§66. Селекция как процесс и наука

Определения и обозначения

Селекция — наука о создании и совершенствовании пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов, а также практическая работа по их получению. Иными словами, человек направленно изменяет и отбирает организмы, чтобы усилить полезные свойства. Это понятие охватывает и знания о закономерностях наследования, и действия селекционера.

Искусственный отбор — целенаправленный выбор человеком особей с нужными наследственными признаками для размножения. Отобранные организмы становятся родителями следующего поколения. Такой выбор полезен только тогда, когда признак может передаваться потомству и его удаётся закреплять.

Сорт, порода и штамм — группы организмов, созданные или поддерживаемые человеком и отличающиеся наследуемыми признаками. Сорт объединяет растения, порода — животных, штамм — микроорганизмы. Эти понятия помогают назвать результат селекции с учётом того, к какой группе организмов он относится.

Гибридизация — скрещивание организмов, различающихся по наследственным признакам, для получения потомства с новым сочетанием свойств. Например, потомок может унаследовать продуктивность от одного родителя, а устойчивость — от другого. Гибридизация создаёт разнообразие, из которого затем можно отбирать подходящие организмы.

Как это устроено

Селекция опирается на наследственную изменчивость, потому что отобранное свойство должно перейти от родителей к потомкам. Если растение выросло крупнее только благодаря обильному поливу, его потомство без такого ухода не обязательно будет крупным. Такой признак нельзя надёжно закрепить одним лишь размножением. Поэтому селекционер выясняет, наследуется ли нужное различие.

Работа начинается с постановки цели: нужно решить, какие свойства следует улучшить. Учитывают хозяйственную ценность признака, например урожайность или молочную продуктивность, но также устойчивость к болезням и приспособленность к условиям выращивания. Эти качества могут сочетаться не всегда: очень продуктивный организм может оказаться уязвимым к засухе. Чёткая цель помогает выбрать исходные формы и оценивать потомство по подходящим критериям.

Селекционный процесс обычно включает несколько связанных этапов: подбор исходных форм, получение потомства, отбор лучших особей, их размножение и проверку признаков. Отбор не заканчивается в момент, когда найден организм с желаемым свойством. Нужно проследить, сохраняется ли оно у потомков, иначе результат может оказаться случайным или ненаследственным. Проверка в следующих поколениях показывает, удалось ли закрепить нужные качества.

Для создания новых форм сочетают искусственный отбор, скрещивание и другие способы получения наследственной изменчивости. Скрещивание объединяет признаки родителей, а отбор помогает сохранить подходящие сочетания. Однако потомки различаются между собой, поэтому селекционеру приходится сравнивать множество вариантов. Другие способы изменчивости могут предоставить новые наследственные варианты, но полезность каждого из них также проверяют.

Селекция как практический процесс направлена на создание конкретной формы организма — например, сорта растения с заданными свойствами. Селекция как наука изучает, почему признаки наследуются и как изменчивость влияет на результат, а также разрабатывает методы работы. Научные знания позволяют выбирать более эффективную последовательность действий и объяснять, почему одни способы дают нужный результат, а другие — нет. Поэтому практика создаёт новые формы, а наука помогает делать это обоснованно.

Основные результаты селекции

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, к какой группе организмов относится объект. Затем сопоставьте её с названием результата селекции: растения — сорт, животные — порода, микроорганизмы — штамм. Примеры признаков показывают возможную цель отбора, но не являются единственными вариантами.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к какому результату селекции относятся высокоурожайная пшеница, молочная корова и культура бактерий, продуцирующая антибиотик.

1. Установите, к какой группе организмов относится каждый объект: пшеница — растение, корова — животное, бактерии — микроорганизмы.
2. Сопоставьте группы с терминами: растениям соответствует сорт, животным — порода, микроорганизмам — штамм.
3. Признак высокой урожайности или способности производить антибиотик указывает на полезное свойство, но название результата определяет именно группа организмов.

Ответ: высокоурожайная пшеница — сорт, молочная корова — представитель породы, культура бактерий — штамм.

Задача 2. Составьте последовательность действий селекционера, который хочет получить растения с крупными плодами и устойчивостью к засухе.

1. Сначала сформулируйте цель и найдите исходные растения: одни должны иметь крупные плоды, другие — наследственную устойчивость к засухе.
2. Скрестите подходящие формы, чтобы получить потомство с новыми сочетаниями родительских признаков. Одного скрещивания недостаточно: потомки будут различаться.
3. Отберите среди потомства растения, у которых сочетаются оба нужных свойства, и размножьте их.
4. Проверьте в следующих поколениях, сохраняются ли крупные плоды и засухоустойчивость. Если признаки передаются потомкам, продолжайте отбор и закрепление подходящего сочетания.

Ответ: подобрать исходные формы, скрестить их, отобрать потомство с обоими признаками, размножить и проверить наследование признаков в следующих поколениях.

Задача 3. Объясните, почему отбор растений с крупными плодами не приведёт к созданию нового сорта, если признак вызван только условиями выращивания.

1. Сам по себе крупный плод ещё не доказывает, что растение обладает наследственной особенностью: размер может зависеть от питания, полива или освещения.
2. Если потомки растут в одинаковых условиях, но крупные плоды у них не повторяются, значит, исходное различие было связано со средой, а не передавалось по наследству.
3. Без наследуемого признака отбор не сможет закрепить его в поколениях. Поэтому нужно проверить потомство и отбирать только растения, чьи свойства сохраняются при размножении.

Ответ: ненаследственное влияние среды не передаётся потомкам, поэтому одного выбора растений с крупными плодами недостаточно для создания сорта.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любой выбор человеком искусственным отбором. Так думают, потому что само слово «отбор» воспринимается как простое выделение подходящих особей. Селекционным он становится, когда выбранные организмы используют для размножения и закрепления наследственных признаков. Проверьте себя: приводят ли действия к получению и оценке потомства?

Ошибка — путать сорт, породу и штамм. Их названия могут казаться взаимозаменяемыми, ведь все три обозначают группы организмов с общими свойствами. Различать их нужно прежде всего по группе организмов: растения, животные или микроорганизмы. Если сомневаетесь, сначала назовите организм, а затем выберите термин.

Ошибка — считать, что любой внешний признак наследуется. Внешние различия заметны сразу, поэтому их легко принять за наследственные особенности, хотя они могут быть следствием условий среды. Сравните потомство в одинаковых условиях: сохранение свойства в следующих поколениях служит основанием считать его наследуемым. Если оно исчезает, отбор по этому признаку не закрепит его.

Ошибка — ожидать, что одно скрещивание сразу создаст готовую породу или сорт. Скрещивание даёт потомство с разными сочетаниями признаков, а не автоматически подходящую группу. Нужно отобрать нужных особей, проверить свойства их потомства и продолжать размножение подходящих организмов. Для самопроверки спросите: подтверждена ли устойчивость признаков в следующих поколениях?

Связь с другими темами

Для понимания селекции нужны знания о наследственности и изменчивости, включая мутационную и комбинативную изменчивость, а также о естественном отборе. Эти понятия объясняют, откуда появляются различия между организмами и почему одни из них передаются потомству.

Дальше тема связана с методами селекции: гибридизацией, полиплоидией, искусственным мутагенезом и биотехнологией. Они помогают получать наследственные варианты, которые затем оценивают и отбирают.

Искусственный отбор связан с эволюцией, поскольку в обоих случаях используется наследственная изменчивость. Различие в направлении отбора: в селекции его задаёт человек и ориентирует на хозяйственно полезные признаки, а естественный отбор зависит от условий среды.

Что запомнить

• Селекция — наука и практическая деятельность по созданию и улучшению форм организмов.
• Основой селекции служит наследственная изменчивость.
• Искусственный отбор проводится человеком целенаправленно.
• Сорт получают у растений, породу — у животных, штамм — у микроорганизмов.
• Скрещивание создаёт новые сочетания наследственных признаков.
• Полученное потомство необходимо отбирать и проверять в последующих поколениях.
• Селекционный процесс направлен на закрепление нужных человеку признаков.