"Биология", Пономарёва И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. / Под ред. Пономарёвой И.Н.
Селекция растений помогает создавать новые сорта и улучшать уже существующие: повышать урожайность, устойчивость к болезням и качество продукции. Для этого селекционеры отбирают растения с полезными признаками, проверяют наследование этих признаков и скрещивают выбранные формы. Методы работы зависят от того, как растение размножается и опыляется. Среди основных приёмов — массовый и индивидуальный отбор, искусственное скрещивание, межвидовая гибридизация и изменение числа наборов хромосом.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Селекция растений — наука о создании новых и улучшении существующих сортов, а также о закономерностях этих процессов. Она объединяет знания о наследственности и изменчивости с практической работой по получению культур с нужными свойствами. Благодаря селекции можно добиваться более высокой урожайности, устойчивости к болезням или лучшего качества продукции.
Сорт — группа культурных растений одного вида с наследственно закреплёнными признаками, отличающими её от других групп. Это не одно растение, а совокупность растений, способных передавать характерные особенности потомству. Понятие сорта нужно, чтобы описывать и сравнивать результаты селекционной работы.
Массовый отбор — выбор многих растений с нужными признаками и использование их семян для получения следующего поколения. Селекционер оценивает растения по внешним особенностям, например по размеру плодов или зёрен. Этот способ позволяет улучшать группу растений, но не показывает, какие именно признаки передаст потомство каждого экземпляра.
Гетерозис — повышенная жизнеспособность и продуктивность гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами. Гибридом называют потомство, полученное от скрещивания генетически различающихся растений. Понятие гетерозиса помогает объяснить, почему некоторые гибриды дают больший урожай или лучше переносят неблагоприятные условия.
Особенности размножения растений определяют, какие методы удобнее использовать селекционеру. Многие растения образуют большое количество семян, поэтому можно получить обширное потомство и выбрать среди него редкие удачные варианты. Самоопыление помогает сохранять наследственные особенности, перекрёстное опыление создаёт новые сочетания признаков, а вегетативное размножение позволяет копировать растение без семян.
Массовый отбор особенно полезен для улучшения перекрёстноопыляющихся культур: отбирают много растений с подходящими признаками и высевают объединённые семена. Семена от разных растений смешиваются, поэтому в следующем поколении признаки могут проявляться неодинаково. Это происходит потому, что потомство получает разные сочетания наследственных факторов, и один лишь внешний вид родителей не гарантирует одинакового результата.
При индивидуальном отборе выбирают отдельные растения и выращивают потомство каждого из них раздельно. Так селекционер может сравнить группы потомков и выяснить, передаётся ли нужный признак по наследству. Особенно важна такая проверка у самоопыляющихся культур: если признак закреплён, потомство обычно сохраняет его более устойчиво, и подходящую линию можно размножать дальше.
Для искусственного скрещивания сначала подбирают родительские формы с нужными качествами. Чтобы пыльца не оплодотворила растение самостоятельно, у материнского цветка удаляют тычинки до созревания пыльцы или иначе предотвращают самоопыление, а затем наносят пыльцу выбранного отцовского растения. Полученные семена выращивают и оценивают: так находят потомков, у которых сочетаются нужные свойства родителей.
Межвидовая гибридизация — скрещивание растений разных видов, которое может соединить признаки, редко встречающиеся вместе у одного вида. Однако такие растения бывают несовместимы: оплодотворение не происходит или гибрид оказывается бесплодным. Изменение числа наборов хромосом, то есть полиплоидия, иногда помогает преодолеть бесплодие гибридов; этот приём также может приводить к появлению новых сочетаний свойств и повышенной устойчивости.
| Метод | Как проводят | Для чего применяют | Особенность результата |
|---|---|---|---|
| Массовый отбор | Выбирают много растений с нужными признаками и объединяют их семена. | Для улучшения популяций, особенно перекрёстноопыляющихся культур. | Потомство может быть неоднородным; наследование признака у каждого растения отдельно не проверяют. |
| Индивидуальный отбор | Выбирают отдельные растения и раздельно выращивают их потомство. | Для проверки наследования признаков и отбора устойчивых линий. | Можно оценить потомство каждого растения отдельно. |
| Искусственное скрещивание | Подбирают родителей, предотвращают самоопыление и переносят пыльцу выбранной формы. | Для объединения полезных признаков разных сортов или линий. | Свойства потомков различаются; нужные сочетания отбирают и проверяют. |
| Межвидовая гибридизация | Скрещивают растения разных видов. | Для получения новых сочетаний признаков, в том числе устойчивости. | Скрещивание может быть затруднено, а гибриды — бесплодны. |
| Полиплоидия | Добиваются увеличения числа наборов хромосом в клетках растения. | Для получения растений с новыми свойствами и помощи в преодолении бесплодия некоторых гибридов. | Изменение хромосомного набора может повлиять на признаки и способность размножаться. |
Сначала определите, какие формы селекционер использует: множество растений одного сорта или отдельных родителей. Затем сравните, проверяют ли потомство по отдельности и скрещивают ли виды. По этим признакам можно отличить методы и понять, какого результата от них ожидают.
Задача 1. В посеве пшеницы нужно отобрать растения с крупными зёрнами и использовать их семена для следующего посева. Определите подходящий метод. Нужно обратить внимание, что в условии выбирают не одно растение и не проводят проверку потомства каждой особи, а собираются использовать семена от группы отобранных растений.
Ответ: подходит массовый отбор. Он позволяет увеличить долю растений с нужным признаком в следующем посеве, хотя не гарантирует, что все потомки будут одинаковыми.
Задача 2. Селекционер выбрал одно растение с устойчивостью к засухе и хочет выяснить, передаётся ли этот признак потомству. Как организовать работу? Здесь недостаточно просто собрать семена со всего участка: нужно связать потомство именно с выбранным родителем и оценить его признаки.
Ответ: потомство выбранного растения нужно вырастить отдельно и оценить в условиях, позволяющих проверить устойчивость. Если признак повторяется у потомков, это служит свидетельством его наследования, но для отбора подходящей линии проверку продолжают в следующих поколениях.
Задача 3. Нужно объединить у культурного растения высокую урожайность одного сорта и устойчивость к болезни другого. Составьте общий план селекционной работы. Важно не ожидать, что первый же гибрид обязательно получит оба нужных признака и будет стабильно передавать их потомству: сначала создают разнообразное потомство, а затем отбирают удачные растения.
Ответ: нужно скрестить выбранные сорта, затем отбирать и проверять потомство с высокой урожайностью и устойчивостью к болезни. Новый сорт получают не в момент скрещивания: требуется закрепить полезные признаки и убедиться, что они наследуются.
Ошибка — считать, что любой отбор сразу создаёт новый сорт. Отбор меняет состав потомства, но ещё не доказывает, что признаки будут устойчиво передаваться из поколения в поколение. Такое заблуждение возникает, когда результат одного посева принимают за готовый итог селекции. Проверяйте себя вопросом: оценивали ли потомство несколько поколений и подтвердили ли устойчивость признаков?
Массовый и индивидуальный отбор легко перепутать, потому что в обоих случаях сначала выбирают растения. Разница не в том, насколько заметен признак, а в том, как обращаются с семенами: при массовом отборе их объединяют, а при индивидуальном потомство каждого растения оценивают отдельно. Чтобы проверить себя, выясните, можно ли проследить, от какого конкретного растения получена каждая группа потомков.
Неверно считать, что гибрид первого поколения всегда передаёт свои преимущества потомкам. Гетерозис часто проявляется у гибридов первого поколения, но при дальнейшем размножении наследственные сочетания меняются и признаки могут расщепляться. Ошибку допускают, перенося свойства гибрида на все его будущие поколения. Уточняйте, о каком именно поколении говорится и проверяли ли его потомство.
Межвидовую гибридизацию нельзя считать простым и всегда успешным скрещиванием. Разные виды могут оказаться несовместимыми, а полученный гибрид — бесплодным, поэтому иногда нужны дополнительные приёмы. Ошибка возникает, если не учитывать различия между организмами и условия размножения. Проверьте себя: получено ли жизнеспособное потомство и способно ли оно размножаться?
Для понимания селекции нужны знания о наследственности и изменчивости, генотипе и фенотипе, а также о размножении растений. Закономерности наследования объясняют, почему потомки могут сохранять признаки родителей или отличаться от них. Связь с темой хромосом особенно заметна при полиплоидии: меняется число наборов хромосом, что может повлиять на свойства растения. Селекция применяется в сельском хозяйстве и помогает улучшать культурные растения, не забывая о значении сохранения биоразнообразия.
Чем сорт отличается от отдельного растения?
Сорт — это группа растений одного вида, у которых наследственно закреплены общие признаки. Отдельное растение является лишь одним представителем этой группы и может отличаться от других.
Почему растения удобно использовать для селекционных опытов?
Многие растения дают много семян, поэтому селекционер может получить большое потомство и выбрать среди него подходящие экземпляры. Растения также могут самоопыляться, перекрёстно опыляться или размножаться вегетативно, что позволяет применять разные способы работы.
Чем массовый отбор отличается от индивидуального?
При массовом отборе выбирают много растений, а их семена обычно объединяют для посева. При индивидуальном отборе потомство каждого выбранного растения выращивают и оценивают отдельно.
Почему гибриды первого поколения могут быть более продуктивными?
У гибридов первого поколения могут сочетаться полезные наследственные особенности разных родительских форм. Повышенную жизнеспособность и продуктивность таких гибридов называют гетерозисом; при дальнейшем размножении преимущества не обязательно сохраняются.
Как селекционеры получают растения с признаками разных видов?
Для этого проводят межвидовую гибридизацию — скрещивают растения разных видов. Такое скрещивание бывает затруднено несовместимостью форм, а полученное потомство может быть бесплодным; в некоторых случаях применяют приёмы изменения числа наборов хромосом.
§ 28. Особенности селекции растений
