3.18. Селекция: основные методы и достижения I

Определения и обозначения

Селекция — наука о методах создания и улучшения сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Она опирается на знания о наследственности и изменчивости. Селекция нужна, чтобы получать организмы с признаками, полезными человеку.

Сорт, порода и штамм — группы организмов одного вида с наследственно закреплёнными признаками, полученные и поддерживаемые человеком. Сорт относится к культурным растениям, порода — к домашним животным, штамм — к микроорганизмам. Эти понятия помогают называть и различать результаты селекционной работы.

Искусственный отбор — выбор человеком организмов с нужными признаками для получения потомства. Человек решает, какие особи будут размножаться, а какие — нет. Так желательные свойства получают больше шансов сохраниться в следующих поколениях.

Гибридизация — скрещивание организмов, различающихся по одному или нескольким признакам, чтобы объединить их свойства в потомстве. Гибридами называют организмы, полученные в результате такого скрещивания. Метод позволяет соединять качества исходных форм, после чего подходящее потомство отбирают.

Как это устроено

Селекция удовлетворяет практические потребности человека: например, нужны растения с хорошим урожаем, животные с высокой продуктивностью, а микроорганизмы — с полезными для производства свойствами. Поэтому сначала определяют, какое качество требуется улучшить, а затем выбирают исходные организмы и способ работы. Признак оценивают не сам по себе, а с учётом задачи: важны и его выраженность, и способность сохраняться в потомстве. Результат селекции — не просто отдельная удачная особь, а группа с наследственно закреплёнными свойствами.

Материалом для селекции служит наследственная изменчивость — различия организмов, которые могут передаваться потомству. Если все особи одинаковы по нужному качеству, отбирать среди них не из чего; различия дают возможность выбрать лучшие варианты. Но заметная особенность не всегда наследуется: она может быть связана с условиями среды. Поэтому селекционер выясняет, сохраняется ли признак у потомков, прежде чем использовать особь для размножения.

При массовом отборе из популяции выбирают группу организмов с желательными признаками и используют их для размножения. Такой подход удобен, когда важно улучшить популяцию в целом и нет необходимости отдельно проверять каждую особь. Однако внешний вид отобранной группы не показывает точно, насколько надёжно признак передаётся по наследству. Поэтому массовый отбор не позволяет так же тщательно оценить наследственные качества отдельных организмов.

При индивидуальном отборе рассматривают каждую особь отдельно и проверяют её потомство. Если признак проявляется у потомков, это служит основанием считать его наследуемым и выбрать родителя для дальнейшего размножения. Проверка особенно нужна, когда внешние признаки организма могли сформироваться под влиянием условий среды. Метод требует больше времени и наблюдений, зато помогает точнее установить, какие особи передают нужные качества.

Скрещивание позволяет соединять признаки разных исходных организмов, поэтому селекционер подбирает родительские формы с дополняющими свойствами. Но наследование не означает, что каждый гибрид получит именно желательное сочетание: потомство может различаться. По этой причине после скрещивания оценивают полученных организмов и оставляют для дальнейшей работы наиболее подходящих. Так гибридизация создаёт новые сочетания, а отбор помогает найти нужные среди них.

Основные методы селекции

Сначала определите, кого оценивают: группу организмов или отдельные особи вместе с их потомством. Если задача состоит в соединении качеств разных исходных форм, речь идёт о гибридизации. Методы могут сочетаться: после скрещивания отбирают потомство с нужными признаками.

Разбор задач

Выбор группы растений

В популяции растений выбирают самые крупные и здоровые экземпляры, а их семена высевают вместе. Определите метод отбора. Чтобы ответить, обратите внимание не только на признаки выбранных растений, но и на то, проверяют ли отдельно потомство каждой особи. В условии указано, что семена высевают вместе.

1. Установим, что именно отбирает селекционер: не одного родителя для отдельной проверки, а несколько растений с подходящими признаками.
2. Проверим, проводится ли оценка потомства каждого растения отдельно. Семена смешивают, поэтому установить вклад каждой особи нельзя.
3. Сопоставим описание с методом, при котором отбирают группу организмов и используют её для размножения.

Ответ: применён массовый отбор. Решающий признак — семена выбранных растений высевают вместе, не сравнивая потомство каждой особи отдельно. Если бы потомство выращивали и оценивали раздельно по родителям, это указывало бы на индивидуальный отбор.

Оценка потомства отдельных растений

Селекционер выращивает потомство от нескольких отдельных растений и сравнивает его признаки, чтобы выбрать родителя для дальнейшего размножения. Какой метод применён? Важно выяснить, изучают ли только внешний вид исходных растений или прослеживают, какие свойства проявляются у их потомков. Условие говорит о раздельном сравнении потомства отдельных особей.

1. Отметим, что исходные растения рассматривают по одному, а не выбирают общую группу для совместного размножения.
2. Установим, что сравнивают именно потомство каждого растения. Это позволяет связать проявление признака с конкретным родителем.
3. Сделаем вывод по основному признаку метода: индивидуальный отбор включает проверку потомства выбранных особей.

Ответ: применён индивидуальный отбор. Селекционер оценивает потомство отдельных растений и выбирает родителя, признаки которого проявляются у потомков. Если бы выбрали группу растений и высеяли их семена вместе, это был бы массовый отбор.

Сочетание урожайности и устойчивости к засухе

У одного сорта растений высокая урожайность, но низкая устойчивость к засухе; у другого — наоборот. Нужно предложить общий план получения растений с обоими признаками. В задаче речь идёт о сочетании полезных свойств, уже имеющихся у разных исходных форм. Поэтому одного выбора внешне подходящего растения недостаточно: потребуется получить потомство и проверить его.

1. Выберем для скрещивания исходные формы: первую — как источник высокой урожайности, вторую — как источник устойчивости к засухе.
2. Проведём их гибридизацию, чтобы в потомстве могли появиться новые сочетания наследственных признаков.
3. Оценим гибридное потомство по обоим качествам и отберём растения, у которых одновременно проявляются высокая урожайность и устойчивость к засухе. Затем проверим передачу этих признаков потомкам.

Ответ: скрестить два сорта, затем отбирать и проверять потомство по обоим признакам. Нельзя заранее считать, что нужное сочетание будет у каждого гибрида. Оценка потомства нужна, чтобы найти подходящие растения и выяснить, закреплены ли их качества наследственно.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что селекция только отбирает уже существующие организмы. Так думают, потому что отбор заметнее всего: человек действительно выбирает особей с нужными качествами. Но скрещивание и отбор позволяют получать и находить новые сочетания наследственных признаков; проверьте себя вопросом, использовали ли разные исходные формы.

Ошибка — путать массовый и индивидуальный отбор. В обоих случаях человек выбирает организмы, поэтому различие может казаться несущественным. Проверьте, оценивают ли потомство конкретной особи: такая проверка характерна для индивидуального отбора, а выбор группы без раздельной оценки — для массового.

Ошибка — считать, что любой заметный у родителя признак обязательно передастся потомству. Причина в том, что внешний вид может зависеть не только от наследственности, но и от условий среды. Чтобы проверить себя, спросите, наблюдали ли признак у потомков; при индивидуальном отборе это устанавливают именно так.

Ошибка — считать гибридизацию гарантией желаемого результата. Скрещивание создаёт потомство с разными сочетаниями признаков, поэтому подходящий гибрид может встретиться не всегда. Проверьте вывод: после скрещивания в плане селекционной работы обязательно должна быть оценка и отбор потомства.

Связь с другими темами

Чтобы понять селекцию, нужно знать, что такое наследственная изменчивость, генотип и фенотип. Генотип — совокупность наследственной информации организма, а фенотип — проявившиеся признаки, которые формируются под влиянием генотипа и условий среды. Различие между ними помогает понять, почему внешний вид родителя сам по себе не доказывает, что признак передастся потомкам.

Методы селекции помогают разбираться в генетике и происхождении селекционных достижений. Они также связаны с практическим применением биотехнологий, где используют организмы и их свойства для решения задач человека. Понимание отбора и скрещивания позволяет объяснить, как выбирают исходный материал и проверяют полученное потомство.

Что запомнить

• Селекция создаёт и улучшает сорта растений, породы животных и штаммы микроорганизмов.
• Основа селекции — наследственная изменчивость организмов.
• При искусственном отборе решение о размножении особей принимает человек.
• Массовый отбор проводят по группе организмов, индивидуальный — с оценкой потомства отдельных особей.
• Гибридизация объединяет наследственные признаки разных исходных форм.
• После скрещивания потомство отбирают по нужным признакам.