33. Селекция растений

Определения и обозначения

Селекция растений — наука и практическая деятельность по созданию и улучшению сортов культурных растений. Её ведут, чтобы получать растения с полезными для человека свойствами и приспособленные к условиям выращивания. Поэтому селекция опирается и на биологические закономерности, и на потребности сельского хозяйства.

Сорт — группа культурных растений с наследуемыми признаками, которые отличают её от других сортов и сохраняются при размножении. Например, растения одного сорта могут иметь характерные размеры плодов или сроки созревания. Понятие сорта помогает обозначить результат селекционной работы, свойства которого можно воспроизводить.

Массовый отбор — выбор группы растений с желательными признаками и использование их семян для получения следующего поколения. Отбирают не один экземпляр, а сразу несколько подходящих растений. Такой способ позволяет изменить состав популяции, когда нужно увеличить долю растений с нужным качеством.

Индивидуальный отбор — выбор отдельных растений с последующей проверкой их потомства. Сравнивая потомство разных экземпляров, селекционер выясняет, передаются ли ценные признаки по наследству. Это нужно, когда важно установить вклад каждого выбранного растения в результат.

Как это устроено

Селекционная работа начинается с постановки цели: нужно решить, какое свойство сорта требуется улучшить. Это могут быть урожайность, устойчивость к засухе или качество плодов, но выбор зависит от потребностей человека и условий выращивания. Если не учитывать местный климат и способ использования урожая, полезный признак может оказаться недостаточным или невыгодным.

Материалом для отбора служит наследственная изменчивость — различия между растениями, часть которых передаётся потомкам. Она возникает в результате изменений наследственного материала и его новых сочетаний. Искусственный отбор позволяет оставить для размножения растения с подходящими вариантами признаков, поэтому их доля в последующих поколениях может увеличиваться.

Массовый отбор удобен, когда нужный признак можно оценить у многих растений и важно быстро увеличить число таких экземпляров. Семена отобранной группы дают следующему поколению, не выясняя отдельно, какое растение внесло вклад в результат. Индивидуальный отбор применяют, когда важно знать наследственные качества каждого растения: потомство разных экземпляров выращивают и сравнивают раздельно.

Гибридизация — скрещивание растений, различающихся ценными признаками. Например, можно скрестить форму с высокой урожайностью и форму, устойчивую к засухе, чтобы получить потомство с обоими качествами. Результат зависит от выбора родительских растений: нужные варианты должны оказаться совместимыми, а затем их необходимо выявить среди потомков и закрепить отбором.

Новые формы оценивают в испытаниях, сравнивая их с известными сортами в подходящих условиях. Это помогает проверить не только отдельный удачный результат, но и то, насколько стабильно проявляются полезные признаки. Перспективные растения размножают, если испытания показывают, что сочетание качеств сохраняется; без такой проверки отдельный крупный плод ещё не доказывает ценность сорта.

Основные методы селекции растений

Таблица показывает, что методы решают разные задачи: одни помогают выбрать растения, другие создают новые сочетания признаков или проверяют результат. Сначала определите, требуется ли оценить группу, проследить потомство отдельных растений или скрестить родительские формы. Затем проверьте, каким способом подтверждают устойчивость полученных качеств.

Разбор задач

Задача 1. В популяции растений нужно быстро увеличить долю экземпляров с крупными плодами. Какой способ отбора выбрать и что сделать с семенами? Здесь речь идёт о признаке, который можно заметить у многих растений, а цель — изменить группу в следующем поколении. Поэтому важно не просто собрать крупные плоды, а дать выбранным растениям размножиться.

1. Выбираем массовый отбор: он подходит, если нужно отобрать группу экземпляров с заметным признаком. Отдельное испытание потомства каждого растения в условии не требуется.

2. Собираем семена именно с выбранных растений. Их используют для посева следующего поколения, чтобы потомки отобранной группы чаще наследовали крупные плоды.

Ответ: применить массовый отбор и посеять семена выбранных растений. Так отбор влияет на состав следующего поколения, а не только на урожай текущего года.

Задача 2. Один сорт устойчив к засухе, но даёт небольшой урожай, другой урожайный, но плохо переносит засуху. Как построить работу, чтобы получить растения с обоими признаками? Одним отбором внутри каждого исходного сорта нельзя гарантированно объединить качества, которых у него нет. Поэтому сначала нужно получить потомство от скрещивания, а затем найти удачные сочетания.

1. Выбираем в качестве родителей засухоустойчивый сорт и урожайный сорт. Каждый из них должен передать потомству нужное качество.

2. Проводим гибридизацию — скрещиваем выбранные формы. Затем выращиваем потомство и ищем растения, у которых сочетаются устойчивость к засухе и высокая урожайность.

3. Отбираем найденные растения и проверяем потомство. Такая проверка покажет, передаются ли оба признака и сохраняется ли их сочетание.

Ответ: скрестить сорта, а затем отобрать и испытать потомство с обоими признаками. Само скрещивание только создаёт возможность нужного сочетания, но не гарантирует его у каждого растения.

Задача 3. После скрещивания культурного растения с его диким родственником получено потомство с ценным признаком, но оно бесплодно. Нужно объяснить причину и подобрать селекционный приём. При скрещивании отдалённых форм их хромосомы могут различаться, поэтому не образуют нормальные пары при образовании половых клеток. Без плодовитого потомства ценный признак трудно передавать дальше.

1. Связываем бесплодие с несовпадением хромосомных наборов родительских форм. Из-за этого нарушается образование половых клеток.

2. Рассматриваем полиплоидизацию — увеличение числа наборов хромосом. При удвоении наборов у хромосом могут появиться соответствующие пары, что иногда восстанавливает возможность их нормального распределения.

3. После получения плодовитых растений проверяем, сохранился ли ценный признак. Затем размножаем только формы, которые сочетают его с устойчивой плодовитостью.

Ответ: возможная причина бесплодия — несовпадение хромосом у отдалённого гибрида; помочь может полиплоидизация. Её результат также нужно проверить, потому что восстановление плодовитости не отменяет последующего отбора.

Типичные ошибки

Ошибочно считать, что отбор создаёт наследственные признаки. Так думают, потому что после отбора нужные качества становятся заметнее в группе, но это результат сохранения уже существовавших вариантов. Проверьте себя: отборщик выбирает растения с признаками, а не задаёт им новый признак по желанию.

Массовый и индивидуальный отбор нельзя смешивать: при индивидуальном отдельно проверяют потомство выбранных растений. Путаница возникает потому, что в обоих случаях выбирают растения с подходящими свойствами. Спросите себя, сравнивали ли потомство каждого экземпляра отдельно: если да, это индивидуальный отбор.

Скрещивание само по себе не гарантирует появления нужного сорта. Можно принять возможность получить новые сочетания за готовый результат, хотя подходящие признаки проявляются не у всех потомков. Проверка проста: после гибридизации нужно найти растения с нужной комбинацией и убедиться, что она передаётся дальше.

Крупный или урожайный экземпляр ещё не является готовым сортом. Ошибка возникает, если судить о ценности по одному растению, не проверяя его наследственность и устойчивость признака. Сравните потомство и результаты испытаний: только повторяемый результат позволяет считать форму перспективной.

Связь с другими темами

Для понимания селекции нужны знания о наследственности, изменчивости и передаче признаков от родителей потомству. Именно наследование объясняет, почему выбранное свойство может появиться у следующих поколений, а изменчивость даёт материал для выбора. Без этих представлений нельзя оценить, действительно ли результат отбора устойчив.

Доминирование и рецессивность помогают объяснять, почему после скрещивания признаки распределяются у потомства не одинаково. Эти понятия позволяют понять расщепление признаков и то, почему нужное сочетание нужно искать среди нескольких растений. Дальше знания о селекции связывают с генетикой и биотехнологией.

Селекция также относится к способам повышения продуктивности сельского хозяйства. Создание сортов, подходящих к условиям выращивания, помогает получать урожай с нужными качествами. Поэтому биологические знания здесь применяют для решения практических задач.

Что запомнить

• Цель селекции растений — создание и улучшение сортов.
• Материалом для селекции служит наследственная изменчивость.
• Искусственный отбор помогает сохранять растения с нужными признаками.
• При массовом отборе выбирают группу растений, при индивидуальном — отдельные растения и проверяют их потомство.
• Гибридизация позволяет сочетать признаки разных родительских форм.
• Новый сорт необходимо испытывать и проверять на устойчивость признаков.