"Биология (изд. "Русское слово")", Данилов С.Б., Романова Н.И. и др.
Селекция создаёт и улучшает сорта растений, породы животных и штаммы микроорганизмов с нужными человеку признаками. Она опирается на наследственную изменчивость: отбираемые свойства должны передаваться потомкам. Главные методы селекции — искусственный отбор, гибридизация и мутагенез. Их сочетают, чтобы получить новые сочетания признаков, закрепить полезные изменения и повысить урожайность, устойчивость, продуктивность или жизнеспособность организмов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Селекция — наука и практическая деятельность по созданию и улучшению сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Сорт, порода или штамм должны обладать устойчивыми полезными признаками. Поэтому селекция объединяет знания о наследственности с практическим размножением организмов.
Искусственный отбор — выбор человеком организмов с нужными наследственными признаками для дальнейшего размножения. Отбирают не просто самые крупные или красивые экземпляры, а те, чьи свойства могут передаться потомкам. Этот метод позволяет постепенно изменять популяцию в желательном направлении.
Гибридизация — скрещивание организмов, различающихся по наследственным признакам, для получения потомства с новым сочетанием свойств. Например, от одного родителя можно получить устойчивость, а от другого — высокую урожайность. После скрещивания среди гибридов обязательно выбирают подходящие формы.
Мутагенез — получение наследственных изменений под действием естественных или искусственных мутагенных факторов и последующий отбор нужных форм. Мутагенами могут быть излучения или некоторые химические вещества. Метод расширяет разнообразие признаков, но полезными оказываются лишь отдельные мутации.
Селекция опирается на наследственную изменчивость, потому что отобранный признак должен передаваться потомству. Если свойство возникло только под влиянием питания, температуры или ухода, оно может исчезнуть в следующем поколении. Поэтому селекционер сравнивает не только внешний вид организма, но и результаты его размножения.
При массовом отборе из популяции выбирают группу растений или животных с желательным фенотипом, то есть внешним проявлением признаков. Их размножают совместно, не устанавливая вклад каждого организма в свойства потомков. Индивидуальный отбор точнее: потомство каждого выбранного организма выращивают отдельно и сравнивают, поэтому можно сохранить именно наиболее ценные наследственные сочетания.
Гибридизация объединяет в одном потомке гены разных родителей. Но признаки распределяются между потомками не одинаково, поэтому первое скрещивание лишь создаёт разнообразный материал для работы. Затем гибридов проверяют, отбирают подходящие экземпляры и размножают их в следующих поколениях, пока свойства не станут устойчивыми.
Инбридинг — скрещивание близкородственных организмов, например потомков общего предка. Он повышает вероятность перехода одинаковых наследственных вариантов в парное состояние и помогает закрепить нужный признак. Однако одновременно могут проявиться вредные рецессивные варианты, поэтому снижаются жизнеспособность и плодовитость; аутбридинг неродственных форм, напротив, часто повышает разнообразие и может вызвать гетерозис.
Мутагенез увеличивает число наследственных вариантов, среди которых затем ищут полезные. Полиплоидия изменяет число наборов хромосом и иногда делает растения более крупными или продуктивными. Удвоение хромосом также может восстановить плодовитость межвидового гибрида, если его хромосомы получают парных партнёров при мейозе.
Таблица помогает различать метод, его последовательность и ожидаемый результат. При разборе примера сначала определите, что именно сделал селекционер: отобрал организмы, скрестил их или вызвал мутации. Затем проверьте, как закрепляют полученные признаки.
| Метод или приём | Как проводят | Какой результат получают | Пример применения |
|---|---|---|---|
| Массовый отбор | Из популяции выбирают группу организмов с нужным фенотипом и используют их для совместного размножения. | Популяция постепенно приобретает более выраженный полезный признак. | Выбор растений пшеницы с высокой урожайностью для следующего посева. |
| Индивидуальный отбор | Выбирают отдельные организмы, а потомство каждого выращивают и оценивают раздельно. | Выявляют родителей, наиболее надёжно передающих нужное свойство. | Получение линии растений, устойчивой к засухе. |
| Внутривидовая гибридизация | Скрещивают разные сорта, породы или линии одного вида. | Объединяют полезные признаки и получают разнообразное потомство. | Скрещивание двух сортов пшеницы с разными преимуществами. |
| Отдалённая гибридизация | Скрещивают организмы разных видов или родов, если это возможно. | Получают сочетания признаков, отсутствующие у исходных форм; гибрид может быть бесплодным. | Создание гибридов культурных растений с устойчивостью дикого вида. |
| Инбридинг и аутбридинг | При инбридинге скрещивают близких родственников, при аутбридинге — неродственные формы. | Инбридинг закрепляет признаки, а аутбридинг повышает разнообразие и иногда проявляет гетерозис. | Получение чистых линий и последующее скрещивание их для продуктивного гибрида. |
| Искусственный мутагенез | На организм воздействуют мутагеном, затем выявляют и размножают полезные мутантные формы. | Расширяют наследственную изменчивость и получают новые варианты признаков. | Выведение сорта растения с устойчивостью к заболеванию. |
| Полиплоидия | Увеличивают число наборов хромосом, иногда с помощью специальных веществ. | Могут повыситься размеры и продуктивность растений или восстановиться плодовитость гибрида. | Создание крупноплодных форм и плодовитых полиплоидных гибридов. |
В популяции растений отобрали все экземпляры с наиболее высокой урожайностью и использовали их семена для следующего посева. Нужно определить метод и восстановить последовательность действий. В условии не сказано, что потомство каждого растения выращивали отдельно, поэтому речь идёт не об индивидуальном отборе.
Ответ: применён массовый отбор. Сначала выбирают группу высокоурожайных растений, затем получают от них семена, высевают их и снова отбирают лучшие растения; так признак постепенно закрепляется.
Скрестили два сорта пшеницы: один устойчив к засухе, другой отличается высокой урожайностью. Среди потомков нашли растения, сочетающие оба признака. Здесь описаны и получение потомства от разных родителей, и выбор отдельных подходящих растений.
Ответ: применены внутривидовая гибридизация и индивидуальный отбор. Гибридизация создала сочетание устойчивости к засухе и высокой урожайности, а отбор выделил нужные гибриды.
Гибрид, полученный при скрещивании разных видов, оказался бесплодным. Нужно предложить способ восстановления плодовитости и объяснить его действие. Причина бесплодия обычно связана с тем, что хромосомы разных видов не образуют правильные пары во время мейоза.
Ответ: плодовитость можно восстановить полиплоидизацией. Удвоение наборов хромосом помогает сформировать пары для мейоза, хотя результат зависит от особенностей гибрида.
Ошибка 1. Любой выбор человеком называют искусственным отбором. Так допускают ошибку, потому что забывают о главном условии: выбранные организмы должны использоваться для дальнейшего размножения. Проверьте себя вопросом: закрепляется ли признак в потомстве?
Ошибка 2. Массовый отбор путают с индивидуальным. Причина путаницы — в обоих случаях выбирают организмы с нужным фенотипом, но при массовом их потомство оценивают совместно, а при индивидуальном — по происхождению от каждого родителя. Ищите в условии слова «группа» или «потомство каждого организма».
Ошибка 3. Считают, что гибридизация сразу даёт готовый новый сорт. На самом деле после скрещивания признаки распределяются по-разному, поэтому гибридов выращивают, проверяют и отбирают в последующих поколениях. Если в решении нет этапа отбора и закрепления, оно неполное.
Ошибка 4. Любую мутацию считают полезной. Большинство мутаций нейтральны или вредны, поэтому селекционное значение имеют только найденные и закреплённые полезные изменения. Уточните, был ли после мутагенеза проведён отбор.
Для понимания селекции нужны знания о наследственности, генотипе и фенотипе, а также о комбинативной и мутационной изменчивости. Эти понятия объясняют, откуда берутся различия между организмами и почему некоторые из них передаются потомкам.
Гибридизация связана со скрещиванием, законами Менделя и закономерностями наследования признаков. Они помогают предсказать возможные сочетания свойств у потомков, хотя реальное разнообразие может быть большим.
Методы селекции применяют в сельском хозяйстве, промышленной микробиологии и биотехнологии. Благодаря им создают продуктивные сорта, породы животных и штаммы микроорганизмов с нужными свойствами.
Почему для селекции недостаточно просто выбрать самый крупный организм?
Крупный размер может зависеть не только от генотипа, но и от питания, условий выращивания или болезни. Для селекции нужно проверить, передаётся ли признак потомкам, и использовать подходящий организм для размножения.
Чем массовый отбор отличается от индивидуального?
При массовом отборе выбирают группу организмов с нужным внешним признаком и используют их вместе. При индивидуальном отборе потомство каждого выбранного организма оценивают отдельно, поэтому можно установить его наследственную ценность.
Зачем скрещивать организмы, если нужный признак уже есть у одного из родителей?
У одного родителя может быть нужный признак, а у другого — другое полезное свойство. Скрещивание создаёт потомков, у которых эти признаки могут объединиться, после чего среди них проводят отбор.
Почему межвидовые гибриды часто бывают бесплодными?
У хромосом разных видов может не быть подходящих пар для правильного расхождения в мейозе. Поэтому половые клетки гибрида не формируются нормально, и он оказывается бесплодным.
Как отличить мутагенез от обычной гибридизации?
При гибридизации новые сочетания признаков получают скрещиванием организмов. При мутагенезе наследственные изменения вызывают мутагенными факторами, а затем отбирают полезные варианты.
§ 26. Методы селекции
