§ 51. Методы и достижения селекции

Определения и обозначения

Селекция — наука о создании и улучшении пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Она использует знания о наследственности и изменчивости, чтобы получать организмы с нужными свойствами. Например, можно стремиться к высокой урожайности или устойчивости к болезням. Селекция важна потому, что помогает приспосабливать организмы к практическим потребностям человека.

Искусственный отбор — выбор человеком организмов с нужными наследственными признаками для размножения. Если признаки передаются потомству, их доля в следующих поколениях может увеличиваться. Так человек направляет изменение популяции в желательную сторону. Отбор нужен не только для первоначального выбора, но и для дальнейшего закрепления полезных свойств.

Гибридизация — скрещивание организмов, различающихся по одному или нескольким признакам, чтобы получить потомство с желаемым сочетанием свойств. Родительские формы могут, например, различаться устойчивостью к засухе и урожайностью. Среди потомков ищут организмы, у которых сочетаются нужные качества. Поэтому гибридизация расширяет возможности селекции, но сама по себе ещё не гарантирует нужного результата.

Гетерозис — повышенная жизнеспособность, продуктивность или устойчивость гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами. Это преимущество может проявляться не по всем признакам и часто ослабевает в последующих поколениях. Знание гетерозиса позволяет использовать гибриды там, где особенно важны сила роста или высокая продуктивность. Для этого заранее подбирают родительские формы и сравнивают полученное потомство.

Как это устроено

Для успеха селекции нужны наследственная изменчивость, знания о наследственности и целенаправленный отбор. Изменчивость даёт материал для выбора: организмы не должны быть полностью одинаковыми по важным признакам. Наследственность позволяет полезному свойству передаваться потомству, иначе отбор родителей не даст устойчивого результата. Знание закономерностей наследования помогает предвидеть, какие сочетания признаков могут появиться при размножении.

При массовом отборе человек выбирает сразу группу организмов с нужными свойствами и использует их для получения следующего поколения. Такой способ удобен, когда признак хорошо заметен и можно оценить много особей. При индивидуальном отборе выбирают конкретные организмы, а их потомство проверяют отдельно. Это помогает выяснить, действительно ли ценный признак наследуется и какая особь передаёт его надёжнее.

Инбридингом называют скрещивание близкородственных организмов. Поскольку у них больше общих наследственных вариантов, потомство может чаще получать одинаковые варианты генов от обоих родителей. Это помогает закреплять желательные признаки и получать более однородные линии. Но вместе с полезными могут проявиться и вредные наследственные особенности, поэтому жизнеспособность потомства способна снижаться.

Аутбридинг — скрещивание неродственных форм, а гибридизация позволяет сочетать различающиеся признаки родителей. Такое скрещивание используют, когда нужно объединить, например, устойчивость одной формы и высокую продуктивность другой. Потомки наследуют разные сочетания признаков, поэтому селекционер оценивает их и отбирает подходящие варианты. У гибридов первого поколения иногда проявляется гетерозис — превосходство по отдельным свойствам над родителями.

Методы селекции подбирают с учётом особенностей растений, животных и микроорганизмов. У них различаются способы размножения, продолжительность поколения и возможности оценить потомство, поэтому один и тот же приём не всегда одинаково удобен. Достижение оценивают не только по наличию отдельного признака, но и по его наследуемости и практической пользе. Например, высокая продуктивность важна лишь тогда, когда она сочетается с достаточной устойчивостью и сохраняется при нужном способе размножения.

Методы селекции и их применение

Сначала определите, какое свойство требуется получить, затем проследите, каким способом получают потомство и что оценивают у него. Таблица показывает, что один метод не заменяет остальные: скрещивание создаёт сочетания признаков, а отбор помогает выбрать подходящие организмы. При выборе метода также учитывают биологию вида и возможные ограничения.

Разбор задач

В популяции растений выбирают экземпляры с наиболее крупными плодами и оставляют их семена для посева. Нужно определить применяемый метод. В условии говорится о целенаправленном выборе человеком особей по желательному признаку, а не о случайном размножении.

1. Определяем, кто делает выбор: в задаче это человек.
2. Уточняем, для чего выбирают растения: их семена оставляют, чтобы получить следующее поколение.
3. Сопоставляем признак и цель: крупные плоды желательны, поэтому отобранные экземпляры используют для размножения.

Ответ: применяется искусственный отбор. Чтобы он дал устойчивый результат, нужно проверить, наследуется ли размер плодов у потомства. Если крупные плоды появились только из-за условий выращивания, выбор таких растений не закрепит признак.

Селекционеру нужен сорт, сочетающий устойчивость к засухе одного родительского растения и высокую урожайность другого. Следует назвать общий метод и указать, что делать после скрещивания. Важно не предполагать заранее, что каждый потомок получит оба нужных качества: сочетания признаков могут различаться.

1. Выбираем гибридизацию, потому что требуется скрестить две формы, различающиеся полезными признаками.
2. Получаем потомство и сравниваем растения по устойчивости к засухе и урожайности.
3. Отбираем особей, у которых проявились оба нужных свойства, и проверяем передачу признаков потомству.

Ответ: применяют гибридизацию с последующим отбором. Оценивать нужно оба признака одновременно, а не только тот, который заметнее. Затем проверяют, сохраняются ли они у потомков, поскольку практический сорт должен передавать нужные качества.

Гибриды первого поколения оказались продуктивнее обеих родительских форм, но в следующем поколении преимущество не сохранилось. Требуется объяснить наблюдение и предложить способ использовать результат. Сравнение поколений подсказывает, что речь идёт о временном преимуществе гибридов, а не об обязательном улучшении всех потомков.

1. Сравниваем гибриды с родителями: повышенная продуктивность первого поколения соответствует гетерозису.
2. Учитываем, что при дальнейшем размножении сочетания наследственных вариантов меняются, поэтому преимущество может ослабнуть.
3. Для практического использования снова скрещиваем подходящие родительские линии и получаем гибриды первого поколения.

Ответ: проявился гетерозис, который часто наиболее заметен у гибридов первого поколения. Результат используют, регулярно получая такие гибриды от выбранных родительских форм. Нельзя рассчитывать, что их потомство автоматически сохранит прежний уровень продуктивности.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что селекция сводится только к скрещиванию. Так думают, потому что гибридизация заметна и позволяет объединять свойства родителей, однако без оценки потомства нельзя узнать, получено ли нужное сочетание. Проверьте себя вопросом: кто и по каким признакам выбирает организмы для дальнейшего размножения? Если в ответе нет отбора, описание селекционной работы неполно.

Искусственный отбор иногда путают с естественным, потому что оба связаны с различиями организмов и наследованием признаков. Различие в том, что при искусственном отборе желательные признаки определяет человек, а при естественном преимущество зависит от условий среды. Для проверки найдите в условии того, кто направляет размножение: селекционера или воздействие среды.

Неверно полагать, что инбридинг всегда улучшает организм. Он может закрепить нужный признак, но родство родителей повышает вероятность того, что потомок получит одинаковые наследственные варианты, в том числе вредные. Проверяйте не только наличие желательного свойства, но и жизнеспособность потомства. Если она снижается, результат нельзя считать улучшением по всем показателям.

Ещё одна ошибка — ожидать, что гетерозис обязательно сохранится в следующих поколениях. Его часто наблюдают у гибридов первого поколения, а при дальнейшем размножении сочетания признаков могут измениться. Проверьте, о каком поколении говорится в условии и сравнивают ли его с родительскими формами. Для использования гетерозиса обычно вновь получают гибриды от выбранных родительских линий.

Связь с другими темами

Для понимания селекции нужны знания о наследственности, изменчивости, генотипе, фенотипе и наследовании признаков. Эти понятия помогают отличать наследуемые особенности от изменений, вызванных условиями среды. Селекция связана и с эволюцией: оба процесса опираются на наследственную изменчивость, но при искусственном отборе направление задаёт человек. Методы селекции пригодятся при дальнейшем изучении генетики и биотехнологии, а также при разборе практического получения сортов, пород и штаммов.

Что запомнить

• Селекция создаёт и улучшает сорта растений, породы животных и штаммы микроорганизмов.
• Материалом для селекции служит наследственная изменчивость.
• Искусственный отбор направляет размножение организмов с нужными человеку признаками.
• Гибридизация объединяет наследственные особенности родительских форм.
• Инбридинг может закреплять признаки, но способен снижать жизнеспособность потомства.
• Гетерозис — преимущество гибридов первого поколения по некоторым свойствам.