Рост урожайности культурных растений в результате селекции новых сортов до
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Культурное растение наряду с почвой является главным средством производства в земледелии. Как предмет труда растение испытывает на себе влияние человека в процессе улучшения и создания новых сортов, выборе предшественников в севообороте, определении норм высева и др. Как орудие труда зеленые растения преобразуют кинетическую энергию солнечного света в потенциальную энергию органических соединений.
Научно-технический прогресс предъявляет ряд общих требований при создании новых сортов растений. Они должны обладать высокой потенциальной продуктивностью, чтобы более полно реализовать возможности прироста урожайности, заложенные в других направлениях интенсификации земледелия — механизации, мелиорации, химизации и др. Важной задачей в селекционной работе являются улучшение качества продукции, повышение содержания питательных веществ в единице продукции, формирование в растениях ценных хозяйственных свойств, нужных человеку. Разумеется, что новые сорта должны способствовать внедрению комплексной механизации всего технологического процесса возделывания растений, их уборки и послеуборочной доработки продукции. Это предполагает целенаправленное изменение ряда морфологических признаков растений. Так, механизации уборки, например, ряда культур препятствуют особое расположение на растениях листьев, початков, стручков, неодновременное их созревание. Для некоторых культур, особенно для зерновых, большое значение имеет выведение таких сортов, которые имели бы короткий, прочный стебель и были бы устойчивы к полеганию. Длинностебельные сорта неспособны держать полновесный колос, и поэтому они склонны к полеганию, что приводит к немалым потерям урожая и затрудняет процесс уборки. К тому же формирование длинного стебля способствует выносу из почвы больше питательных веществ, которые могли бы пойти на создание полезной продукции — зерна.
Важнейшей задачей селекции является формирование у растений устойчивости к болезням и вредителям, конкурентоспособности по отношению к сорным растениям, устойчивости к засухам, к пониженным температурам. Сорта всех сельскохозяйственных культур должны создаваться применительно к конкретным почвенного климатическим условиям различных зон. Практически это проводится через выведение районированных сортов, учитывающих особенности регионов.
Необходимо учитывать, что создание и внедрение в практику новых сортов культур требуют много времени. Поэтому работа по селекции, семеноводству рассчитана не только на решение текущих задач, но и на обеспечение прогресса в земледелии на отдаленную перспективу. Внедрение новых перспективных сортов культурных растений имеет и высокую экономическую эффективность. Оно хотя и требует определенных ресурсов, однако, не таких капиталоемких, как меры по укреплению материально-технической базы земледелия.
Использование биологического потенциала новых сортов растений зависит от культуры земледелия, плодородия почв, соблюдения всех научно обоснованных рекомендаций, которые подкреплены практикой земледелия. Однако и сейчас потенциальные возможности многих возделываемых культур таковы, что при создании оптимальных условий для роста и развития можно увеличить их урожайность в 2—3 раза и более, по сравнению с получаемыми в настоящее время.
Рассмотренные выше различные направления интенсификации земледелия тесно между собой взаимосвязаны, что требует комплексного решения всех вопросов, иначе направляемые на эти цели большие ресурсы не дадут нужного эффекта. Так, возрастающий поток минеральных удобрений трудно полностью эффективно использовать, если не расширять выпуск соответствующих машин по их внесению в почву. Внедрение безотвальных систем обработки почвы требует более тщательно проводить в практику рекомендации по борьбе с сорняками, предотвращению засорения полей семенами и вегетативными органами размножения сорных растений.
Применение же новых, но еще до конца не исследованных гербицидов может вызвать загрязнение почвы, окружающего ландшафта, смежных посевов, отравление человека и животных. Все эти и другие вопросы требуют тщательных научных разработок, осуществление которых является задачей земледелия как науки.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Что такое селекция? Каково ее значение для народного хозяйства страны?
Термин селекция имеет два близких по смыслу значения:
1. Под селекцией понимают процесс создания новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов с выгодными для человека качествами и свойствами. В этом смысле селекция, как процесс, началась еще в доисторические времена, с того момента, когда людям удалось приручить первых диких животных и начать высаживать первые растения.
2. Селекция наука, занимающаяся разработкой теоретических основ и методов создания новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. В этом смысле селекция начала существовать сравнительно недавно, с середины XIX в. , так как теоретической базой селекции являются генетика и эволюционная теория.
Благодаря работе селекционеров многих поколений в разных странах мира человечеству удалось добиться больших успехов. В конце XX в. появился даже термин зеленая революция по отношению к высокопродуктивным сортам, созданным в результате селекции растений. Продуктивность этих растений превосходит результаты предыдущей селекционной работы в десятки и сотни раз. Использование некоторых из таких сортов зерновых (рис, пшеница) на территории Индии позволило решить проблему голода. Не стоит забывать, что значительная часть человечества (около 30%) до сих пор недоедает, т. е. питание не соответствует физиологическим потребностям организма. В связи с этим первоочередная задача селекционеров создание таких высокопродуктивных сортов растений и пород животных, которые смогли бы решить проблему голода без дополнительных затрат и нагрузки на окружающую среду. Ведь под агроценозы (сельскохозяйственные земли) и техногенные ландшафты (города, дороги, шахты, промышленные объекты) заняты уже огромные территории. Освоение природных ресурсов такими же темпами может привести к нарушению экологического равновесия и истощению природных ресурсов.
Создание высокопродуктивных штаммов микроорганизмов находит применение в фармакологии. Антибиотики пенициллинового ряда — результат деятельности штаммов плесневых грибов.
Совершенно фантастические перспективы открывает перед человечеством генная инженерия.
Искусственный отбор как основной метод селекции. Основным методом селекции был и остается искусственный отбор. Человек всегда предпочитал оставлять для разведения животных и растения, которые обладали лучшими качествами и свойствами. Долгое время этот процесс велся бессознательно, не методично, хотя еще в античные времена люди старались отбирать лучших из лучших и проводить скрещивания между ними. Такие манипуляции не всегда приводили к желаемым результатам. В селекции растений преобладал массовый отбор, т. е. на поле засевали лучшие семена, а из их потомков опять отбирались лучшие из лучших.
Настоящий большой шаг вперед удалось сделать, когда метод отбора дополнился методом подбора производителей. Метод анализа производительных качеств родителей по потомству был разработан династией французских селекционеров Вильморен.
В основе этого метода лежит индивидуальное скрещивание и отслеживание у потомков передачи полезных качеств. Этот вид искусственного отбора называется индивидуальным. Таким образом удается установить, насколько ценен тот или иной экземпляр растений или животных. Особь оценивается не только с позиций обладания полезными качествами, но и (что более важно) как носитель этих качеств, передающий их потомству. Ведь и элитные родители могут дать потомство низкого качества. Причинами могут быть рецессивные гены, проявляющиеся в следующих поколениях, и многое другое.
Селекция – это наука о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с ценными для человека признаками и свойствами
Основные задачи селекции определил
Н. И. Вавилов
Задачи
1.Повышение урожайности сортов и продуктивности животных
2.Повышение устойчивости к заболеваниям
3. Повышение качества продукции
4.Пригодность для механизированного или промышленного
выращивания и разведения
5.Экологическая пластичность сортов и пород
В условиях дикой природы растения, отобранные человеком для культурного возделывания, разнообразием сортов и гибридов не отличаются.
Например, родиной такой ценной культуры, как картофель считается Южная Америка, где климатические и почвенные условия благоприятны для произрастания многих растений. В природе существует не более десятка сортов дикого картофеля, и свойства этих родственных культур отличаются мало.
Естественно предположить, что семена дикого картофеля, привезенные из Южной Америки в далекую Сибирь для разведения, разочаруют местных земледельцев - если культура и выживет, то высокими урожаями на новом месте не обрадует, поскольку климатические условия Сибири резко отличаются от климата, к которому она привыкла.
Впрочем, клубни дикого картофеля и на "исторической родине" не отличаются особо крупными размерами и нежным вкусом - те, кто пробовал блюда из огородного картофеля справедливо найдут его более вкусным. Это и понятно - природе незачем "подгонять" вкус дикорастущих растений под запросы гурманов от человечества.
Не удивительно, что растениеводы, осознавая пищевую и кормовую ценность картофеля, захотели выращивать его и в других районах планеты, с более жестким климатом и отличающимися почвенными условиями. Заставляя любимую всеми картошку "привыкать" к новым условиям обитания, земледельцам приходилось изменять свойства и качества этого растения, помогая культуре выжить на новом месте, а затем постепенно улучшать и вкусовые достоинства "новосела".
Подобная насильственная перемена "места жительства" культуры требует учитывать все факторы, влияющие на жизнедеятельность растения – количество тепла, света, влаги, состояние среды питания (почвы) и т. п.
И даже если растение приживется на новом месте, далеко не всегда можно говорить о достижении желаемого результата, поскольку нередко растения теряют многие из своих ценных качеств (пищевых или технологических) , из-за которых человек собственно, пожелал их выращивать.
К примеру, плоды сливы или груши, выращиваемые в условиях прохладного климата и недостатке света, менее сладки и сочны, чем плоды, растущие в благоприятных условиях. Тем не менее, настойчивая работа над отбором наиболее удачных сортов и гибридов, постепенно дает хорошие результаты.
Поэтому для того, чтобы наиболее эффективно выращивать ту или иную культуру в конкретных природно-климатических или производственных условиях приходилось и приходится постепенно изменять свойства растений, чтобы они прекрасно чувствовали себя там, где их может и хочет выращивать земледелец. Такая "подгонка" культурного растения к конкретным условиям возделывания и является задачей селекционеров во всем мире. В результате селекции из урожая постоянно отбирают семена растений, обладающие наиболее подходящими и ценными качествами, свойственными данной культуре.
Посев семенами наиболее урожайных, приспособленных к местным условиям сортов и гибридов сельскохозяйственных культур – один из важных и наиболее доступных приемов повышения их урожайности.
Сорт – это совокупность сходных по хозяйственно-биологическим свойствам и морфологическим признакам растений одной культуры, родственных по происхождению, отобранных и размноженных для возделывания в определенных природно-климатических и производственных условиях с целью повышения урожайности и качества продукции.
Сорт – это биологический фундамент урожая. По сегодняшним оценкам, долевое участие селекции в повышении урожайности в мировом земледелии достигает 70%, причем оно будет возрастать, что связано как с общей тенденцией к биологизации и экологизации современного земледелия, так и с возрастающими возможностями селекционирования.
Вместе с тем практика показывает, что роль сорта нельзя переоценивать. Попытки повысить урожайность только за счет сорта не дают результатов.
Более того, в ряде случаев новые сорта при невысоком уровне агротехники оказываются не лучше возделывавшихся ранее. Главная причина этого – несоответствие уровня культуры земледелия высоким требованиям новых сортов, в основном интенсивного типа. В результате потенциал продуктивности таких сортов реализуется лишь на 15-20 %.
Поэтому очень важно иметь не просто высокоурожайные сорта, а сорта с широкой пластичностью, устойчивые к неблагоприятным погодным условиям (засуха, понижение температуры и т. п.) , особо опасным болезням и вредителям.
Новые сорта должны обеспечивать получение высококачественного урожая и содержать наибольшее количество тех веществ (белок, жир, крахмал, витамины, волокно и т. д.) , ради которых возделывается та или иная культура. Кроме того, они должны быть хорошо приспособлены к механизированному возделыванию.
Во всем мире работа селекционеров ведется в этих направлениях.
Теоретические основы селекции растений
Главная теоретическая база селекционного процесса – генетика – наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости живых организмов .
Наследственность – это способность родительских форм передавать свои признаки последующему поколению.
Материальными носителями наследственной информации у всех живых организмов являются гены.
Ген – участок молекулы ДНК, на котором закодирована информация о структуре одного белка. Он является элементарной единицей наследственности и отвечает за формирование у организма каких-либо конкретных признаков и свойств (например, формы, окраски и т. п.) , присущих данному растению или животному.
Любой живой организм содержит огромное количество генов (иногда десятки тысяч) , причем каждый из этих генов располагается всегда в одном и том же месте (локусе) определенной хромосомы.
Гены (точнее – их комбинация) являются основной причиной появления доминантных (преобладающих) и рецессивных (отклоняющихся от типичных) признаков.
Существует также внеядерная, или цитоплазматическая, наследственность, не связанная с хромосомами. Ее материальными носителями являются молекулы ДНК, расположенные в некоторых органоидах цитоплазмы (хлоропластах, митохондриях) . Все наследственные признаки и свойства организма, определяющиеся совокупностью всех его генов, которые находятся в тесном взаимодействии друг с другом, называются генотипом.
На основе генотипа под влиянием условий внешней среды формируется фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма, сложившихся в процессе его индивидуального развития.
Наследование различных, в том числе хозяйственно ценных, признаков растений подчиняется определенным закономерностям. Наиболее общие из них – Законы Менделя и Моргана. Их сущность можно кратко изложить следующим образом:
- при моногибридном скрещивании все гибриды первого поколения единообразны по фенотипу и генотипу (первый закон Менделя) ;
- при скрещивании между собой гибридов первого поколения или при их самоопылении в потомстве происходит расщепление фенотипических признаков в соотношении 3:1 (три доминантных и один рецессивный) в случае полного доминирования (второй закон Менделя) ;
- пары альтернативных признаков, если определяющие их гены не локализованы в одних и тех же хромосомах, наследуются при скрещивании независимо друг от друга, причем каждая пара дает расщепление в соотношении 3:1 (третий закон Менделя) ;
- все гены, входящие в состав одной хромосомы, передаются по наследству совместно, составляя группу сцепления (закон Моргана) .
Знание закономерностей и особенностей наследования тех или иных признаков часто определяет методы селекционной работы (отбора и гибридизации) .
Изменчивость – способность организмов изменять свои признаки и свойства – имеет не менее важное значение для селекции.
Различают ненаследственную (модификационную, фенотипическую) изменчивость, которая отражает изменение фенотипа под влиянием условий внешней среды (генотип она не затрагивает и по наследству не передается) , и наследственную (генотипическую) изменчивость организмов.
Наследственная изменчивость включает комбинационную (комбинативную) изменчивость, основанную на появлении новых сочетаний генов вследствие гибридизации организмов, и мутационную изменчивость, обусловленную появлением различных изменений в структуре генов и хромосом, а также изменений их количества в результате мутаций.
Мутациями называют внезапные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению признаков организма, а факторы, их вызывающие, называются мутагенными факторами или мутагенами.
По характеру изменений генотипа различают генные мутации, хромосомные мутации и геномные мутации.
По своему проявлению мутации могут быть как доминантными, так и рецессивными, как вредными, так и полезными для организма.
Мутации могут случайно возникать в естественных условиях (спонтанные мутации) , но их частоту можно существенно увеличить, воздействуя различными мутагенами (индуцированные мутации) .
Мутации могут возникать в любых клетках организма (и в половых, и в соматических) . Соматические мутации можно сохранить в последующих поколениях лишь при вегетативном размножении растений.
Мутации обычно возникают не направленно, однако мутационный процесс все-таки имеет определенные закономерности. Одну из них сформулировал выдающийся российский генетик – академик Н. И. Вавилов.
Сущность закона, сформулированного Вавиловым, сводится к тому, что генетически близкие, связанные между собой единством происхождения виды и роды характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости. Зная, какие формы изменчивости встречаются у одного вида, можно предположить существование (или возможности существования и искусственного получения) сходных форм у родственных видов.
Этот закон помогает селекционерам в поисках нужного исходного материала.
Все виды наследственности и изменчивости могут быть использованы при выведении новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур.
Выведение новых сортов растений
Подбор исходного материала
Для того, чтобы начать селекционную работу над культурой необходим ее представитель, т. е. исходный материал для селекции.
В качестве исходного материала используются уже имеющиеся в природе сорта и формы растений, например, дикорастущие формы, местные сорта культурных растений, сорта зарубежной селекции, а также формы растений, создаваемых в самом процессе селекции.
Исходный материал для селекционного процесса создают также путем искусственного (индуцированного) мутагенеза, воздействуя на растения различными видами радиации, химическими веществами, температурой и другими мутагенными факторами. Наряду с вредными мутациями при этом нередко обнаруживаются и полезные, которые отбирают и используют в дальнейшей селекционной работе.
Новые возможности получения исходного материала для селекции открывают методы генной инженерии, позволяющие целенаправленно конструировать новые сочетания генов, используя для этого геномы совершенно разных организмов. Например, во многих странах уже широко используются сорта так называемого трансгенного картофеля, в геном которого встроен ген микроорганизма, ответственного за синтез специального токсина, вызывающего гибель колорадского жука.
С помощью методов генной инженерии получены также сорта и некоторых других сельскохозяйственных культур, например, трансгенной сои.
Гибридизация
Важное место в селекционном процессе занимает метод гибридизации, или скрещивания.
Сущность гибридизации заключается в слиянии при оплодотворении генотипически разнородных половых клеток (гамет) и развитие из образовавшейся зиготы нового организма, сочетающего наследственные признаки родительских особей.
Кроме того, при гибридизации идут сложные формообразовательные процессы, в результате которых возникает возможность получения новых организмов, способных не только сочетать признаки и свойства исходных родительских форм, но и развивать совершенно новые качества.
Различают внутривидовую (наиболее распространенную) и межвидовую (отдаленную) гибридизацию.
Межвидовая гибридизация нередко позволяет получать формы растений, обладающие ценными качествами и устойчивые к неблагоприятным внешним факторам, болезням и вредителям. Однако такая гибридизация зачастую бывает невозможна из-за затруднений, возникающих при скрещивании разных видов.
Существует даже межродовая гибридизация. Примеры межродовых гибридов: ржано-пшеничный (тритикале) , пшенично-пырейный и т. п.
Отбор
Отбор – один из основных методов селекции. Сам термин "селекция" образован от латинского слова "selectio" – выбор, отбор.
Существует две основные формы искусственного отбора, применяемого в селекции – массовый и индивидуальный.
При массовом отборе из исходной популяции отбирают целую группу растений (до нескольких тысяч) с желательными для селекционера признаками, повторяя этот процесс при необходимости несколько лет. При этом новый сорт является потомством всех лучших отобранных растений и не генетически не является совершенно однородным. Такие сорта называют сортами-популяциями. К ним относятся практически все местные сорта народной селекции.
При индивидуальном отборе все исходные отобранные растения многократно проверяются по потомству. Все потомство худших растений выбраковывается.
Индивидуальный отбор в селекции вегетативно размножаемых растений называется клоном (клон – это потомство одного вегетативно размножаемого растения) .
Новый сорт при индивидуальном отборе более однороден генетически, чем при массовом отборе. По существу он зарождается от одного элитного растения, поэтому достаточно стойко сохраняет ценные свойства и качества на протяжении многих поколений.
Метод индивидуального отбора значительно более сложен и трудоемок, однако в связи с возможностью оценки и сравнения отбираемых элитных растений по их потомству на всех стадиях селекционного процесса чрезвычайно эффективен.
Селекция — отбор и создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами.
Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов — это совокупности особей, созданные человеком и обладающие какими-либо ценными для него качествами. Теоретической основой селекции является генетика.
Основные методы селекции
Отбор
В селекции действует естественный и искусственный отбор. Искусственный отбор бывает бессознательным и методическим. Бессознательный отбор заключается в сохранении человеком лучших особей для разведения и употреблении в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершенную породу или сорт. Методический отбор осознанно направлен на выведение нового сорта или породы с желаемыми качествами. В процессе селекции наряду с искусственным отбором не прекращает своего действия и естественный отбор, который повышает приспособляемость организмов к условиям окружающей среды.
Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора
| Показатели | Естественный отбор | Искусственный отбор |
| Исходный материал для отбора | Индивидуальные признаки организмов | Индивидуальные признаки организмов |
| Отбирающий фактор | Условия среды (живая и неживая природа) | Человек |
| Путь благоприятных изменений | Остаются, накапливаются, передаются по наследству | Отбираются, становятся производительными |
| Путь неблагоприятных изменений | Уничтожаются в борьбе за существание | Отбираются, бракуются, уничтожаются |
| Направленность действия | Отбор признаков, полезных особи, популяции, виду | Отбор признаков, полезных человеку |
| Результат отбора | Новые виды | Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов |
| Формы отбора | Движущий, стабилизирующий, дизруптивный | Массовый, индивидуальный, бессознательный (стихийный), методический (сознательный) |
Массовый отбор — выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Массовый отбор чаще применяют в селекции растений, а индивидуальный — в селекции животных, что связано с особенностями размножения растений и животных.
Гибридизация
Методом отбора нельзя получить новые генотипы. Для создания новых благоприятных комбинаций признаков (генотипов) применяют гибридизацию. Различают внутривидовую и межвидовую (отдалённую) гибридизацию.
Внутривидовая гибридизация — скрещивание особей одного вида. Применяют близкородственное скрещивание и скрещивание неродственных особей.
Близкородственное скрещивание (инбридинг) (например, самоопыление у растений) ведёт к повышению гомозиготности, что, с одной стороны, способствует закреплению наследственных свойств, но с другой — ведёт к снижению жизнеспособности, продуктивности и вырождению. Скрещивание неродственных особей (аутбридинг) позволяет получить гетерозисные гибриды. Если сначала вывести гомозиготные линии, закрепив желательные признаки, а затем провести перекрёстное опыление между разными самоопыляющимися линиями, то в результате в ряде случаев появляются высокоурожайные гибриды. Явление повышенной урожайности и жизнеспособности у гибридов первого поколения, полученных при скрещивании родителей чистых линий, называется гетерозисом. Основная причина эффекта гетерозиса — отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии. Однако уже со второго поколения эффект гетерозиса быстро снижается.
Межвидовая (отдалённая) гибридизация — скрещивание разных видов.
Используется для получения гибридов, сочетающих ценные свойства родительских форм (тритикале — гибрид пшеницы и ржи, мул — гибрид кобылы с ослом, лошак — гибрид коня с ослицей). Обычно отдалённые гибриды бесплодны, так как хромосомы родительских видов отличаются настолько, что невозможен процесс конъюгации, в результате чего нарушается мейоз. Преодолеть бесплодие у отдалённых гибридов растений удаётся с помощью полиплоидии. Восстановление плодовитости у гибридов животных более сложная задача, так как получение полиплоидов у животных невозможно.
Полиплоидия
Полиплоидия — увеличение числа хромосомных наборов.
Полиплоидия позволяет избежать бесплодия межвидовых гибридов. Кроме того, многие полиплоидные сорта культурных растений (пшеница, картофель) имеют более высокую урожайность, чем родственные диплоидные виды. В основе явления полиплоидии лежат три причины: удвоение хромосом в неделящихся клетках, слияние соматических клеток или их ядер, нарушение процесса мейоза с образованием гамет с нередуцированным (двойным) набором хромосом. Искусственно полиплоидию вызывают обработкой семян или проростков растений колхицином. Колхицин разрушает нити веретена деления и препятствует расхождению гомологичных хромосом в процессе мейоза.
Индуцированный мутагенез
В естественных условиях частота возникновения мутаций сравнительно невелика. Поэтому в селекции используется индуцированный (искусственно вызванный) мутагенез — воздействие на организм в условиях эксперимента каким-либо мутагенным фактором для возникновения мутации с целью изучения влияния фактора на живой организм или получения нового признака. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер сам отбирает организмы с новыми полезными свойствами.
Клеточная и генная инженерия
Селекция растений, животных и микроорганизмов
Селекция растений Для селекционера очень важно знать свойства исходного материала, используемого в селекции. В этом плане очень важны два достижения отечественного селекционера Н. И. Вавилова: закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и учение о центрах происхождения культурных растений.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: виды и роды, генетически близкие (связанные друг с другом единством происхождения), характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости. Так, например, у мягкой и твёрдой пшеницы и ячменя существуют остистые, короткоостые и безостые колосья. Зная наследственные изменения у одного вида, можно предвидеть нахождение сходных изменений у родственных видов и родов, что используется в селекции. Чем ближе между собой виды и роды, тем больше сходство в изменчивости их признаков. Н. И. Вавиловым закон был сформулирован применительно к растениям, а позднее подтверждён для животных и микроорганизмов.
В селекции растений наиболее широко используются такие методы, как массовый отбор, внутривидовая гибридизация, отдалённая гибридизация, полиплоидия.
Большой вклад в селекцию плодовых растений внёс отечественный селекционер И. В. Мичурин. На основе методов межсортовой и межвидовой гибридизации, отбора и воздействия условиями среды им были созданы многие сорта плодовых культур. Благодаря его работам многие южные сорта плодовых культур удалось распространить в средней полосе нашей страны.
Многие сорта культурных растений являются полиплоидными. Таковы некоторые сорта пшеницы, ржи, клевера, картофеля, свёклы и т. д. Сочетание отдалённой гибридизации с последующим получением полиплоидных форм позволило преодолеть бесплодие отдалённых гибридов. В результате многолетних работ Н. В. Цицина и его сотрудников были получены гибриды пырея и пшеницы, пшеницы и ржи (тритикале).
К наиболее важным достижениям селекции растений следует отнести создание большого количества высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений.
Селекция животных
Как и культурные растения, домашние животные имеют диких предков. Процесс превращения диких животных в домашних называют одомашниванием (доместикацией). Почти все домашние животные относятся к высшим позвоночным животным — птицам и млекопитающим.
В селекции животных наиболее широко используются такие методы, как индивидуальный отбор, внутривидовая гибридизация (родственное и неродственное скрещивание) и отдалённая (межвидовая) гибридизация.
Использование индивидуального отбора связано с половым размножением животных, когда получить сразу много потомков затруднительно. В связи с этим селекционеру важно определить наследственные признаки самцов, которые непосредственно у них не проявляются (жирномолочность, яйценоскость). Поэтому оценка животных может быть осуществлена по их родословной и по качеству их потомства. Имеет определённое значение также учёт экстерьера, то есть совокупности внешних признаков животного. Подбор производителей в животноводстве особенно актуален в связи с применением в настоящее время искусственного осеменения, позволяющего получить от одного организма значительное число потомков. Родственное скрещивание ведёт к гомозиготности и чаще всего сопровождается уменьшением устойчивости животных к неблагоприятным факторам среды, снижением плодовитости и т. п. Для устранения неблагоприятных последствий используют неродственное скрещивание разных линий и пород. На основе межпородного скрещивания были созданы высокопродуктивные сельскохозяйственные животные (в частности М. Ф. Иванов создал высокопродуктивную породу свиней Белая украинская, породу овец Асканийская рамбулье). Неродственное скрещивание сопровождается гетерозисом, сущность которого состоит в том, что гибриды первого поколения имеют повышенную жизнеспособность и усиленное развитие. Примером эффективного использования гетерозиса служит выведение гибридных цыплят (бройлерное производство).
Отдалённая (межвидовая) гибридизация животных приводит к бесплодию гибридов. Но благодаря проявлению гетерозиса широко используется человеком. Среди достижений по отдалённой гибридизации животных следует отметить мула — гибрида кобылы с ослом, бестера — гибрида белуги и стерляди, продуктивного гибрида карпа и карася, гибридов крупного рогатого скота с яками и зебу, отдалённых гибридов свиней и т. д.
Селекция микроорганизмов
К микроорганизмам относятся прокариоты — бактерии, сине-зелёные водоросли; эукариоты — грибы, микроскопические водоросли, простейшие.
В селекции микроорганизмов наиболее широко используются индуцированный мутагенез и последующий отбор групп генетически идентичных клеток (клонов), методы клеточной и генной инженерии.
Деятельность микроорганизмов используют в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Ферментативную активность микроорганизмов (грибов и бактерий) используют в производстве молочных продуктов, хлебопечении, виноделии и др. С помощью микроорганизмов получают аминокислоты, белки, ферменты, спирты, полисахариды, антибиотики, витамины, гормоны, интерферон и пр.
Выведены штаммы бактерий, способные разрушать нефтепродукты, что позволит использовать их для очистки окружающей среды. Ведутся работы по перенесению генетического материала азотфиксирующих микроорганизмов в геном почвенных бактерий, которые этими генами не обладают, а также непосредственно в геном растений. Это позволит избавиться от необходимости производить огромное количество азотных удобрений.
Читайте также: