§ 25. Основы селекции

Определения и обозначения

Селекция — наука о создании и улучшении сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Она использует наследственную изменчивость и направленный отбор. Селекция повышает урожайность, продуктивность, устойчивость организмов и помогает получать нужные вещества.

Сорт — группа культурных растений одного вида с наследственно закреплёнными признаками, созданная человеком. Например, растения сорта могут отличаться крупными плодами или устойчивостью к засухе. Это понятие нужно, чтобы обозначать результат селекции растений.

Порода — группа домашних животных одного вида с наследственно закреплёнными признаками, созданная человеком. Животные одной породы имеют общий набор полезных особенностей, например высокую молочную продуктивность. Термин помогает отличать селекционные группы животных от случайных разновидностей.

Штамм — группа микроорганизмов одного вида с определёнными наследственными свойствами, используемая человеком. Штаммы могут вырабатывать антибиотики, ферменты или другие полезные вещества. Поэтому их применяют в медицине, пищевой промышленности и биотехнологии.

Как это устроено

Селекционная работа опирается на наследственную изменчивость, потому что без различий между организмами выбирать было бы не из чего. Изменчивость создаёт разные варианты признаков, а наследственность позволяет передать часть этих вариантов потомкам. Селекционер оставляет организмы с полезными свойствами и проверяет, сохраняются ли они в следующем поколении.

При искусственном отборе человек сам задаёт критерии размножения, например размер плодов, устойчивость к болезни или количество молока. При массовом отборе выбирают группу подходящих особей, поэтому оценка потомства каждой из них отдельно не проводится. При индивидуальном отборе работу ведут с конкретными организмами и сравнивают потомство от каждого, что позволяет точнее выявить наследуемые признаки.

Гибридизация — скрещивание организмов, различающихся по наследственным признакам. Её проводят, чтобы соединить в потомстве свойства разных родительских форм, например устойчивость одной линии и высокую урожайность другой. Результат не бывает полностью предсказуемым, поэтому среди гибридов находят нужные сочетания и затем отбирают лучшие растения или животных.

Близкородственное скрещивание помогает закрепить признаки, потому что у родственников много общих генов и потомство становится более однородным. Однако вместе с полезными могут проявиться вредные рецессивные признаки, из-за чего снижается жизнеспособность. При скрещивании неродственных форм иногда возникает гетерозис — повышенная жизнеспособность и продуктивность гибридов первого поколения.

Метод выбирают с учётом биологии группы организмов, поскольку одинаковая схема не подходит всем. У растений и микроорганизмов можно вызвать новые наследственные изменения искусственным мутагенезом, используя специальные воздействия. У животных потомство обычно малочисленно и развивается медленнее, поэтому особенно важны индивидуальный отбор, учёт происхождения и оценка потомков.

Основные методы селекции и их применение

Таблицу удобно читать от метода к его цели: сначала определите, что делает селекционер, затем выясните, какой результат он получает. Последний столбец напоминает, что у каждого способа есть ограничения. Например, после мутагенеза или гибридизации всё равно требуется отбор подходящих организмов.

Разбор задач

Задача 1

В группе растений выбирают экземпляры с наиболее крупными плодами и собирают их семена для посева. Нужно определить метод отбора. В условии говорится о нескольких растениях сразу, но о проверке потомства каждого растения отдельно не сообщается.

1. Найдём признак, по которому идёт выбор: это крупные плоды.
2. Определим объект отбора: селекционер выбирает группу растений, а не одну особь с отдельной родословной.
3. Сравним описание с определениями методов: выбор группы без раздельной проверки потомства соответствует массовому отбору.

Ответ: применён массовый искусственный отбор. Семена отобранных растений используют вместе, поэтому вклад каждой особи в результат отдельно не оценивают.

Задача 2

Селекционер скрещивает две линии растений: одна устойчива к засухе, другая даёт крупные плоды. Нужно объяснить цель скрещивания и дальнейшую работу. Одного факта скрещивания недостаточно, поскольку признаки родителей могут сочетаться у потомков по-разному.

1. Установим полезные свойства родителей: устойчивость к засухе и крупноплодность.
2. Определим цель гибридизации: получить потомков, в которых соединятся оба признака.
3. После скрещивания сравним гибриды и оставим те, у которых нужное сочетание проявилось лучше.
4. Проверим отобранные формы по потомству, чтобы выяснить, наследуются ли полезные свойства.

Ответ: скрещивание проводят для объединения признаков двух линий. Затем среди потомков проводят искусственный отбор и проверяют устойчивость и размер плодов в следующих поколениях.

Задача 3

При скрещивании двух неродственных линий гибриды первого поколения оказались продуктивнее родителей. Нужно назвать явление и объяснить значение поколения. Повышение продуктивности у гибридов связано не просто с фактом скрещивания, а с особенностями сочетания наследственных факторов.

1. Сравним гибриды с родительскими формами: гибриды жизнеспособнее или продуктивнее.
2. Уточним поколение: речь идёт о первом поколении, поэтому это проявление гетерозиса.
3. Учтём ограничение: при дальнейшем размножении сочетания генов изменяются, и эффект может уменьшиться.

Ответ: наблюдается гетерозис — повышенная жизнеспособность или продуктивность гибридов первого поколения. Чтобы повторить результат, родительские линии часто скрещивают заново, а не рассчитывают на его неизменное сохранение.

Типичные ошибки

Сорт, породу и штамм иногда считают взаимозаменяемыми понятиями, потому что все они обозначают результаты отбора. На самом деле сорт относится к растениям, порода — к домашним животным, а штамм — к микроорганизмам. Проверяйте себя вопросом: о какой группе организмов говорится?

Искусственный отбор путают с естественным, поскольку в обоих случаях одни организмы оставляют больше потомков. Ошибка возникает, если забыть, кто задаёт критерии: при искусственном отборе это человек. Если признак выбран по хозяйственной цели, перед вами искусственный отбор.

Иногда считают, что любое скрещивание сразу даёт нужный результат. На деле признаки распределяются между потомками по-разному, поэтому гибридизацию дополняют отбором и проверкой наследования. Уточните, что именно делают с потомством после скрещивания.

Близкородственное скрещивание принимают за безусловно полезное, а гетерозис — за эффект, который навсегда сохраняется у всех поколений. Родство может закрепить признаки, но также проявить вредные рецессивные гены, а гетерозис особенно характерен для первого поколения. Всегда учитывайте и пользу метода, и его ограничение.

Связь с другими темами

Для понимания селекции нужны знания о наследственности и изменчивости: первая сохраняет признаки, а вторая создаёт различия между организмами. Без этого невозможно объяснить, почему отбор может менять свойства потомства. Эти понятия образуют основу всей селекционной работы.

Митоз, мейоз и оплодотворение объясняют образование потомков и передачу им генов. Генетические закономерности помогают понять, почему после скрещивания признаки распределяются неодинаково. Поэтому знания о размножении нужны для объяснения гибридизации и отбора.

Методы селекции используют в растениеводстве, животноводстве, сельском хозяйстве и биотехнологии. Они позволяют получать урожайные сорта, продуктивные породы и полезные штаммы микроорганизмов. Дальше эти знания помогают разбирать практическое применение наследственной изменчивости.

Что запомнить

• Селекция создаёт и улучшает сорта растений, породы животных и штаммы микроорганизмов.
• Материал для селекции даёт наследственная изменчивость.
• При искусственном отборе человек выбирает организмы по полезным признакам.
• Гибридизация позволяет сочетать признаки разных родительских форм.
• Близкородственное скрещивание может закреплять признаки, но также снижать жизнеспособность потомства.
• Гетерозис — повышенная жизнеспособность или продуктивность гибридов первого поколения.
• Методы селекции подбирают с учётом особенностей группы организмов.