§ 31. Многообразие методов селекции

Определения и обозначения

Селекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Эти объекты различаются тем, к какой группе организмов относятся: животным, культурным растениям или микроорганизмам. Селекционеру важно учитывать особенности объекта, потому что способы его размножения и оценки признаков могут быть разными. Цель работы — получить наследуемые свойства, полезные человеку.

Порода — созданная человеком группа домашних животных с наследственно закреплёнными признаками. Животных одной породы распознают по общим особенностям внешнего строения, продуктивности и поведения, которые устойчиво передаются потомству. Одного сходства недостаточно: признак должен наследоваться. Это позволяет отличать породу от случайно похожей группы животных.

Сорт — созданная человеком группа культурных растений с наследственно закреплёнными хозяйственно ценными признаками. К ним могут относиться урожайность, вкус плодов или устойчивость к неблагоприятным условиям. Растения сорта должны сохранять характерные свойства при размножении. Понятие применяют именно к культурным растениям.

Штамм — культура микроорганизмов с определёнными наследственными свойствами, используемая в производстве или исследованиях. Например, свойства штамма могут быть важны для получения нужного вещества. Его оценивают по наследуемым признакам микроорганизмов и результатам их применения. Так понятие «штамм» обозначает объект селекции среди микроорганизмов.

Как это устроено

Селекционная работа начинается с постановки цели, потому что без неё нельзя понять, какие организмы считать подходящими. Если требуется повысить урожайность, оценивают количество и качество урожая, а при выведении засухоустойчивого растения проверяют его развитие при недостатке воды. Признак должен быть измеримым или хотя бы надёжно распознаваемым. Только после этого выбирают объект и метод работы.

Отбор позволяет оставить для размножения организмы с желательными признаками, а затем получить от них потомство. При массовом отборе выбирают группу особей по заметным свойствам, не прослеживая отдельно потомство каждой из них. Такой способ удобен, когда признак можно оценить непосредственно у большого числа организмов. Индивидуальный отбор устроен иначе: потомство каждой выбранной особи выращивают и оценивают отдельно, чтобы выяснить, передаётся ли признак по наследству.

Гибридизация — скрещивание организмов, при котором потомство получает наследственные особенности обоих родителей. Она нужна, когда ценные признаки есть у разных организмов и селекционер хочет соединить их в одной форме. Пары подбирают не случайно: учитывают их свойства и вероятность получить нужное сочетание. Затем проверяют гибридов и их потомство, потому что желательные качества могут проявиться не у всех и не обязательно сохраняются в следующих поколениях.

Близкородственное скрещивание проводят между родственными организмами, чтобы повысить сходство потомства и закрепить нужные признаки. Это может помочь получить более однородную группу, однако у родственников могут быть общие скрытые вредные наследственные особенности. При таком скрещивании они чаще проявляются у потомков. Поэтому селекционер наблюдает за жизнеспособностью и другими свойствами потомства, а не оценивает только сходство с родителями.

Отдалённая гибридизация и искусственный мутагенез расширяют наследственное разнообразие, когда привычного набора признаков недостаточно. При отдалённой гибридизации скрещивают организмы, далеко отстоящие друг от друга по родству, например культурное растение и его дикого родственника. Такое скрещивание может быть трудным, а гибриды иногда оказываются бесплодными. При мутагенезе наследственные изменения вызывают воздействием специальных факторов, но их направление заранее неизвестно; поэтому полученные организмы обязательно проверяют и отбирают.

Методы селекции и их применение

Сначала определите, что именно нужно получить, а затем найдите в таблице метод, который помогает решить эту задачу. Сравните не только назначение методов, но и их ограничения. После применения любого метода результат проверяют по признакам и потомству.

Разбор задач

В каждой задаче сначала выделите объект селекции и признак, который требуется получить или сохранить. Затем выясните, нужно ли оценивать группу организмов или наследование свойства от конкретной особи. Наконец, проверьте, нет ли ограничений выбранного метода.

В популяции растений нужно сохранить семена от нескольких экземпляров с наиболее крупными плодами. Определите подходящий метод и объясните выбор. В условии речь идёт о нескольких растениях, которые уже заметно отличаются размером плодов. О потомстве каждого отдельного растения пока ничего выяснять не требуется.

1. Найдите цель: оставить семена растений с крупными плодами.
2. Определите, что выбирают несколько экземпляров, а не одну особь с проверкой потомства.
3. Соотнесите это с массовым отбором, при котором сохраняют группу организмов по заметному признаку.

Подходящий метод — массовый отбор. Семена собирают с нескольких растений, у которых плоды крупнее, чем у остальных. Чтобы убедиться, что признак полезен для дальнейшей селекции, можно затем оценить растения, выросшие из этих семян.

Селекционер хочет выяснить, передаёт ли отдельное растение потомству устойчивость к засухе. Как организовать отбор? Здесь важно не только увидеть устойчивость у выбранного растения, но и проверить, появится ли она у его потомков. Поэтому простого выбора по внешнему признаку недостаточно. Условие указывает на индивидуальную оценку наследования.

1. Выберите отдельные растения, проявляющие устойчивость к засухе.
2. Получите потомство от каждого растения и выращивайте его отдельно, чтобы не смешать результаты.
3. Сравните потомство в одинаковых условиях засухи и оцените, насколько устойчивость проявляется у каждого семейства.

Нужно использовать индивидуальный отбор. Селекционер сравнивает потомство разных выбранных растений, а не делает вывод только по родителю. Для дальнейшего размножения оставляют особей, чьё потомство устойчиво к засухе.

Нужно получить растение, сочетающее ценный признак культурного сорта с устойчивостью дикого родственника. Какой метод выбрать и что учитывать? Признаки находятся у организмов, которые различаются по родству, поэтому обычный отбор внутри одного сорта не объединит их. Потребуется попытаться скрестить эти формы. Успех нельзя считать гарантированным заранее.

1. Определите источники признаков: культурный сорт и дикий родственник.
2. Выберите отдалённую гибридизацию, поскольку скрещивают далеко родственные формы.
3. Проверьте, получилось ли скрещивание, и оцените гибридов по обоим нужным признакам.
4. Изучите способность гибридов размножаться и передавать признаки потомству.

Метод — отдалённая гибридизация с последующим отбором подходящих гибридов. Нужно учитывать, что скрещивание может быть затруднено, а потомство — бесплодным. Даже при получении плодовитых гибридов нужное сочетание признаков придётся проверять в последующих поколениях.

Типичные ошибки

Ошибка — считать отбор и гибридизацию одним методом. Отбор сохраняет организмы, у которых уже есть нужные признаки, а гибридизация сочетает наследственные особенности родителей. Путаница возникает потому, что оба метода могут участвовать в одной селекционной работе. Проверьте себя вопросом: скрещивают ли организмы или выбирают лучших из имеющихся?

Ошибка — думать, что любой гибрид сразу обладает нужным сочетанием признаков. Наследственные особенности родителей распределяются у потомков по-разному, поэтому желательные свойства могут оказаться не у всех. Это заблуждение появляется, если воспринимать скрещивание как гарантию результата. Проверьте, оценивают ли гибридов и их потомство, а затем оставляют ли подходящих особей.

Ошибка — путать сорт, породу и штамм. Эти термины относятся соответственно к культурным растениям, домашним животным и микроорганизмам. Их смешивают, когда запоминают только общую мысль о созданной человеком группе. Для проверки соотнесите каждый термин с организмом: растение — сорт, животное — порода, микроорганизм — штамм.

Ошибка — считать искусственный мутагенез способом вызвать именно нужную мутацию. Изменения возникают случайно, поэтому воздействие не гарантирует конкретного полезного результата. Путаница появляется из-за слова «искусственный»: оно указывает на вмешательство человека, но не на заданное направление изменений. Проверьте себя: если нельзя заранее указать получившуюся мутацию, после воздействия необходим отбор.

Связь с другими темами

Для понимания селекции нужны знания о наследственности и изменчивости, генотипе и фенотипе, а также о размножении организмов. Генотип — наследственная основа организма, а фенотип — проявляющиеся признаки, которые можно наблюдать. Генетика объясняет, почему признаки потомства зависят от наследственной информации родителей и как результаты скрещивания могут различаться. Эти знания пригодятся при изучении биотехнологии, сельского хозяйства и практического использования микроорганизмов.

Что запомнить

• Селекция создаёт и улучшает породы, сорта и штаммы.
• Метод выбирают в соответствии с целью и объектом селекции.
• Массовый отбор основан на выборе группы организмов по признаку.
• При индивидуальном отборе оценивают потомство конкретных особей.
• Гибридизация объединяет наследственные особенности родителей.
• Мутагенез расширяет наследственное разнообразие, но не задаёт заранее полезное изменение.
• Новые формы проверяют на наследуемость и хозяйственную ценность признаков.