Каким путем осуществляется в селекции растений выведение новых сортов

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 18.09.2024

Селекционная работа ведется по следующей схеме: создается желаемая модель сорта или породы, происходит подбор методов для работы, начинается планомерная деятельность по реализации задуманного.

При проведении селекционных экспериментов учитывают следующие факторы:

наличие богатого исходного материала (породы, сорта), предназначенного для исследований;
роль среды (модификационная изменчивость) в развитии признаков;
законы наследования признаков;
формы искусственного отбора.

Современная селекция, помимо гибридизации и искусственного отбора, использует в работе искусственный мутагенез или получение мутаций при воздействии на организм физических или химических агентов. Метод не всегда дает положительные результаты, поскольку полезные генные или геномные мутации возникают не так часто. Редко закрепляются в последующих поколениях, если не затрагивают ядерный геном. Полезные мутации у растений передаются и сохраняются с помощью вегетативного размножения.

Метод ментора. В крону гибридного дерева делается прививка саженца, который передает гибриду полезные свойства. Или наоборот – гибрид с заложенными свойствами прививается на подвой-дичок.
Метод вегетативного сближения. Проводится ранняя прививка одного вида растения на другой вид. В новом растении происходят биохимические и тканевые изменения. Пыльцевые трубки прорастают в пестик материнского растения. Происходит оплодотворение видов, которые не скрещиваются традиционным путем.
Метод посредника. Используется, когда виды А и В не скрещиваются. Вначале проводят гибридизацию В и С (посредника), а затем полученный гибрид скрещивают с А.
Метод опыления смесью пыльцы разных видов. Помогает прорастанию пыльцевых трубок в пестик цветка, что в ряде случаев приводит к оплодотворению.

Особенности селекционной работы с животными

На заметку: Чтобы получить значительное количество потомков и выбрать из вариативного ряда подходящие формы, применяют искусственное осеменение и искусственное оплодотворение в пробирке, с пересадкой зиготы в матку суррогатной матери.

Проводится селекция микроорганизмов, которые используются в получении продуктов, очистке сточных вод, получении лекарственных препаратов, борьбе с вредителями и в других сферах человеческой деятельности.

Жизнедеятельность микроорганизмов протекает по особому пути и метод гибридизации к ним неприменим. В селекции микроорганизмов результаты дает искусственный мутагенез. Клетки чувствительны к физическому и химическому воздействию. В ходе изменения генотипа происходят разные мутации, среди которых выбираются те, которые способны послужить на благо человека.

Селекция – наука о выведении новых и улучшении имеющихся сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. Для создания культурных сортов растений используют различные методы селекции.

Селекция

Большинство растений, которые современное человечество употребляет в пищу, является результатом селекции (картофель, томат, кукуруза, пшеница). На протяжении нескольких веков люди выращивали дикие растения, переходя от собирательства к земледелию.

Результатом селекции растений являются:

Селекция решила проблемы с нехваткой пищи и продолжает развиваться, внедряя методы генной инженерии. Селекционеры не только улучшают вкусовые качества и повышают урожайность растений, но и делают их более полезными, насыщенными витаминами и важными для метаболизма химическими элементами.

Для успешной селекции необходимо понимать закономерности наследования признаков, особенности влияния среды, способы размножения культивируемых растений.

Методы

Основными методами селекции являются:

которые читают вместе с этой

искусственный отбор – отбор человеком для последующего скрещивания наиболее ценных особей;
гибридизация – процесс получения потомства от скрещивания разных генетических форм;
искусственный мутагенез – внесение изменений в наследственную информацию растений (мутации).

Искусственный отбор подразделяется на два вида – индивидуальный (по генотипу) и массовый (по фенотипу). В первом случае важны качества конкретных растений, применяют для самоопыляемых видов, во втором – отбирают группу перекрёстноопыляемых растений с ценными признаками.

Гибридизация бывает двух видов:

внутривидовая – скрещивают разные линии одного вида (например, гибрид огурца);
отдалённая – скрещивают между собой разные виды и роды растений (капустно-редечный гибрид).

Классические методы селекции растений описаны в таблице.

Метод

Примеры

Проводят по отношению к самоопыляемым растениям. Выведение единичных особей с нужными качествами и получение от них улучшенного потомства.

Пшеница, ячмень, горох

Проводят по отношению к перекрестноопыляемым растениям. Растения скрещиваются массово. Из полученного потомства отбирают лучшие экземпляры и снова проводят скрещивание. Может повторяться до тех пор, пока не будут выведены нужные качества растений.

Инбридинг (близкородственное скрещивание или самоопыление)

Происходит при самоопылении перекрёстноопыляемых растений. В результате получают чистые (гомозиготные) линии, чтобы закрепить полученный признак. Наблюдается снижение жизнеспособности (инбредная депрессия), так как закрепляются не только полезные, но и вредные мутации.

Сорта груш, яблонь

Гибридизация (неродственное скрещивание)

Гибрид пшеницы и ржи (тритикале), гибрид смородины и крыжовника (йошта)

Рис. 2. Примеры гибридов.

Полученные в результате отдаленной гибридизации межвидовые гибриды у растений, как правило, бесплодны. Российский ученый Г. Д. Карпеченко решил проблему путем удвоения числа хромосом. За счет искусственно вызванной полиплоидии у капустно-редечного гибрида он впервые смог получить плодовитые гибриды, относящиеся к разным родам.

Рис. 3. Преодоление бесплодия у капустно-редечного гибрида путем удвоения числа хромосом.

Что мы узнали?

Из урока узнали о том, какие методы применяются в селекции растений. Рассмотрели классические методы селекции – индивидуальный и массовый отбор, внутривидовую и отдалённую гибридизацию, искусственный мутагенез.

Селекция – наука, занимающаяся выведением новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Селекция происходит в два этапа: сначала путем скрещивания и мутагенеза создается наследственное разнообразие, а потом производится искусственный отбор.

Скрещивание (гибридизация)

Отдаленная гибридизация (аутбридинг) – скрещивание организмов разных сортов (пород, линий), подвидов, видов. При этом получаются новые сочетания генов, повышается гетерозиготность, возникает гетерозис (превосходство гибридов над родителями по размеру, жизнеспособности и т.д.).

Близкородственное скрещивание (инбридинг) – приводит к закреплению желательного признака (повышается гомозиготность: скрытые рецессивные гены переходят в гомозиготное состояние и проявляются в фенотипе). Длительное близкородственное скрещивание приводит к получению чистых линий. У самоопыляющихся растений они имеют нормальную жизнеспособность, а у животных и перекрестноопыляющихся растений – пониженную, потому что закрепляются не только желательные, но и вредные признаки.

Мутагенез

Если обработать мешок пшеницы ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, то в каждом семени произойдут мутации.

Если обработать зиготу колхицином, то в ней произойдет полиплоидия (кратное увеличение количества хромосом), у растений это приводит к повышению урожайности (в селекции животных не используется).

С помощью полиплоидии Г.Д.Карпеченко преодолел бесплодие межвидового гибрида капусты и редьки: после обработки колхицином количество хромосом в клетках гибрида удвоилось, после чего стала возможна конъюгация и кроссинговер (а следовательно мейоз и образование половых клеток).

Искусственный отбор

При искусственном отборе закрепляются признаки, полезные для человека, при этом для самого растения или животного эти признаки могут быть вредными (например, ожирение у свиней).

Еще можно почитать

Задания части 1

Выберите один, наиболее правильный вариант. В селекции животных практически не используют
1) массовый отбор
2) неродственное скрещивание
3) родственное скрещивание
4) индивидуальный отбор

Выберите один, наиболее правильный вариант. Индивидуальный отбор, в отличие от массового, более эффективен, так как он проводится
1) по генотипу
2) под влиянием факторов окружающей среды
3) под влиянием деятельности человека
4) по фенотипу

Выберите один, наиболее правильный вариант. Все многообразие современных пород животных и сортов растений сформировалось под влиянием
1) модификационной изменчивости
2) стабилизирующего отбора
3) искусственного отбора
4) биологического прогресса

Выберите один, наиболее правильный вариант. Межлинейная гибридизация в селекции растений способствует
1) получению чистой линии
2) проявлению эффекта гетерозиса
3) получению межвидовых гибридов
4) усилению мутагенеза

Выберите один, наиболее правильный вариант. Явление гетерозиса наблюдается у гибридов, полученных от
1) генетически отдаленных родительских форм
2) близкородственного скрещивания
3) особей одного сорта, но с разными фенотипами
4) особей одного сорта, но с разными генотипами

Выберите один, наиболее правильный вариант. Материалом для искусственного отбора является
1) генетический код
2) популяция
3) дрейф генов
4) мутация

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой отбор более эффективен при создании нового сорта самоопыляющихся зерновых культур?
1) стабилизирующий
2) массовый
3) индивидуальный
4) движущий

Выберите один, наиболее правильный вариант. Увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору, получают в селекции растений путем
1) близкородственного скрещивания
2) искусственного отбора
3) искусственного мутагенеза
4) гетерозиса

Гибридное потомство, полученное Г.Д.Карпеченко при скрещивании редьки и капусты, оказалось бесплодным вследствие
1) разного числа половых клеток у редьки и капусты
2) отсутствия конъюгации хромосом у гибридов
3) кроссинговера между негомологичными хромосомами редьки и капусты
4) гомозиготности родительских форм

Для восстановления способности к воспроизведению у гибридов, выведенных методом отдаленной гибридизации,
1) получают полиплоидные организмы
2) их размножают вегетативно
3) получают гетерозисные организмы
4) выводят чистые линии

Бесплодные гибриды у растений образуются в результате
1) внутривидового скрещивания
2) полиплоидизации
3) отдаленной гибридизации
4) анализирующего скрещивания

Снижение эффекта гетерозиса в последующих поколениях обусловлено
1) проявлением доминантных мутаций
2) увеличением числа гетерозиготных особей
3) уменьшением числа гомозиготных особей
4) проявлением рецессивных мутаций

Какой вклад в генетику и селекцию внес Г.Д.Карпеченко?
1) преодолел бесплодие межвидовых гибридов
2) вывел новый сорт пшеницы
3) открыл явление гетерозиса
4) известен, как создатель новых сортов фруктов

Определите число хромосом в соматических клетках капустно-редечного гибрида после преодоления его бесплодия, если в исходных соматических клетках капусты и редьки по 18 хромосом
1) 9
2) 18
3) 27
4) 36

ЕСТЕСТВЕННЫЙ - ИСКУССТВЕННЫЙ
1. Установите соответствие между характеристиками и формами отбора: 1) естественный, 2) искусственный. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) отбирающий фактор – условия природы
Б) благоприятные изменения сохраняются и передаются по наследству
В) темпы эволюции быстрые
Г) целенаправленное накопление полезных для человека признаков
Д) результат – многообразие видов
Е) благоприятные изменения отбираются и становятся хозяйственно-ценными

2. Установите соответствие между видами отбора и их особенностями: 1) естественный, 2) искуственный. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) темпы эволюции медленные
Б) неблагоприятные изменения бракуются, уничтожаются
В) благоприятные изменения отбираются, становятся хозяйственно-ценными
Г) приводит к возникновению новых популяций, видов
Д) результат – многообразие видов
Е) характер действия творческий – целенаправленно накапливаются признаки, полезные для человека

3. Установите соответствие между характеристикой отбора и его видом: 1) естественный, 2) искусственный. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) действует в природе постоянно
Б) сохраняет особей с признаками, интересующими человека
В) обеспечивает формирование приспособленности к условиям жизни в биоценозах
Г) приводит к возникновению новых видов
Д) способствует созданию новых пород животных
Е) действует на пшеницу на поле

ЕСТЕСТВЕННЫЙ - ИСКУССТВЕННЫЙ ОТЛИЧИЯ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В отличие от искусственного отбора, естественный отбор
1) сохраняет и отбирает только признаки, важные для выживания организма
2) приводит к появлению новых форм только через исторически длительные промежутки времени
3) приводит к появлению новых пород животных и сортов растений
4) базируется на модификационной изменчивости
5) не связан с межвидовой и внутривидовой борьбой
6) приводит к появлению новых видо

СЕЛЕКЦИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
Установите последовательность этапов деятельности селекционера при создании высокопродуктивных штаммов бактерий. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) присвоение номенклатурного названия штамму бактерий
2) воздействие мутагенами на исходную колонию бактерий
3) подбор исходной колонии бактерий
4) получение новой колонии (штамма) и оценка её продуктивности
5) отбор бактерий с новыми признаками

Определите последовательность этапов работы по выведению новых пород животных.
1) подбор родительских форм
2) анализ родословных исходных форм
3) анализ полученного потомства
4) скрещивание исходных форм
5) скрещивание особей разных линий
6) создание нескольких линий

Установите последовательность этапов деятельности селекционера при использовании индивидуального отбора для самоопыляющихся растений. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) испытание отобранных гомозиготных потомков на урожайность
2) подбор исходных растений с нужными для человека признаками
3) самоопыление растений и получение потомства
4) оценка гомозиготности растений в полученном потомстве
5) посев семян отобранных растений

Установите последовательность этапов деятельности селекционера при создании новой породы животных. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) скрещивание производителей в племенном хозяйстве
2) многократный инбридинг полученных потомков
3) подбор исходных родительских форм с нужными для человека признаками
4) перевод генов хозяйственно ценных признаков в гомозиготное состояние
5) испытание отобранных гомозиготных потомков на продуктивность

СЕЛЕКЦИЯ РАСТЕНИЙ - ЖИВОТНЫХ
1. Установите соответствие между методом селекции и его использованием в селекции: 1) Селекция растений, 2) Селекция животных. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) массовый отбор
Б) отбор по экстерьеру
В) получение полиплоидов
Г) искусственный мутагенез
Д) испытание родителей по потомству

2. Установите соответствие между методами селекции и организмами, к которым их как правило применяют: 1) животные, 2) растения. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) испытание производителя по потомству
Б) индивидуальный отбор потомков по экстерьеру
В) межсортовая гибридизация
Г) клонирование переносом ядра из соматической клетки в половую
Д) получение полиплоидных гибридов
Е) вегетативное размножение

3. Установите соответствие между методами и видами селекции: 1) селекция животных, 2) селекция растений. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) отбор по экстерьеру
Б) метод ментора
В) выращивание из культур клеток
Г) увеличение плоидности
Д) массовый отбор
Е) испытание родителей по потомству

СЕЛЕКЦИЯ ЖИВОТНЫХ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие понятия используют в селекции животных?
1) анализ потомства по фенотипу
2) искусственный мутагенез
3) движущий отбор
4) полиплоидию
5) инбридинг

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Признаками гетерозисной формы растения или животного являются
1) гомозиготность по определённому признаку
2) повышенная урожайность гибридов
3) способность давать плодовитое потомство
4) устойчивость к болезням
5) мощное развитие вегетативных органов
6) усиление полученных признаков в последующих поколениях

Установите последовательность действий селекционера для получения гетерозисных организмов. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) получение гомозиготных линий
2) многократное самоопыление родительских растений
3) подбор исходных растений с определёнными признаками
4) получение высокопродуктивных гибридов
5) скрещивание организмов двух разных чистых линий

==========
Установите соответствие между особенностями и методами селекции: 1) аутбридинг, 2) инбридинг. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) близкородственное скрещивание
Б) получение чистых линий
В) скрещивание неродственных организмов
Г) улучшает продуктивность гибридов
Д) наблюдается депрессия у гибридов
Е) повышает гетерозиготность гибридов

Установите соответствие между методом селекции и его особенностями: 1) гибридизация, 2) индуцированный мутагенез. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) получение гибридов путем скрещивания отобранных родительских форм
Б) воздействие на организм колхицином, который разрушает веретено деления клетки
В) появление новых признаков происходит в результате мутационной изменчивости
Г) чаще используется в селекции растений и микроорганизмов
Д) иногда наблюдается явление гетерозиса
Е) появление новых признаков происходит в результате комбинативной изменчивости

Селекция (лат. selectio - выбирать) - наука и отрасль практической деятельности, направленная на создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающих полезными для человека свойствами.

Этими полезными свойствами могут быть размер и форма плодов, урожайность, удойность у коров, устойчивость к факторам внешней среды (к засушливому климату, к морозу).

Основы селекции

В основе селекции лежит способность генотипа живых организмов к изменениям, что происходит главным образом за счет комбинативной и мутационной изменчивости. В процессе селекции происходит искусственный отбор организмов с полезными для человека свойствами и их размножение.

В результате множества последовательных скрещиваний, в конце концов, селекционерам удается достичь желаемой цели: вывести гибридов с нужными признаками.

Мутационная изменчивость существует благодаря мутациям - случайным ненаправленным изменениям генотипа. Благодаря мутациям, к примеру, возник безалкалоидный сорт люпина. И.В. Мичуриным на яблоне сорта Антоновка Могилевская были обнаружены необычайно крупные плоды, ветвь с которым послужила для появления нового сорта - Антоновки шестистограммовой. Эти плоды - результат произошедшей в естественных условиях мутации соматических клеток.

"Сколько ждать этой естественной мутации?" - спросите вы. Может один день, а может и 100, и 10000 лет - всем властвует случайность. На наш век может не выпасть удача, а мы такого допустить не можем! :)

Именно по этой причине в селекции растений часто используются искусственно вызванные мутации - авто- и аллополиплоидию.

Автополиплоидия

Автополиплоидия - кратное (4n,6n,8n) увеличение исходного набора хромосом, который характерен для особей вида.

Автополиплоидия возникает в результате обработки почек колхицином, который нарушает образование нитей веретена деления, и, соответственно, нарушает расхождение хромосом в мейозе, в результате чего набор хромосом в половых клетках (гаметах) оказывается удвоенным. Таким способом получают полиплоиды - сорта растений, обладающие повышенной урожайностью.

Существуют различные тетраплоидные сорта свеклы, мака, кукурузы и других сельскохозяйственных культур, которые отличаются большими размерами плодов.

Аллополиплоидия

Аллополиплоидия (греч. állos — другой и polýploos — многократный) - соединение в клетках организма хромосомного набора от разных видов или родов, в результате которого образуется гибридная зигота.

Благодаря аллополиплоидии получают новые сорта растений. Наиболее известным примером является гибрид ржи и пшеницы - тритикале. Некоторые межвидовые гибриды табака обладают повышенной устойчивостью к возбудителям заболеваний мучнистой росы, табачной мозаики.

В рамках биотехнологии разработаны методы, с помощью которых стало возможным создание бактерий, синтезирующих полезные для человека белки, многие из которых используются как лекарства: аминокислоты, антибиотики, инсулин.

Скрещивание особей в селекции

Каждое скрещивание как сдача новых карт: может повезет, а может и нет. Вполне возможно, что особь унаследует полезные признаки от родителей и сможет передать их своим потомкам, всегда есть и шанс того, что появятся новые полезные для человека признаки, равно как и шанс, что ничего полезного из проводимого скрещивания не выйдет.

Близкородственное скрещивание в течение нескольких поколений приводит к переходу генов в гомозиготное состояние, вследствие чего потомство ослабевает и становится более подвержено наследственным заболеваниям.

Замечу, что под инбридингом подразумевают близкородственное скрещивание животных. Для самоопыления у растений существует иной термин - инцухт.

В селекции инбридинг применяют для выведения чистых линий (гомозиготных особей - aa, AA, bb, BB), которые используются, например, для анализирующего скрещивания. Инбридинг использовался при выведении абсолютно всех пород животных, и в настоящее время активно используется в питомниках для выведения нужных пород животных (кошек, собак и т.д.)

Аутбридинг заключается в скрещивании неродственных особей, которые могут принадлежать к одному сорту, породе, виду или роду. Аутбридинг ведет к явлению гетерозиса - получения гетерозисных форм, которые превосходят родительских особей по ряду признаков.

Гетерозис - явление увеличения жизнеспособности особей у гибридов, которые получены при скрещивании двух чистых линий. Такой эффект связан с переходом генов в гетерозиготное состояние, что повышает выживаемость организмов, плодовитость, и множество других полезных свойств.

Применение отдаленной гибридизации заключается в скрещивании особей, принадлежащих к разным родам и видам. Такие особи обладают крайне полезными для человека свойствами, но часто бесплодны (стерильны).

Известным примером отдаленной гибридизации является мул - гибрид осла (самца) и лошади (самки). Отличаются большой выносливостью и работоспособностью, живут до 40 лет, обладают хорошим иммунитетом к заболеваниям, не требовательны в корме и уходе.

Обратный пример: гибрид ослицы (самки) и жеребца (самца) - лошак. Встречаются гораздо реже по сравнению с мулом, так как обладают меньшей выносливостью и работоспособностью. В большинстве случаев бесплодны.

Отбор в селекции

Отбор в селекции осуществляет человек с единственной целью: размножить особей с нужными и полезными признаками, свойствами. Очевидно, что такой отбор называется искусственным, в противовес естественному отбору, главный критерий которого - приспособленность.

Отбор организмов исключительно на основе внешних данных (фенотипа). Основным критерием для человека служит проявление признака: размер плодов, цвет лепестков, цвет листьев и т.д. Этот вид отбора характеризуется массовостью и быстротой.

В результате массового отбора формируется группа особей, которые обладают нужными и полезными для человека признаками. В дальнейшем они подвергаются размножению.

Выборочный отбор и сохранение особей с ценными для человека признаками. В ходе индивидуального отбора оценивается не только фенотип, но и генотип, вследствие чего данный вид отбора занимает большее время, но оказывается более эффективен.

Индивидуальный отбор требует оценки потомства от выбранной особи в ряду поколений. Иногда подобный отбор применяют у самоопыляемых растений: пшеницы, ячменя - с целью получения чистых линий. Как было сказано ранее, чистые линии характеризуются гомозиготностью и являются исходным материалом для селекции.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: