятельность по созданию и улучшению сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Селекционер отбирает организмы с полезными свойствами и добивается их размножения. Это понятие нужно, чтобы связать знания о наследственности с получением организмов, подходящих человеку.

Искусственный отбор — выбор человеком особей с нужными наследственными признаками для дальнейшего размножения. Например, для получения урожая оставляют семена растений с крупными плодами. Такой отбор позволяет направлять изменение популяции к признакам, важным для хозяйства.

Массовый отбор — выбор группы особей по проявленным признакам без отдельной проверки наследственных качеств каждой из них. Он удобен, когда нужно быстро отобрать много подходящих растений. Однако этот метод не показывает, какие именно особи надёжно передадут признак потомству.

Центр происхождения культурных растений — географическая область, где возникли культурные растения и наблюдается их разнообразие. В таких областях могут сохраняться формы с разными наследственными особенностями. Их изучение помогает находить признаки, полезные для селекции.

Как это устроено

Селекция опирается на наследственную изменчивость, потому что без различий между особями выбирать было бы не из чего. Одни растения могут отличаться размером плодов, сроками созревания или устойчивостью к болезни. Если отличие наследуется, потомки способны получить его от родителей, и отбор может закрепить его в ряду поколений. Приобретённое под влиянием среды свойство обычно не передаётся таким образом, поэтому оно не всегда годится для селекционной работы.

Искусственный отбор меняет состав популяции постепенно: человек оставляет на размножение особей с нужными признаками, а остальные дают меньше потомков или не размножаются. Полезные наследуемые варианты поэтому чаще встречаются в следующем поколении. Селекционер повторяет выбор, и доля нужных признаков может возрастать. Сам отбор не порождает направленно новые наследственные изменения — он действует на уже имеющиеся варианты.

Массовый и индивидуальный отбор различаются тем, что именно оценивают. При массовом отбирают целую группу по признакам, которые видны у растений или животных, и размножают её. При индивидуальном выбирают отдельные особи, а затем сравнивают их потомство, чтобы оценить передачу признака. Проверка потомства помогает не принять временное влияние условий за наследственное качество, хотя требует больше времени и учёта.

Н. И. Вавилов изучал, в каких регионах особенно разнообразны культурные растения и их формы. Разнообразие важно потому, что оно указывает на наличие множества вариантов признаков, а иногда и на давнюю историю культуры в этой области. Сопоставляя географические сведения о растениях, исследователь выделил центры их происхождения и разнообразия. Это позволило систематизировать знания о том, где искать различные формы культур.

Знание центров происхождения помогает селекционеру выбирать исходный материал, то есть организмы, с которых начинают получение новых сортов. В местных формах могут встречаться наследственные признаки устойчивости к болезням, засухе, холоду или другим условиям. Такие растения изучают и используют в селекции, сочетая нужное свойство с другими ценными качествами. Благодаря этому можно искать решения для конкретных условий выращивания, а не полагаться только на уже известные сорта.

Центры происхождения и разнообразия культурных растений

Таблица показывает регионы, с которыми связывают происхождение и разнообразие важных культур, и примеры растений. Названия центров помогают ориентироваться в географии культур, но не означают, что растение встречается только там. Используйте примеры как подсказку, а не как исчерпывающий перечень всех культур региона.

Разбор задач

Задача 1. В хозяйстве для размножения оставили семена от растений с наиболее крупными плодами. Определите, какой метод селекции применён.

1. Выбор делает человек, значит, речь идёт об искусственном отборе.
2. Семена оставляют от растений по внешнему признаку — размеру плодов.
3. Отбирают не отдельное растение с проверкой его потомства, а группу подходящих растений.

Ответ: применён искусственный массовый отбор. Чтобы крупноплодность закреплялась, признак должен быть наследственным, а не возникать только из-за условий выращивания.

Задача 2. Из нескольких растений с нужным признаком отобрали отдельные экземпляры, вырастили их потомство и сравнили его между собой. Определите метод отбора и объясните его преимущество.

1. Здесь оценивают отдельные экземпляры, а не только отбирают общую группу.
2. Потомство каждого выбранного растения выращивают и сравнивают, чтобы увидеть, передаётся ли признак.
3. Такая проверка помогает отобрать родителей, у которых нужное качество действительно наследуется.

Ответ: это индивидуальный отбор. Его преимущество в том, что он позволяет оценить наследственные качества отдельной особи по потомству, хотя занимает больше времени.

Задача 3. Исследователь обнаружил особенно большое разнообразие определённой культуры в одном регионе. Объясните, почему этот регион может быть её центром происхождения и как такие сведения используют в селекции.

1. Большое разнообразие означает, что в регионе встречается много вариантов культуры.
2. Это может указывать на длительную историю растения в данной области и делает её возможным центром происхождения и разнообразия.
3. Селекционер изучает местные формы и ищет среди них наследственные признаки, полезные для новых сортов.

Ответ: регион рассматривают как возможный центр происхождения, потому что там обнаружено много форм культуры. Их используют как исходный материал, например, для поиска устойчивости к болезням или неблагоприятному климату.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что отбор создаёт нужные наследственные изменения. Так думают, потому что после отбора признака становится больше, но причина в том, что люди оставляют носителей уже имеющегося наследуемого варианта. Проверьте себя: спросите, возникло ли отличие до отбора или отбор только изменил число его носителей.

Искусственный отбор иногда путают с естественным, поскольку оба влияют на то, какие особи оставляют потомство. Различие в том, что при искусственном выбор определяет человек, а при естественном успешность размножения зависит от условий среды. Чтобы проверить ответ, выясните, кто или что задаёт направление отбора.

Заметный признак не обязательно наследуется: размер или состояние организма может зависеть от питания, ухода и других условий. Внешнее сходство родителей и потомков само по себе не доказывает передачу признака, потому что на них могла одинаково влиять среда. Проверьте наследуемость сравнением потомства разных особей в сопоставимых условиях.

Центр разнообразия нельзя автоматически считать местом, где культуру сегодня выращивают чаще всего. Такое предположение возникает из-за смешения истории растения с его современным распространением, которое могло измениться из-за торговли и земледелия. Для проверки учитывают географическое разнообразие и происхождение форм, а не только нынешние площади посевов.

Связь с другими темами

Для понимания селекции нужны знания о наследственности и изменчивости, а также различие между генотипом и фенотипом. Генотип связан с наследственной основой организма, фенотип — с проявившимися признаками. Такое различение помогает не принимать влияние среды за наследственное отличие.

Искусственный отбор связывает тему с методами селекции. Его принципы используют при создании сортов, пород и штаммов. Понимание отбора помогает объяснить, почему результат зависит от наследуемости признака.

Центры происхождения связывают биологию с географией растений и охраной биоразнообразия. Природные и культурные формы служат генетическими ресурсами для селекционной работы. Их сохранение поддерживает возможность находить полезные признаки в будущем.

Что запомнить

• Селекция использует наследственную изменчивость организмов.
• Искусственный отбор проводится человеком ради нужных ему признаков.
• Массовый отбор ведут по группе особей, индивидуальный — с оценкой отдельных особей и их потомства.
• Отбор не гарантирует закрепления признака, если он не наследуется.
• Центры происхождения выделяют по разнообразию и истории культурных растений.
• Исходный материал из центров разнообразия помогает селекционерам находить полезные признаки.