Селекция
Титова Елена , Авчинка Инга
История селекции.
Возникновение селекции связано с введением в культуру
растений и одомашниванием животных. Начав возделывать растения и разводить
животных, человек стал отбирать и размножать наиболее продуктивные, что
способствовало их непроизвольному улучшению. Так на заре человеческой культуры
возникла примитивная селекция. Её история исчисляется тысячелетиями. 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
результате длительной народной селекции получены каракульская и романовская
породы овец, арабская и ахалтекинская породы лошадей, серый украинский скот,
ярославская и холмогорская молочные породы крупного рогатого скота и др. 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. В конце 18 — начала 19
вв. в Великобритании были впервые созданы селекционные питомники, организовано
племенное животноводство. Племенными животными Великобритания снабжала многие
страны. 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. 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 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 сельскохозяйственном институте
селекционные станции, на которой были выведены первые в стране сорта зерновых
культур и льна. Больших успехов достигла селекция после Октябрьской революции
1917. В 1921 был принят декрет «О семеноводстве», подписанный В. И. Лениным,
заложивший основы единой государственной системы селекционно-семеноводческие
работы в СССР. 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 С., учение об исходном
материале растений и иммунитете растений стали широко использовать в селекционной
практике.
Селекция за рубежом.
Применяя те же
методы, что и в СССР, селекционеры ряда стран добились больших успехов.
| Ирис бородатый- немецкая селекция |
В США селекционная работа
сосредоточена в государственных университетах, на эксперимент, опытных станциях
(организованы в каждом штате), в с.-х. колледжах и семеноводческих компаниях. В
качестве исходного материала используют сорта и гибриды многих стран.
Достигнуты значительные успехи в селекции короткостебельной стекловидной озимой
пшеницы — сорта Гейнз, Ньюгейнз, Кэпрок (последний отличается высокой урожайностью в условиях орошения, иммунностью
к бурой ржавчине и мучнистой росе, устойчивостью к полеганию, высокими
мукомольными и хлебопекарными качествами). Лучшие яровые сорта — Ред Ривер 68,
Вердл Сидз 1502, Вердл Сидз 1877 (районирован в СССР в 1975). Американские
селекционеры работают над созданием кормовой многолетней пшеницы, которая
характеризовалась бы высокой кустистостью, солевыносливостью, устойчивостью к
болезням и значительным содержанием белка, а также гибридной пшеницы. В
селекции риса большое внимание уделяется выведению скороспелых и среднеспелых
высокобелковых сортов, устойчивых к низкой температуре воды, а также
двухурожайных сортов
В Канаде большое внимание уделяется селекции зерновых
культур. Основные направления селекции пшеницы: выведение короткостебельных
сортов, устойчивых к ржавчине, с зерном высокого качества — крупным, с
повышенным содержанием белка и каротина, хорошими технологическими свойствами,
морозостойких для озимой пшеницы. В гибридизации используют сорта из Мексики,
США, СССР (Ульяновку Алабасскую, Безостую 1), Индии и других стран. Проводится
селекционная работа с овсом — выведены короткостебельные высоколизиновые сорта,
обладающие комплексной устойчивостью к ржавчине, мучнистой росе, головне и др.
болезням, с повышенным содержанием белка и масла, с ячменём— короткостебельные
сорта, неполегающие, иммунные к ржавчине, пригодные для пивоварения. Хорошие
результаты наблюдаются в селекции корневищных форм люцерны, сои, подсолнечника
и других культур.
В Швеции селекцией растений занимаются Свалёвский и
Вейбульсхольмский институты и их филиалы. При выведении сортов зерновых культур
— ячменя и овса — особое внимание обращается на устойчивость к полеганию,
осыпанию и прорастанию зерна на корню, иммунность к мучнистой росе, ржавчине и
др. болезням, повышенное содержание белка и лизина в зерне.
Селекция
Слово "селекция" произошло от лат.
"selectio",что в переводе обозначает "выбор, отбор".
Селекция (от лат. selectio-выбор, отбор) - это наука о методах создания новых
сортов растений и пород животных. По Н. И. Вавилову, селекция — это эволюция,
направляемая волей человека. Для успешной селекционной работы учитывают: 1)
исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных — объектов
селекционной работы, 2) мутации и роль среды в проявлении и развитии изучаемых
признаков, 3) закономерности наследования при гибридизации, 4) формы
искусственного отбора (массовый и индивидуальный).
Направления и методы селекции. В селекции растений
выделилось нескольких направлений: - селекция на урожайность, которая является
главным критерием сорта, продолжает оставаться основным направлением селекции;
- селекция на качество: высокое содержание желаемых
веществ (крахмала в картофеле, белка в пшенице, кормовом ячмене, кукурузе,
масла в семенах подсолнечника, сои, рапса, сахара в сахарной свёкле и т. п.);
более низкое содержание нежелательных соединений (алкалоидов в люпине, белка в
пивоваренном ячмене, азотистых веществ в сахарной свёкле); хорошую пригодность
для переработки (высокие мукомольные и хлебопекарные качества у пшеницы,
пригодность для консервирования плодов и овощей, разваримость зерна крупяных
культур); лёжкость плодов, овощей, картофеля, кормовых корнеплодов и т. п.;
- селекция на содержание в белке зерновых культур
незаменимых аминокислот (лизина, триптофана), на химический состав масла, на
длину волокна.
-селекция на устойчивость к болезням и вредителям и их
комплексу, на холодостойкость, зимостойкость, морозостойкость,
засухоустойчивость, приспособленность к орошаемым условиям, высоким дозам
удобрений, машинной уборке и др.
Сочетание различных направлений в селекции обеспечивает
создание сортов с комплексом свойств и признаков, обладающих высокой
урожайностью и приспособленных к определённым почвенным, климатическим и
хозяйственным условиям,
В животноводстве ведётся селекция на продуктивность и
качество продукции (жирномолочность, белковость и аминокислотный состав молока,
длину и тонину шерсти, крупность яиц), плодовитость (особенно в овцеводстве и
свиноводстве), окраску шкурок, приспособленность к местным условиям и др.
Основные методы, применяемые в селекции: отбор,
гибридизация с использованием гетерозиса и цитоплазматической мужской
стерильности, полиплоидия и мутагенез.
-Отбор (массовый и индивидуальный) составляет сущность
селекционной работы и ведётся по комплексу свойств и признаков.
Отбор в растениеводстве, выделение лучших по заранее
определённым хозяйственным признакам растений и лучшего семенного материала для
последующего размножения. Отбор — один из основных методов выведения сортов
с.-х. растений. Его обычно ведут по комплексу признаков: урожайности,
устойчивости к болезням и вредителям и др. В практической селекции растений в
СССР применяли 2 основных вида отбора: массовый и индивидуальный.
При массовом отборе выделяют большое число лучших по
ряду признаков и однотипных растений. Их обмолачивают вместе, семена высевают
на одну делянку. Такой отбор называют однократным массовым; если он повторен в
ряде поколений, — многократным массовым. Массовый отбор-прост и широко
применяется в селекционной работе с перекрёстноопыляющимися культурами.
Недостатки его — невозможность проверить отбираемые растения по их потомству и
выделить из популяции наиболее ценные формы.
При индивидуальном отборе, так же как и при массовом,
выделяют лучшие растения по ряду признаков, но обмолачивают их раздельно и
семена высевают на отдельные делянки. Т. о., исходные родоначальные растения
могут быть проверены по потомству. Потомства худших растений выбраковывают.
Количество родоначальных (элитных) растений обычно составляет от нескольких сот
до 2—3 тыс. Индивидуальныйотбор., так же как и массовый, может быть однократным
и многократным.
Отбор в животноводстве, вид искусственного
(методического) отбора; выбор на племя наиболее ценных в хозяйственном
отношении животных. Наряду с подбором родительских пар, оцененных по качеству
потомства, и правильным выращиванием молодняка, отбор — важнейший приём
создания и совершенствования пород с.-х. животных. В племенной работе наиболее
эффективен индивидуальный отбор, основанный на всесторонней (комплексной)
оценке животных по индивидуальным и наследственным качествам. Основа отбора —
наследственная изменчивость, позволяющая получать желательные сочетания
признаков и закреплять их в потомстве. Накопление в процессе целенаправленного
отбора полезных качеств приводит к совершенствованию пород и созданию новых
форм. Учитывая, что организм животного — единое целое, и принимая во внимание
установленный Ч. Дарвином принцип «соотносительной изменчивости и корреляции» в
развитии отдельных частей организма, отбор необходимо вести по признакам,
которые часто тесно взаимосвязаны. Отбор в ряде поколений по одному признаку
(например, только по экстерьеру или продуктивности) приводит, как правило, к
ухудшению других или к общему ослаблению конституции сельскохозяйственных
животных и различным функциональным расстройствам. Эффективность отбора в
животноводстве зависит от численности популяции и её ареала (они должны быть
достаточными), плодовитости и скороспелости животных (быстрота смены
поколений), характера наследования признаков, их изменчивости, наличия
коррелятивных связей между признаками, интенсивности и направления отбора (чем
выше процент выбракованных животных в стаде, тем лучше оставшаяся его часть, т.
е. тем быстрее совершенствуется стадо). Общим показателем эффективности отбора
служит отношение показателя превосходства потомков отобранных на племя
родителей над средней популяции или стада к показателю превосходства этих
родителей над той же средней.
- Гибридизация, скрещивание организмов, различающихся
наследственностью, т. е. одной или большим числом пар аллелей (состояний
генов), а следовательно, — одной или большим числом пар признаков и свойств.
Скрещивание особей, принадлежащих к разным видам либо ещё менее родственным
таксономическим категориям, называют отдалённой гибридизацией. Скрещивание
подвидов, сортов или пород называют внутривидовой гибридизацией. Процесс
гибридизации, преимущественно естественной, наблюдали очень давно.
Животные-гибриды (например, мулы) существовали уже за 2 тыс. лет до н. э.
Возможность искусственного получения гибридов впервые предположил немецкий
учёный Р. Камерариус (1694): впервые искусственную гибридизацию осуществил
английский садовод Т. Фэрчайлд, скрестив в 1717 разные виды гвоздик. Сущность
гибридизации заключается в слиянии при оплодотворении генотипически различных
половых клеток и развитии из зиготы нового организма, сочетающего
наследственные задатки родительских особей. К явлениям гибридизации относится
также копуляция у одноклеточных организмов. Для первого поколения гибридов
часто характерен гетерозис, выражающийся в лучшей приспособляемости, большей
плодовитости и жизнеспособности организмов, а также мутации — основные
источники наследственной изменчивости, одного из главных факторов эволюции. Гибридизация
широко используется в селекции. В зависимости от целей применения гибридизации различают
«комбинационную» селекцию (преследует цель соединения желательных признаков
исходных форм) и «трансгрессивную» селекцию (ставит целью получение и отбор
генотипов, превосходящих по селектируемому признаку обоих родителей).
Гибридизация в
растениеводстве.
В селекции растений наиболее распространён метод
гибридизации форм или сортов в пределах одного вида. С помощью этого метода
создано большинство современных сортов с.-х. растений. Отдалённая гибридизация —
более сложный и трудоёмкий метод получения гибридов. Основное препятствие
получения отдалённых гибридов — несовместимость половых клеток скрещиваемых пар
и стерильность гибридов первого и последующих поколений. Использование
полиплоидии и возвратного скрещивания (беккросс) позволяет преодолеть
нескрещиваемость пар и стерильность гибридов. Применяются и др. методы: смесь
пыльцы, предварительное вегетативное сближение, нанесение раствора гиббереллина
на рыльце пестика и др. Степень стерильности отдаленных гибридов зависит от
филогенетических отношений скрещиваемых видов, от наличия гомологичных хромосом
или геномов в половых клетках гибрида первого поколения.
Техника гибридизации разных с.-х. культур различна.
Для получения гибридов кукурузы намеченные к гибридизации сорта (линии)
высевают чередующимися рядами и удаляют султаны на материнских растениях за
несколько дней до их цветения. У перекрёстноопыляемых культур, например ржи,
применяют кастрацию цветков материнских растений. Кастрированные колосья
накрывают изоляторами вместе с отцовскими цветущими колосьями, помещенными в
бутылочки с водой, подвешенные на специальные колья. У плодовых растений
кастрация проводится за 1—3 дня до распускания бутонов. Оставленные женские
цветки изолируют марлевым мешочком в два слоя. Через 1—3 дня на рыльца пестиков
материнского растения наносят заранее собранную пыльцу. Оплодотворённые цветки
снова изолируют. Гибридные семена, особенно при отдалённой гибридизации, обычно
щуплые, недоразвитые, из них трудно вырастить гибридное растение. Это лучше
удаётся, если зародыши таких семян вычленить и поместить на искусственную
питательную среду.
Отдалённая гибридизация используется для получения
форм растений с ценными урожайными качествами и устойчивых к грибным
заболеваниям и вредителям. Межвидовые гибриды подсолнечника, полученные
академиком В. С. Пустовойтом и Г. В. Пустовойт, содержат в семенах до 55% масла
и отличаются групповым иммунитетом к болезням и паразитам.
Гибридизация в
животноводстве.
В зоотехнии различают собственно гибридизацию и
межпородное скрещивание животных, потомство от которых, в отличие от
гибридного, называют помесным. Помеси легко скрещиваются между собой и дают
потомство; гибридные животные зачастую с трудом могут быть получены, а
полученные гибриды нередко оказываются частично пли полностью бесплодными, что
затрудняет или делает невозможным дальнейшее их разведение. Трудности
гибридизации вызываются многими факторами: -отличиями в строении половых
органов у разных видов животных, затрудняющими акт спаривания; -отсутствием
полового рефлекса у самца на самку др. вида; -гибелью сперматозоидов в половых
путях самок другого вида; -отсутствием реакции сперматозоидов на яйцеклетку
самок другого вида, делающим невозможным оплодотворение; - гибелью зиготы;
нарушениями в развитии плода, приводящими к появлению уродов; полным или
частичным бесплодием гибридов и т.п. В результате применения искусственного
осеменения животных при гибридизации первые две из перечисленных трудностей
получения гибридов устранены. По вопросу о преодолении нескрещиваемости разных
видов при гибридизации, вызванной др. причинами, известны лишь единичные
эксперименты, недостаточно проверенные или имеющие методические погрешности.
При полном бесплодии не дают потомства оба пола гибридов, при частичном —
бесплоден один