§ 46. Основы селекции

Определения и обозначения

Селекция — наука и практическая деятельность по созданию и улучшению сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Её задачи определяют потребности людей: например, получить урожайные растения или животных с высокой продуктивностью. Селекция не просто находит подходящие организмы, а помогает формировать группы с нужными наследственными свойствами.

Сорт — созданная человеком группа культурных растений с наследственно закреплёнными признаками. Такие растения могут отличаться, например, сроками созревания, вкусом плодов или устойчивостью к засухе. Понятие сорта нужно, чтобы обозначить группу растений, чьи полезные свойства сохраняются при размножении.

Порода — созданная человеком группа домашних животных с общими наследственными признаками и происхождением. К таким признакам относятся, например, особенности телосложения, окраски или продуктивности. Понятие породы помогает отличать устойчивые группы домашних животных, сформированные человеком, от отдельных особей.

Штамм — генетически однородная культура микроорганизмов с определёнными наследственными свойствами. Например, для производства могут быть нужны микроорганизмы, которые эффективно образуют нужное вещество. Название «штамм» используют для таких культур, а не для сортов растений или пород животных.

Как это устроено

Цели селекции определяются практическими потребностями: важно не просто получить необычный организм, а добиться полезного результата. Для растений это может быть высокая урожайность или устойчивость к засухе и болезням, для животных — высокая продуктивность, для микроорганизмов — нужные свойства культуры. Поэтому сначала определяют, какой признак хотят улучшить и в каких условиях организму предстоит жить. Это позволяет оценивать результат по делу, а не по случайным особенностям.

Селекционная работа начинается с наследственной изменчивости — различий между организмами, часть которых может передаваться потомкам. Если в группе растений одни лучше переносят засуху, чем другие, это различие даёт возможность выбрать более устойчивые экземпляры. Без различий по нужному наследуемому признаку селекционеру было бы не из кого выбирать. При этом внешне заметное отличие само по себе ещё не доказывает, что оно унаследуется.

При искусственном отборе человек оставляет для размножения особей, у которых нужный признак выражен сильнее. Их потомство снова оценивают, а подходящих особей выбирают для следующего размножения. Так селекционер направляет размножение в сторону поставленной цели. Если признак наследуется, из поколения в поколение он может встречаться чаще и стать характерным для группы.

Гибридизация — скрещивание организмов, которые различаются наследственными свойствами. Её применяют, когда нужно объединить полезные признаки разных родительских форм: например, устойчивость к болезни от одной и высокую урожайность от другой. Однако при скрещивании возникают разные сочетания признаков, поэтому потомки не обязательно будут одинаковы и не каждый получит желаемое сочетание. Гибридизация создаёт варианты, среди которых затем можно вести отбор.

Создание сорта, породы или штамма требует последовательной работы в нескольких поколениях. Сначала получают или находят организмы с подходящими свойствами, затем оценивают потомство и выбирают особей, отвечающих цели. Их размножают и проверяют, сохраняются ли нужные признаки у следующих поколений. Поэтому один удачный организм — ещё не новая устойчивая группа: требуется закрепить наследственные особенности и убедиться, что они передаются потомству.

Основные методы селекции

Таблица показывает, что методы решают разные, но связанные задачи: скрещивание создаёт сочетания признаков, а отбор помогает выбрать нужные. При разборе селекционной ситуации сначала определите цель, затем выясните, какой метод поможет получить или выявить подходящие варианты. После этого проверьте, наследуются ли выбранные признаки.

Разбор задач

Задача 1. В популяции растений есть особи с разной устойчивостью к засухе. Как селекционер может использовать это различие? Здесь уже есть исходный материал — растения отличаются друг от друга, но нужно выяснить, связано ли различие с наследуемым свойством. Поэтому решение состоит не в выборе любого внешне крепкого растения, а в последовательной проверке его потомства.

1. Определить цель: получить растения с высокой устойчивостью к засухе.
2. Сравнить растения в одинаковых условиях, чтобы оценить устойчивость и не спутать её с влиянием среды.
3. Оставить для размножения наиболее устойчивые экземпляры, а затем проверить, проявляется ли признак у их потомков.

Ответ. Селекционер использует наследственную изменчивость и проводит искусственный отбор: размножает наиболее устойчивые растения и оценивает следующие поколения. Если потомки наследуют устойчивость, отбор можно продолжать для закрепления признака.

Задача 2. Один сорт пшеницы устойчив к болезни, другой отличается высокой урожайностью. Как получить растения, сочетающие оба признака? Нужно объединить свойства разных родительских форм, поэтому одного отбора внутри каждого исходного сорта может оказаться недостаточно. Скрещивание создаст потомство с различными сочетаниями признаков, а затем потребуется найти подходящие растения.

1. Выбрать родительские формы: устойчивую к болезни и высокоурожайную.
2. Скрестить их и получить потомство, в котором признаки могут сочетаться по-разному.
3. Оценить потомков и оставить растения, у которых одновременно выражены устойчивость и высокая урожайность.

Ответ. Нужно провести гибридизацию, а затем отбор среди потомства. Выбранные растения размножают и проверяют, сохраняются ли оба свойства в следующих поколениях.

Задача 3. После скрещивания двух линий получено многочисленное потомство с различными сочетаниями признаков. Составьте общий план работы, чтобы создать новый сорт с высокой урожайностью и устойчивостью к болезни. Разнообразие потомков здесь полезно: оно даёт шанс найти растения, сочетающие целевые признаки. Но большое число потомков само по себе не означает, что нужный сорт уже получен.

1. Сформулировать цель и критерии оценки: высокая урожайность и устойчивость к конкретной болезни.
2. Сравнить потомков по обоим признакам, а не выбрать растение только по одному из них.
3. Оставить наиболее подходящие экземпляры для размножения и проверить их потомство.
4. Продолжать отбор и размножение, если признаки сохраняются, чтобы закрепить их в группе.

Ответ. Сначала оценивают разнообразное потомство по двум целевым признакам, затем отбирают и размножают лучшие растения. Наследственную устойчивость признаков проверяют в следующих поколениях; только после закрепления свойств можно говорить о создании нового сорта.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что селекция только отбирает уже готовые организмы. Так думают, потому что отбор заметен: человек действительно выбирает подходящие особи. Но скрещивание позволяет получить новые сочетания наследственных признаков, среди которых затем ведут отбор. Проверьте себя: если нужного сочетания пока нет, подумайте, как получить новые варианты.

Ошибка: путать сорт, породу и штамм. Все три понятия обозначают группы организмов, поэтому их легко смешать. Различайте их по объекту: сорт относится к культурным растениям, порода — к домашним животным, штамм — к микроорганизмам. Чтобы проверить себя, спросите, о какой группе организмов идёт речь.

Ошибка: считать любой полезный признак наследственным. Признак может зависеть от условий среды и не передаваться потомству, даже если он полезен самому организму. Это упускают, когда судят только по внешнему виду одной особи. Проверьте себя: оцените потомство и выясните, проявляется ли нужное свойство у следующих поколений.

Ошибка: полагать, что скрещивание само гарантирует нужный результат. При гибридизации потомки могут получить разные сочетания признаков, и желаемое сочетание может встретиться не у всех. Часто скрещивание принимают за готовый результат, потому что родители обладают нужными свойствами. Проверьте себя: назовите признаки, по которым нужно оценить потомство, и предусмотрите отбор подходящих особей.

Связь с другими темами

Для понимания селекции нужны знания о наследственности и изменчивости: они объясняют, почему особи различаются и как признаки передаются от родителей потомству. Без этого нельзя определить, какие особенности можно закрепить отбором, а какие зависят от условий среды. Поэтому при оценке растения или животного селекционер обращает внимание не только на него, но и на потомство.

Селекция связана с генетикой, изучающей закономерности наследования. Эти знания помогают предсказывать, какие сочетания признаков могут появиться при скрещивании, и планировать работу с потомством. Точные результаты зависят от организмов и признаков, поэтому прогноз не отменяет необходимости отбора и проверки.

Знания о селекции применяют в сельском хозяйстве и биотехнологии. Они помогают улучшать культурные растения и домашних животных, а также получать микроорганизмы с заданными свойствами. Понимание этих способов полезно, чтобы оценивать, как человек может направленно изменять свойства живых организмов.

Что запомнить

• Селекция создаёт и улучшает сорта растений, породы животных и штаммы микроорганизмов.
• Материалом для селекции служит наследственная изменчивость.
• Искусственный отбор проводит человек, выбирая особей с нужными признаками.
• Гибридизация позволяет сочетать наследственные признаки разных родительских форм.
• Полученное потомство оценивают и отбирают по целям селекции.
• Полезный признак должен наследоваться и закрепляться в последующих поколениях.