"Биология", Сивоглазов В.И., Каменский А.А., Сарычева Н.Ю. и др.
Селекция использует наследственную изменчивость организмов, чтобы получать полезные для человека формы. Учёные отбирают особей с нужными признаками, скрещивают их или вызывают новые наследственные изменения, а затем проверяют потомство. Так создают породы животных, сорта растений и штаммы микроорганизмов. Главные условия успеха — наличие наследственных вариантов, правильный выбор методов и проверка того, сохраняется ли полезный признак в ряду поколений.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Искусственный отбор — выбор человеком особей с нужными наследственными признаками для размножения. Он нужен, чтобы полезные свойства чаще встречались в следующих поколениях. Например, из нескольких животных оставляют тех, которые дают больше молока.
Гибридизация — скрещивание организмов, различающихся по одному или нескольким признакам, для получения потомства с новыми сочетаниями свойств. Этот метод помогает соединить признаки двух исходных форм. Однако среди гибридов ещё нужно найти и отобрать наиболее подходящих потомков.
Порода, сорт и штамм — созданные человеком группы животных, растений и микроорганизмов соответственно, обладающие закреплёнными наследственными признаками. Порода используется для животных, сорт — для растений, а штамм — для микроорганизмов. Такое различие показывает, с каким объектом работает селекционер.
Мутагенез — получение наследственных изменений под воздействием физических или химических мутагенов с последующим отбором полезных вариантов. Мутаген не создаёт заранее заданный признак, а лишь увеличивает число наследственных вариантов. Поэтому после обработки обязательно проверяют большое количество организмов.
Наследственная изменчивость служит исходным материалом для селекции, потому что различия в генотипе могут передаваться потомкам. Если признак возник только из-за питания, температуры или освещения, он относится к модификационной изменчивости и обычно исчезает при смене условий. Поэтому селекционер отбирает не просто необычных особей, а тех, чьи свойства сохраняются у потомства.
Искусственный отбор позволяет усиливать полезный признак постепенно. В каждом поколении выбирают особей, у которых он выражен сильнее или сочетается с другими нужными свойствами, и используют их для размножения. Через ряд поколений доля подходящих наследственных вариантов увеличивается, а группа становится более однородной.
Гибридизация создаёт новые сочетания генов, потому что потомок получает наследственный материал от двух родителей. Это особенно полезно, когда одна форма обладает высокой урожайностью, а другая — устойчивостью к засухе или болезни. После скрещивания признаки распределяются по-разному, поэтому среди гибридов проводят отбор и проверяют свойства следующих поколений.
Если естественной изменчивости недостаточно, применяют полиплоидию, мутагенез и другие способы её расширения. Полиплоидия изменяет число наборов хромосом и у растений может привести к крупным плодам, увеличению размеров органов или повышенной устойчивости. При мутагенезе используют физические и химические мутагены, но полезный результат заранее не гарантирован: его находят среди множества вариантов.
Задачи селекции зависят от особенностей объекта. У животных учитывают продуктивность, здоровье, плодовитость и поведение, у растений — урожайность, качество, сроки созревания и устойчивость. Микроорганизмы быстро размножаются и образуют большие популяции, поэтому среди них удобно быстро находить штаммы, которые интенсивнее производят лекарства, ферменты или пищевые вещества.
| Объект селекции | Единица результата | Источники наследственной изменчивости | Основные методы | Примеры полезных признаков |
|---|---|---|---|---|
| Животные: получение и закрепление пород | Порода | Мутации, комбинации генов, наследственные различия | Отбор, гибридизация, проверка потомства | Молочность, мясная продуктивность, выносливость |
| Растения: получение и закрепление сортов | Сорт | Мутации, комбинации генов, полиплоидия | Отбор, скрещивание, мутагенез | Урожайность, качество плодов, засухоустойчивость |
| Микроорганизмы: получение и поддержание штаммов | Штамм | Мутации и наследственные различия клеток | Мутагенез, отбор, выращивание продуктивной культуры | Быстрый рост, образование антибиотиков или ферментов |
| Общий этап: отбор и проверка наследования признака | Проверенный результат | Все доступные наследственные варианты | Испытание потомства и повторный отбор | Стабильность полезного свойства |
Таблица показывает, что общий принцип селекции сохраняется для всех организмов, но конкретные методы и критерии отбора различаются. Чтобы пользоваться ею, сначала определите объект и единицу результата, затем сопоставьте источник изменчивости с методом получения нужного признака. Последняя строка напоминает: любой результат необходимо проверять по потомству.
После изменения освещения растения стали выше, но в потомстве вернулись к прежнему размеру. Нужно определить, можно ли использовать такое изменение в селекции. Возврат признака показывает, что причина была связана со средой, а не с устойчивым изменением наследственного материала.
Ответ: использовать такое изменение как наследственный признак в селекции нельзя. Нужно искать наследственные варианты высокой высоты или создавать их другими методами.
Требуется вывести сорт с высокой урожайностью и устойчивостью к засухе, если исходные линии обладают только одним из этих свойств. Значит, признаки нужно сначала объединить, а затем проверить их сохранение. Одного внешне удачного растения будет недостаточно.
Ответ: схема такова: гибридизация, отбор нужных потомков, повторное размножение и испытание. После закрепления признаков получают новый сорт.
Из нескольких вариантов микроорганизмов нужно получить штамм, который быстро размножается и производит больше полезного вещества. Сначала необходимо увеличить разнообразие вариантов или использовать уже имеющиеся различия. Затем сравнивают культуры в одинаковых условиях, чтобы результат зависел именно от наследственных свойств.
Ответ: подходящий штамм получают сочетанием создания наследственных вариантов, испытаний, искусственного отбора и массового размножения лучшей культуры.
Считать любое изменение организма наследственным — ошибка из-за смешения наследственной и модификационной изменчивости. Изменение роста при новом освещении может исчезнуть у потомков. Проверяйте признак в одинаковых условиях и изучайте, передаётся ли он следующему поколению.
Полагать, что искусственный отбор создаёт признак с нуля, неверно. Человек только выбирает уже возникшие наследственные варианты и увеличивает их распространённость. Спросите себя, откуда взялся исходный вариант: его источниками служат мутации или новые сочетания генов.
Отождествлять гибридизацию с немедленным получением готового сорта или породы нельзя. После скрещивания потомки различаются, и нужное сочетание может встретиться лишь у части из них. Поэтому обязательно нужны отбор, размножение и проверка наследования.
Считать один удачный отбор гарантией результата тоже неправильно. Признак может зависеть от условий или исчезнуть при дальнейшем размножении. Проверяйте его в нескольких поколениях и проводите испытания в разных условиях.
Для понимания селекции нужны знания о наследственности, генотипе и фенотипе, а также о мутационной, комбинативной и модификационной изменчивости. Они помогают определить, какие различия могут передаваться потомкам. Без этого невозможно правильно выбрать материал для отбора.
Тема связана со скрещиванием и закономерностями наследования признаков. Эти знания позволяют предсказать, какие сочетания могут появиться у потомков и почему их приходится проверять. Вероятность нужного сочетания зависит от наследования признаков.
Практически селекция применяется в сельском хозяйстве, биотехнологии и производстве пищевых веществ, лекарств и ферментов. Она также связана с сохранением генетического разнообразия: чем больше наследственных вариантов сохраняется, тем шире возможности дальнейшего отбора.
Почему для селекции недостаточно только модификационной изменчивости?
Модификационные изменения возникают под влиянием условий среды и обычно не изменяют генотип. Поэтому потомство не получает такой признак и не сохраняет его автоматически. Для селекции нужны наследственные варианты.
Чем искусственный отбор отличается от естественного?
При естественном отборе преимущество получают организмы, лучше приспособленные к окружающей среде. При искусственном отборе направление выбирает человек: он оставляет для размножения особей с нужными ему свойствами.
Зачем скрещивать организмы, если нужный признак уже есть у одной родительской формы?
Скрещивание позволяет объединить нужный признак с другими полезными свойствами второй формы. Например, высокую урожайность можно сочетать с засухоустойчивостью. После этого среди потомков отбирают подходящие сочетания.
Почему новый сорт, породу или штамм нужно испытывать в нескольких поколениях?
Первое удачное проявление признака ещё не доказывает его наследуемость и устойчивость. Испытания показывают, сохраняется ли свойство при размножении и в разных условиях. Только после такой проверки результат можно закреплять и использовать.
Какие преимущества микроорганизмов делают их удобными объектами селекции?
Микроорганизмы быстро размножаются, поэтому за короткое время дают много поколений для отбора. Их легко выращивать в больших количествах и проверять по продуктивности. Это помогает быстро получать и поддерживать штаммы с нужными свойствами.
§ 34. Применение знаний о наследственности, изменчивости и искусственном отборе при выведении новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов
