какой метод исследования используется в селекции
Какой метод исследования используют в селекции
Определение селекции, основные методы
Селекция — наука о методах создания и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов с целью увеличения их продуктивности, повышения устойчивости к болезням, вредителям, приспособления к местным условиям и другое. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных.
Основными методами селекции являются отбор и гибридизация, а также мутагенез (образующий метод в селекции высших растений и микроорганизмов, который позволяет искусственно получать мутации с целью увеличения продуктивности), полиплоидия (кратное увеличение диплоидного или гаплоидного набора хромосом, вызванное мутацией), клеточная (совокупность методов конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции) и генная инженерия (наука, создающая новые комбинации генов в молекуле ДНК). Как правило, эти методы комбинируют. В зависимости от способа размножения вида применяют массовый или индивидуальный отбор. Скрещивание разных сортов растений и пород животных – основа повышения генетического разнообразия потомства
Методы селекции растений
Основные методы селекции растений в частности — отбор и гибридизация. Для перекрестно-опыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего скрещивания. Если же желательно получение чистой линии — то есть генетически однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками.
Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрестно-опыляемых растений. При этом могут фенотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов. Основная причина этого — переход многих генов в гомозиготное состояние. У любого организма в генотипе постепенно накапливаются неблагоприятные мутантные гены. Они чаще всего рецессивны, и фенотипически не проявляются. Но при самоопылении они переходят в гомозиготное состояние, и возникает неблагоприятное наследственное изменение. В природе у самоопыляемых растений рецессивные мутантные гены быстро переходят в гомозиготное состояние, и такие растения погибают.
Несмотря на неблагоприятные последствия самоопыления, его часто применяют у перекрестно-опыляемых растений для получения гомозиготных («чистых») линий с нужными признаками. Это приводит к снижению урожайности. Однако затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями и в результате в ряде случаев получают высокоурожайные гибриды, обладающие нужными селекционеру свойствами. Это метод межлинейной гибридизации, при котором часто наблюдается эффект гетерозиса (гетерозис – мощное развитие гибридов, полученных при скрещивании «чистых» линий, одна из которых гомозиготная по доминантным, другая — по рецессивным генам): гибриды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. Основная причина гетерозиса заключается в устранении в гибридах вредного проявления накопившихся рецессивных генов. Другая причина — объединение в гибридах доминантных генов родительских особей и взаимное усиление их эффектов.
В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия, так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре.
При создании новых сортов при помощи искусственного мутагенеза исследователи используют закон гомологических рядов Н. И. Вавилова. Организм, получивший в результате мутации новые свойства, называют мутантом. Большинство мутантов имеет сниженную жизнеспособность и отсеивается в процессе естественного отбора. Для эволюции или селекции новых пород и сортов необходимы те редкие особи, которые имеют благоприятные или нейтральные мутации.
Методы селекции животных
Основные принципы селекции животных не отличаются от принципов селекции растений. Однако селекция животных имеет некоторые особенности: для них характерно только половое размножение; в основном очень редкая смена поколений (у большинства животных через несколько лет); количество особей в потомстве невелико.
Одним из важнейших достижений человека на заре его становления и развития (10—12 тыс. лет назад) было создание постоянного и достаточно надежного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных. Главным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов, отвечающих требованиям человека. У домашних животных весьма развиты отдельные признаки, часто бесполезные или даже вредные для их существования в естественных условиях, но полезные для человека. Поэтому в естественных условиях одомашненные формы существовать не могут.
Одомашнивание сопровождалось отбором, вначале бессознательным (отбор тех особей, которые лучше выглядели, имели более спокойный нрав, обладали другими ценными для человека качествами), затем осознанным, или методическим. Широкое использование методического отбора направлено на формирование у животных определенных качеств, удовлетворяющих человека.
Отбор родительских форм и типы скрещивания животных проводятся с учетом цели, поставленной селекционером. Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства. Поэтому необходимо хорошо знать их родословную. По признакам предков, особенно по материнской линии, можно судить с известной вероятностью о генотипе производителей.
В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: аутбридинг (неродственное скрещивание) и инбридинг (близкородственное).
Аутбридинг между особями одной породы или разных пород животных, при дальнейшем строгом отборе приводит к поддержанию полезных качеств и к усилению их в ряду следующих поколений.
При инбридинге в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство. Такое скрещивание в определенной степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности и, как следствие, к закреплению хозяйственно ценных признаков у потомков.
В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов, в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются.
У домашних животных, как и у растений, наблюдается явление гетерозиса: при межпородных или межвидовых скрещиваниях у гибридов первого поколения происходит особенно мощное развитие и повышение жизнеспособности.
Гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве и свиноводстве, так как первое поколение гибридов непосредственно используют в хозяйственных целях.
Отдаленная гибридизация домашних животных менее эффективна, чем растений. Межвидовые гибриды животных часто бывают бесплодными. Но в некоторых случаях отдаленная гибридизация сопровождается нормальным слиянием гамет, обычным мейозом и дальнейшим развитием зародыша, что позволило получить некоторые породы, сочетающие ценные признаки обоих использованных в гибридизации видов.
История селекции
Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI—XVII вв. отбор происходил бессознательно, то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.
Только в последнее столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.
Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию (скрещивание), скрещивая растения с желательными признаками и, в дальнейшем, отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно.
Учёные, которые внесли вклад в развитие селекции и генетики
Этот немецкий учёный заложил основы современной генетики, установив в 1865 году принцип дискретности (прерывности), наследовании признаков и свойств организмов. Также он доказал метод скрещивания (на примере гороха) и обосновал три закона, названных позже его именем.
В начале двадцатого века этот американский биолог обосновал хромосомную теорию наследственности, согласно которой наследственные признаки определяются хромосомами — органоидами ядра всех клеток организма. Ученый доказал, что гены расположены среди хромосом линейно и что гены одной хромосомы сцеплены между собой.
Этот учёный, основатель теории происхождения человека от обезьяны, провёл большое количество опытов по гибридизации, в ряде которых и была установлена теория о происхождении человека.
Впервые в 1717 году получил искусственные гибриды. Это были гибриды гвоздик, получившиеся в результате скрещивания двух различных родительских форм
В 1892 году русский ботаник Герасимов исследовал влияние температуры на клетки зеленой водоросли спирогиры и обнаружил удивительное явление — изменение числа ядер в клетке. После воздействия низкой температурой или снотворным, он наблюдал появление клеток без ядер, а также с двумя ядрами. Первые вскоре погибали, а клетки с двумя ядрами успешно делились. При подсчете хромосом оказалось, что их вдвое больше, чем в обычных клетках. Так было открыто наследственное изменение, связанное с мутацией генотипа, т.е. всего набора хромосом в клетке. Оно получило название полиплоидии, а организмы с увеличенным числом хромосом – полиплоидов.
Выдающуюся роль в селекции животных сыграли достижения известного советского селекционера Иванова, разработавшего современные принципы отбора и скрещивания пород. Он сам широко вводил генетические принципы в практику племенного дела, сочетая их с подбором условий воспитания и кормления, благоприятных для развития породных свойств. На этой основе им были созданы такие выдающиеся породы животных, как белая украинская степная свинья и асканийский рамбулье.
В последнее десятилетие активно изучается возможность искусственного массового клонирования уникальных животных, ценных для сельского хозяйства. Основной подход заключается в переносе ядра из диплоидной соматической клетки в яйцеклетку, из которой предварительно удалено собственное ядро. Яйцеклетку с подмененным ядром стимулируют к дроблению (часто электрошоком) и помещают животным для вынашивания. Таким путем в 1997 г. в Шотландии от ядра диплоидной клетки из молочной железы овцы-донора появилась овечка Долли. Она стала первым клоном, искусственно полученным у млекопитающих. Именно этот случай был достижением Вильмута и его сотрудников.
В двадцатых годах возникли и стали развиваться мутационная и популяционная генетики. Популяционная генетика это область генетики, которая изучает основные факторы эволюции — наследственность, изменчивость и отбор — в конкретных условиях внешней среды, популяции. Основателем этого направления и был советский ученый Четвериков.
В 30-е годы генетик этот учёный предположил, что хромосомы — это гигантские молекулы, предвосхитив тем самым появление нового направления в науке – молекулярной генетики.
Советский ученый Вавилов установил, что у родственных растений возникают сходные мутационные изменения, например у пшеницы в окраске колоса, остистости. Эта закономерность объясняется сходным составом генов в хромосомах родственных видов. Открытие Вавилова получило название закона гомологических рядов. На основании его можно предвидеть появление тех или иных изменений у культурных растений.
Занимался гибридизацией яблонь. Благодаря этому, он вывел новый сорт Антоновка шестиграммовая. А его гибриды яблок нередко называют «Мичуринскими яблоками»
Примеры селекции живых организмов
В пушном деле большое значение имеет отбор естественных мутаций, отличающихся новой красивой окраской. Такой отбор очень быстро дает положительные результаты. Это можно показать на новых породах лисиц: серебристо-черной, платиновой и белой. Серебристо-черная лисица, которая была завезена в СССР в 1927 г., за 20 лет селекционной работы приобрела ряд свойств, отличающих ее от исходной формы. Платиновая лисица выведена путем отбора из группы серебристо-черных, имевших большое количество серебристых волос. У платиновой лисицы большие белые пятна развиты на груди, брюхе, лапах и морде.
Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней — украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами- производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были созданы различные линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, а по выносливости – от украинских свиней.
Доказано, что вклад селекции в повышение в два раза урожайности основных сельскохозяйственных культур, достигнутое за последнюю четверть века в развитых странах, составляет около 50%. Так называемую «зеленую революцию» в земледелии Мексики, Индии и ряда других стран совершило внедрение низкорослых (с высотой стебля 100—110 см), полукарликовых (80—100 см) и карликовых (60—80 см) сортов риса, пшеницы и др. Они характеризуются нетолько высокой устойчивостью к полеганию, но и высокой продуктивностью колоса, главным образом за счет повышенного количества в нем зерновок. Такие сорта обеспечивают урожайность выше 60 ц/га. Производство пшеницы в Мексике и Индии с 1950 по 1970 г. возросло более чем в 8 раз; посевная площадь увеличилась вдвое, а урожай — вчетверо. Подобные сорта пшеницы созданы и в России (например, Донская полукарликовая и Мироновская низкорослая).
Классическая селекция
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).
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).
Массовый отбор – проводится по фенотипу (по экстерьеру).
Устаревшая методика селекции растений, сейчас не применяется.
Индивидуальный отбор – проводится по генотипу, т.е. с учетом данных о фенотипе родителей, потомства и других родственников.
Основными методами селекции являются отбор, гибридизация (с использованием гетерозиса и цитоплазматической мужской стерильности), полиплоидия и мутагенез.
Отбор и его творческая роль. В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор.
В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор — это выделение группы особей по внешним, фенотипическим признакам без проверки их генотипа.
Например, при массовом, или стихийном, отборе из всей популяции кур той или иной породы в хозяйствах оставляют для размножения птиц с яйценоскостью 200—250 яиц, живой массой не менее 1,5 кг, определенной окраски, не проявляющих инстинкты высиживания и т. д. Все остальные куры выбраковываются. При этом потомство каждой курицы и петуха оценивается только по фенотипу.
Следовательно, массовый отбор может дать хорошие результаты только при высоком коэффициенте наследуемости ценных признаков, избранных селекционером.
Массовый отбор наиболее эффективен в отношении качественных признаков, контролируемых одним или несколькими генами. Вместе с тем он редко бывает успешным по полигенным признакам с низким коэффициентом наследования. В этом случае необходимо применять индивидуальный, или методический, отбор.
При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков.
На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями. В результате появляется возможность оценивать наследственные качества отдельных особей, т. е.
способность передавать свойства потомству.
Значение индивидуального отбора особенно велико в тех отраслях сельскохозяйственного производства, где имеется возможность получения от одного организма большого количества потомков. Так, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35000 телят с помощью глубокого замораживания семени, сохраняющегося долгие годы.
Поэтому уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами.
Отбор в селекции отличается наибольшей эффективностью в том случае, если он сочетается с определенными типами скрещиваний.
Методы гибридизации (типы скрещивания) в селекции. Все разнообразие типов скрещиваний сводится к инбридингу и аутбридингу.
Методы селекции
Инбридинг — это близкородственное (внутрипородное или внутрисортовое), а аутбридинг — неродственное (межпородное или межсортовое) скрещивание.
При инбридинге в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец — дочь, мать — сын, двоюродные братья — сестры и т. д.). Этот тип скрещивания применяют в тех случаях, когда желают перевести большинство генов породы в гомозиготное состояние и, как следствие, закрепить хозяйственно ценные признаки, сохраняющиеся у потомков.
Такое скрещивание в определенной степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности.
Вместе с тем при инбридинге часто наблюдается ослабление животных, их постепенное вырождение, обусловленное гомозиготизацией рецессивных аллелей.
При этом гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем более близкородственные скрещивания используют при инбридинге. Для избежания этого явления необходимо проводить строгий отбор особей, обладающих ценными хозяйственными признаками.
У растений чистые линии также обладают пониженной жизнеспособностью, что, вероятно, связано с переходом в гомозиготное состояние всех рецессивных мутаций, которые в основном являются вредными.
Чистые линии, полученные в результате инбридинга, отличаются не только различными признаками, но и степенью снижения жизнеспособности.
Если эти чистые линии скрещивать между собой, то обычно наблюдается эффект гетерозиса.
Неродственное скрещивание между особями одной породы или между особями разных пород (кроссбридинг) животных позволяет поддерживать свойства или улучшать их в ряду следующих поколений гибридов.
Аутбридинг повышает уровень гетерозиготности потомства и гетерогенности популяции.
Полипюидия и отдаленная гибридизация. При создании новых сортов растений селекционерами широко используется метод автополиплодии, который приводит к увеличению размеров клеток и всего растения вследствие умножения числа наборов хромосом. Кроме того, избыток хромосом повышает их устойчивость к патогенным организмам (вирусам, грибам, бактериям) и ряду других неблагоприятных факторов, например к радиации: при повреждении одной или даже двух гомологичных хромосом остаются неповрежденными другие такие же.
Полиплоидные особи жизнеспособнее диплоидных.
Какой метод исследования используется в селекции
Подробное решение параграф § 50 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов A.M. Углубленный уровень 2019
Вопрос 1. Чем искусственный отбор отличается от естественного?
Естественный и искусственный отборы отличаются, прежде всего, по управляющей силе, эти отборы проводящей. Искусственный отбор осуществляется человеком для получения новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, при этом отбираются только полезные и нужные признаки, вредные и не требующиеся выбраковываются. Естественный отбор осуществляется природой, результатом становится появление новых видов. Неблагоприятные признаки уничтожаются в борьбе за существование, благоприятные остаются и способствуют развитию вида.
Вопрос 2. Какие виды гибридизации вам известны?
Внутривидовая (инбридинг и аутбридинг), межвидовая, межродовая.
Вопрос 3. Какой процесс называется гаметогенезом?
Гаметогенез — процесс образования половых клеток.
Вопрос 4. Что такое мутагенез?
Мутагенез — процесс возникновения мутаций.
Вопрос 5. Что такое чистая линия?
Чистая линия — генотипически однородное потомство, получаемое исходно отодной самоопыляющейся или оплодотворяющейся особи с помощью отбора и дальнейшего самоопыления (самооплодотворения). Чистая линия представляет собой группу организмов, гомозиготных по большинству генов, поскольку самоопыление (самооплодотворение) является инбридингом самой высокой степени.
Вопрос 6. Что такое селекция?
Селекция — наука о методах создания и совершенствования существующих сортов, гибридов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками.
Вопрос 7. Какие задачи решает селекция?
— повышение продуктивности сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов;
— изучение разнообразия растений, животных и микроорганизмов, являющихся объектами селекционной работы;
— анализ закономерностей наследственной изменчивости при гибридизации и мутационном процессе;
— исследование роли среды в развитии признаков и свойств организмов;
— разработка систем искусственного отбора, способствующих усилению и закреплению полезных для человека признаков у организмов с различными типами размножения;
— создание устойчивых к заболеваниям и климатическим условиям сортов и пород;
— получение сортов, пород и штаммов, пригодных для механизированного промышленного выращивания, разведения и уборки.
Вопрос 8. В чём заключаются методы гибридизации и отбора?
При гибридизации скрещивают организмы, отличающиеся наследственностью, то есть одной и более парами аллелей генов, а следовательно одним или несколькими внешними признаками. Т. е. при оплодотворении происходит слияние двух различных по генотипу половых клеток с образованием зиготы, из которой развивается новый организм, наследующий признаки обоих родителей. Этот метод селекции включает инбридинг (внутривидовую гибридизацию) и аутбридинг (отдаленную, или межвидовую гибридизацию).
Отбор составляет сущность селекционной работы при любом методе селекции. Применяя гибридизацию, полиплоидию, мутагенез и т. д., мы лишь создаем исходный материал. Выделить же из него ценные формы можно только отбором.
Вопрос 9. Что такое гетерозис и инбридинг? В чём их принципиальное различие?
Под инбридингом понимают скрещивание родственных особей, т. е. скрещивание организмов, имеющих общих предков. Инбридинг приводит к возрастанию частот «вредных» генов в гомозиготном состоянии, что, в свою очередь, определяет явление депрессии или даже летальности. Крайняя степень инбридинга — самоопыление.
Гетерозис — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей.
Гетерозис происходит от межпородного скрещивания, в то время как инбридинг имеет место у чистопородных животных. Они оказывают противоположные воздействия, первый из упомянутых улучшает показатели, а последний ухудшает показатели, особенно в плане репродуктивных признаков.
Вопрос 10. Используя интернет — ресурсы и дополнительные источники информации, подготовьте презентацию об истории развития селекции.
На основе этого материала можно найти подходящие изображения и создать презентацию!
Основные этапы в истории развития селекции. Уже на заре своей сельскохозяйственной деятельности человек бессознательно проводил селекцию одомашненных растений и животных. Она выражалась, главным образом, в отборе самых продуктивных особей для размножения. Две тыс. лет назад в Древнем Риме были написаны трактаты поэта Вергилия, писателя и агронома Колумеллы, ученого Варрона, где имелись указания, как следует вести отбор растений.
Примитивные земледельцы отличались поразительной интуицией в отношении растений. Об этом свидетельствуют сохранившиеся формы растений, а подчас только есть упоминание в летописях об уникальной форме кукурузы, абрикосах с 70 % сахара, гигантской формы редьки, лимской фасоли (семена крупнее в 100 раз дикой фасоли).
Яркий пример генетических возможностей улучшения сельскохозяйственных растений — кукуруза и пшеница. Изначально длина початка кукурузы достигала около 2 см (5 тыс. лет до н.э.). А современная пшеница (аллополиплоидный гибрид), которая сочетает геномы трех видов (Triticum monococcum L., Aegilops speltoides Tausch., Ae. squarrosa L.), каждый из которых не представляет особой хозяйственной ценности, стал одним из продуктивнейших видов, дающих рекордные урожаи зерна.
Древние селекционеры создали прекрасные сорта плодовых растений, винограда, многие сорта пшеницы, породы домашних животных. Им были известны некоторые современные селекционные приёмы. Например, искусственное опыление финиковой пальмы применяли в Египте и Месопотамии за несколько веков до н. э.
С развитием земледелия и животноводства искусственный отбор лучших форм приобрёл массовый сознательный характер — появилась народная селекция. В России крестьяне создали сорта пшеницы (Крымка, Белотурка, Полтавка, Гарновка и др.), подсолнечника (Зелёнка, Фуксинка), высокорослые кряжи льна — долгунца (Смоленский, Псковский), сорта клевера (Пермский), яблони (Антоновка, Грушовка) и др., получившие название местных, или стародавних, хорошо приспособленные к местным условиям произрастания. Лучшие сорта хлопчатника СССР и США берут своё начало от форм, происхождение которых связано с культурой майя. В Перу выращивают кукурузу с очень крупным зерном (относится к Куско — группе), созданную много веков назад. В дальнейшем местные сорта и породы были использованы для выведения селекционных сортов и пород.
Развитие капитализма оказало большое влияние на селекционную практику, привело к зарождению промышленной селекции. Во 2 — й половине 19 в. повысился интерес к выведению новых сортов растений. В Германии Ф. Ахард заложил основы селекции сахарной свёклы на повышенное содержание сахара и высокую урожайность. Стали известны сорта пшеницы английских селекционеров — практиков П. Ширефа, Ф. Галлета, немецкого учёного В. Римпау. В Европе и Америке были созданы промышленные семенные фирмы, крупные селекционно — семеноводческие предприятия. В 1774 под Парижем основана селекционная фирма «Вильморен», снабжающая семенами всю Францию и экспортирующая их во многие страны. В России организованы Полтавское опытное поле (1884), где изучался сортовой состав пшеницы Верхнячская (1883), Немерчанская (1886) и Уладово — Люлинецкая (1886), опытно — селекционные станции по сахарной свёкле. И. В. Мичурин успешно работал в области селекции плодовых культур. В Швеции создана Свалёвская селекционная станция (1886, ныне институт), сыгравшая большую роль в развитии селекции в Западной Европе. Её сорта овса (Золотой дождь, Победа, Лигово II) и др. культур получили мировую известность. В США опытно — селекционые станции и лаборатории были организованы в каждом штате. Селекцией занимались также семеноводческие компании. Л. Бёрбанк вывел сорта плодовых и декоративных растений. В это же время в США, Франции, Великобритании, Швеции и других странах проводилась большая работа по сбору растительных ресурсов, интродукции растений. Растительные коллекции стали исходным материалом для выведения новых сортов.
Большое влияние на развитие селекции оказали открытия в области ботаники, зоологии, микроскопической техники. С изобретением специальных приборов, инструментов, машин, селекционный процесс всё более механизировался. Несмотря на значительные успехи, промышленная селекция была лишена тех научных предпосылок, которые позволили ей в дальнейшем превратиться в теоретически обоснованную селекционную науку. Селекционеры 18—19 вв. действовали лишь на основании опыта и интуиции, хотя и применяли многие современные методы. Решающую роль в возникновении научной селекции сыграло эволюционное учение Ч. Дарвина, становление и развитие общей генетики, а затем генетики растений и генетики животных, радиационной генетики.
В России началом развития научной селекции считается 1903 — год организации Д. Л. Рудзинским при Московском с. — х. институте (ныне Московская с. — х. академия им. К. А. Тимирязева) селекционной станции, на которой были выведены первые в стране сорта зерновых культур и льна. В 1909—14 созданы Харьковская, Саратовская, Безенчукская, Одесская опытные станции.
В 20—30 — е гг. создана сеть новых научно — исследовательских селекционных учреждений, организовано государственное сортоиспытание, проводится сортовое районирование, развернулись большие генетические и селекционные исследования. Открытый Н. И. Вавиловым гомологических рядов закон в наследственной изменчивости, обоснованные им теория центров происхождения культурных растений, эколого — географические принципы селекции, учение об исходном материале растений и иммунитете растений стали широко использовать в селекционной практике. Созданный в 1924 Всесоюзный институт прикладной ботаники и новых культур, преобразованный затем во Всесоюзный институт растениеводства (ВИР), под руководством Н. И. Вавилова становится мировым центром по сбору и изучению растительных ресурсов. Многочисленные коллекции растений ВИРа послужили исходным материалом (генофондом) для многих сортов растений.
Анализ достижений селекции в 50 — 80 — х годах XX столетия свидетельствует также о том, что большинство улучшенных агрономических признаков, обусловивших рост урожайности, имеет полигенный, комплексный характер. Созданы сорта и гибриды с широкой агроэкологической адаптацией, более медленным старением листьев, устойчивостью к полеганию, толерантностью цветков к абортированию в условиях жары и засухи, горизонтальной устойчивостью к болезням и др. Основное внимание в современных селекционных программах уделяется сочетанию высокой потенциальной продуктивности сортов и способности противостоять действию абиотических и биотических стрессоров. В числе основных причин такой ориентации — тенденции к увеличению разрыва между рекордной и средней урожайностью по важнейшим сельскохозяйственным культурам (обычное соотношение 4:1), повышению зависимости величины и качества урожая от применения техногенных средств, а также погодных флуктуации (вариабельность урожайности по годам на 60 — 80 % обусловлена «капризами» погоды). Следовательно, дальнейшее успешное развитие селекции растений требует использования качественно новых методов, технологий и биологических концепций.
Не вызывает сомнений, что в наращивании производства продуктов питания в XXI веке решающее значение будет принадлежать адаптивной системе селекции, которая сочетает классические и новейшие методы селекции растений.
Вопрос 11. Подготовьте сообщение о сортах и/или породах вашего региона, указав их особенности и преимущества.
Сорта культурных растений Ивановской области.
Сорта культурных растений, произрастающие на территории Ивановской области:
Сорта крыжовника (Смена, Русский, Розовый 2, Салют, Машека, Малахит, Родник, Краснославянский, Колобок, Черносливовый, Черномор)
Сорта смородины черной (Памяти Шукшина, Памяти Равкина, Душистая, Дочка, Стрелец, Дар Смольяниновой, Дубровская, Детскосельская, Вологда, Минай Шмырёв, Измайловская, Экзотика, Смуглянка, Сибилла, Сеянец голубки, Сенсей, Селеченская 2, Селеченская, Память Мичурина, Орловия, Загадка, Лентяй, Ажурная и др.)
Сорта смородины красной (Серпантин, Памятная, Ненаглядная, Задунайская, Красная Смольяниновой, Версальская белая, Белая фея (Алмазная), Константиновская, Красный крест, Голландская красная и др.)
Сорта сливы китайской (Красный шар, Скороплодная)
Сорта сливы домашней (Ренклод колхозный, Витебская поздняя, Алексий, Сухановская, Яичная синяя, Утро, Кантемировка, Болховчанка, Скороспелка красная, Фиолетовая, Смолинка, Синий дар и др).
Сорта вишни степной (Субботинская, Полевка, Кристина, Алтайская ранняя, Алтайская ласточка, Желанная, Иртышская, Шадринская, Ранняя степная, Максимовская, Рубиновая).
Сорта вишни войлочной (Детская, Восточная, Восторг, Алтана, Юбилейная, Царевна, Смуглянка восточная, Океанская вировская, Сказка, Красавица, Триана, Розовая урожайная, Осенняя вировская, Натали, Лето, Алиса).
Сорта вишни обычной (Тамарис, Октава, Кизиловая, Малиновка, Живица, Журавка, Игрицкая, Волочаевка, Владимирская, Брюнетка, Багряная, Шоколадница, Гриот московский, Памяти Еникеева, Шубинка, Сания, Радонеж, Молодёжная, Тургеневка, Расторгуевская и др.).
Сорта черешни (Радица, Бряночка, Брянская розовая, Ревна, Овстуженка, Одринка, Лена, Ипуть, Подарок Рязани, Фатеж, Гронкавая, Речица, Тютчевка, Садко, Теремошка,
Сорта черемухи (Мавра, Поздняя радость, Памяти Саламатова, Плотнокистная, Чёрный блеск, Самоплодная).
Сорта алычи (Несмеяна, Злато скифов, Клеопатра, Путешественница, Шатёр, Анастасия, Кубанская комета, Мара, Ариадна).
Сорта абрикоса (Айсберг, Алёша, Водолей, Графиня, Лель, Монастырский, Царский, Фаворит)
Сорт айвы Московская Сусова.
Сорта груши (Памяти Яковлева, Память Жегалова, Москвичка, Кафедральная, Бере московская, Красавица Черненко, Верная, Саратовка, Русская красавица, Лада, Мраморная, Любимица Яковлева, Рогнеда, Бессемянка, Чижовская и др.).
Сорта яблони (Сергиана, Свежесть, Ртищевская красавица, Строевское, Старт, Спартан, Рождественское, Ренет Черненко, Поливитаминное, Орловский пионер, Мелба, Московское зимнее, Осеннее полосатое (Штрейфлинг, Штрифель), Мантет, Мартовское, Звездочка, Услада, Солнышко, Синап орловский и др.).
Наиболее распространённые сорта: Смена (Крыжовник), Русский (Крыжовник), Розовый 2 (Крыжовник).
Наименее распространённые сорта: Услада (Яблоня), Солнышко (Яблоня), Синап орловский (Яблоня).
Достоинства сорта: устойчивость к мучнистой росе, высокая побеговосстановительная способность, скороплодность, урожайность.
Русский (Крыжовник). Сорт среднепозднего срока созревания, получен от опыления сорта Карелесс смесью пыльцы сортов Хаутон, Орегон, Карри и Штамбовый. Куст среднерослый, более раскидистый в молодом возрасте, крона средней густоты, ветвление слабое. Шиповатость побегов средняя, шипы преимущественно одинарные, средней длины и толщины. Лист средний, зеленый, матовый либо слабоблестящий, неопушенный, со складчатой поверхностью, кожистый, вогнутый. Ягоды средние и крупные (3,0 — 6,0 г), овальные или эллиптические, темно — красные, неопушенные, с восковым налетом. Ягоды универсального назначения.
Достоинства сорта: высокие зимостойкость, продуктивность и потребительские качества ягод. Засухоустойчивый сорт, характеризуется хорошей самоплодностью, обладает устойчивостью к американской мучнистой росе.
Розовый 2 (Крыжовник). Сорт среднераннего срока созревания, получен от скрещивания сортов Финик и Сеянец Лефора. Куст средней высоты, густой, полураскидистый. Степень шиповатости слабая, шипы со слабым блеском, темноокрашенные. Лист крупный, зеленый, слабоблестящий, слабоморщинистый, пластинка расположена наклонно по отношению к побегу. Цветки крупные, чашелистики светло — зеленые, с розовыми краями, несомкнутые, слегка отогнутые. Ягоды крупные (5 — 6 г), однородные, округло — овальные, розово — красные. Семена крупные. Вкус кисло — сладкий, десертный.
Достоинства сорта: высокая зимостойкость в сочетании с хорошей урожайностью, вкусовыми качествами ягод, устойчивостью к мучнистой росе, антракнозу, септориозу, характеризуется хорошей самоплодностью, обладает полевой устойчивостью.
Душистая (смородина черная). Сорт раннего срока созревания, получен от скрещивания сортов Лия Плодородная и Надежда. Куст среднерослый, слабораскидистый, густой. Цветки средней величины, чашевидные, чашелистики бледно — желтые, среднего размера, отогнуты кверху, свободные. Ягоды средние и крупные, одномерные, округлые, слегка приплюснутые, черные, матовые, отрыв сухой. Вкус сладко — кислый (4,2 балла), с освежающим ароматом. Ягоды универсального назначения.
Достоинства сорта: ранний срок созревания, устойчивость к болезням, сухой отрыв и вкусовые качества ягод, высокая урожайность.
Памяти Шукшина (смородина черная). Сорт среднего срока созревания, получен от скрещивания сорта Зоя с отборной формой (Каракол х Алтайская десертная). Куст среднерослый, при обильном плодоношении раскидистый, средней густоты. Цветки мелкие. Ягоды крупные (1,3 — 3,0 г), округло — овальные, черные, кожица тонкая, с сухим отрывом, вкус кисло — сладкий, созревание одновременное, универсального назначения.
Достоинства сорта: зимостойкость, засухоустойчивость средняя, устойчив к мучнистой росе, скороплодность, высокая урожайность, высокая производительность труда на сборе, крупноплодность, хороший вкус.
Солнышко (сорт яблони). Позднеосенний иммунный к парше сорт.Деревья нижесреднего размера с округлой кроной. Преобладающий тип плодовых образований простые и сложные кольчатки. Побеги сравнительно толстые, коленчатые, дугообразно изогнутые, граненые в сечении, коричневые, опушенные, с укороченными междоузлиями. Листья среднего размера, яйцевидные, короткозаостренные с винтообразно скрученной верхушкой, зеленые, блестящие, с грубой нервацией. Соцветия зонтиковидной формы состоят из 4 — 6 цветков; бутоны бело — розовые. Плоды средней величины (140 г), продолговатые, широкоребристые, скошенные. Кожица плода гладкая, маслянистая. Основная окраска в момент съемной зрелости зеленовато — желтая, а в состоянии потребительской зрелости светло — желтая. Покровная окраска по всему плоду в виде яркого сплошного румянца малинового цвета. Подкожные точки многочисленные, крупные, хорошо заметные.
Достоинства сорта: иммунность к парше (ген Vf), зимостойкий, красивые плоды позднеосеннего созревания. На карликовых подвоях сорт пригоден для закладки садов интенсивного типа.
Детская (сорт вишни войлочной). Сорт выведен от скрещивания сортов Лето х (сеянец Розовой + Отборная). Куст 1,8 м высоты, широкоовальной формы, средней загущенности. Листовая пластинка овальная (4,5 х 2,6 см) темно — зеленая, гофрированная, с заостренной верхушкой и острым основанием. Цветок (1 — 2) блюдцевидный, средней величины 2,5 см в диаметре венчика, пятилепестный, лепестки белые, свободно расположены. Плод крупный, средняя масса 3,5 г, максимальная 4,0 г. Форма плода округлая, слегка сплюснутая с боков, вершина с заметным клювиком, основание с глубокой воронкой. Окраска плода ярко — красная, кожица опушена. Мякоть красная, плотная. Окраска сока красная. Мякоть сочная, плотная, хрящеватая. Вкус кисло — сладкий, гармоничный. Полусухой отрыв плодов. Сроки цветения 17 — 23 мая. Сроки созревания 15 — 24 июля. Плоды созревают одновременно.
Достоинства: крупноплодность, хорошие вкусовые качества, высокая урожайность, скороплодность, полусухой отрыв плодов, высокая зимостойкость. Сорт засухоустойчив,
Вопрос 12. Почему теоретической основой селекции является генетика?
Теоретической основой селекции является генетика, так как именно знание ее законов позволяет целенаправленно управлять появлением мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов.
Вопрос 13. Почему в дикой природе межвидовые гибриды встречаются реже, чем, например, в зоопарках?
В процессе эволюции растений и животных сформировались механизмы (барьеры), препятствующие скрещиванию между разными видами. В противном случае они не способны были бы сохранить свою индивидуальность — более того, встречались бы невероятные химеры.
Несмотря на все биологические и экологические препятствия, межвидовая гибридизация все — таки удается, но образовавшиеся гибриды имеют очень низкую плодовитость, а чаще и полное бесплодие, так как нарушен процесс формирования половых клеток. Но сами они, помимо необычной внешности, иногда проявляют качества, превосходящие родительские виды (более крупные, более выносливые и т.д.).