§ 34. Задачи и методы селекции

Вопрос. Приведите примеры полезных для человека признаков у культурных растений. Подумайте, полезны ли эти признаки для самих растений? Возможно ли существование таких особей в природе, без ухода за ними человека?

Крупные плоды, морозоустойчивые сорта, выведение однолетних культур. Эти признаки не всегда полезны для растений. Без заботы человека они не способны долго сохраняться, так как не могут противостоять конкуренции со стороны диких растений. Они в большей степени подвержены вредителям и болезням.

Стр. 232

Вопрос. Заводчики собак часто используют инбридинг для улучшения экстерьера животных. Как вы думаете, с какими проблемами столкнутся владельцы потомства от такого скрещивания?

Инбридинг — это близкородственное скрещивание. Близкие родственники являются носителями одних и тех же генетических патологий. Но чаще всего они находятся в рецессивном и состоянии и никак не проявляются. При половом размножении возрастает вероятность перевода у потомства таких поврежденных генов в гомозиготное состояние, отсюда возможно появление различных уродств и дефектов в потомстве.

Стр. 235

Вопрос 1. Заполните схему по предложенному образцу.

Вопрос 2. Заполните таблицу.

Методы селекции

Стр. 236

1. Ответьте на вопросы.

Вопрос. Что такое сорт, порода, штамм?

Это искусственно созданная человеком популяция, которая характеризуется сходными наследственными особенностями и определенными внешними признаками.

Вопрос. Что такое чистые линии? Как их используют в селекции растений и животных?

Чистая линия — группа генетически однородных организмов, являющихся ценным исходным материалом для селекции. Их выводят для закрепления желательных признаков. Чистые линии используют для скрещивания между собой. В результате чего гибриды первого поколения обладают повышенной жизнеспособностью, урожайностью, превосходя родительские организмы по этим показателям. Это явление получило название гетерозис или гибридная сила.

Вопрос. В чем причина бесплодия межвидовых гибридов? Какие вы знаете способы его преодоления?

Несовпадение циклов размножения, несовпадения в строении полового аппарата, несовместимость пыльцевых трубок и тканей пестика у растений и др. Главным же препятствием является стерильность межвидовых гибридов. Образование полноценных гамет у межвидового гибрида нарушается из-за того, что негомологичные хромосомы настолько отличаются друг от друга, что не могут конъюгировать в процессе мейоза. Преодоление стерильности отдаленных гибридов стало возможным благодаря использованию для скрещивания полиплоидных родительских организмов. Полиплоиды образуют гаметы, содержащие нередуцированный набор хромосом, например, диплоидный набор хромосом каждого из родителей. Отсюда, в профазе мейоза каждая хромосома имеет парную гомологичную хромосому, с которой и конъюгирует, что обеспечивает формирование жизнеспособных гамет.

Вопрос. Что такое гетерозис? Каково его значение для селекции?

Гетерозис — это явление гибридной силы. При скрещивании между собой чистых линий, гибриды первого поколения получаются с повышенной жизнеспособностью, более мощным ростом, высокой продуктивностью, устойчивостью к болезням. Они превосходят родительские организмы по этим показателям. Гетерозисные гибриды служат для массового получения семян и их дальнейшего практического использования в сельском хозяйстве.

Вопрос. В чем причина затухания гетерозиса в череде поколений?

Действие закона расщепления во втором и последующих поколениях, снижение числа гетерозиготных организмов, появление гомозигот по целому ряду хозяйственно ценных признаков, снижение продуктивности, жизнеспособности.

Вопрос 2. Используя справочную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте реферат на тему «Отбор как метод селекции».

Главным критерием получения новых сортов растений является отбор. Наиболее эффективен этот метод в выведении новых культур при работе с самоопыляемыми и вегетативно-размножающимися растениями.

При проверке на устойчивость отбор проходит двумя способами: массово или индивидуально.

Вопрос 1. Массовый отбор.

Самым старым считается массовый отбор в селекции, при помощи которого были получены ценные исходные материалы для нынешнего поколения селекционеров. Данная разновидность отбора помогает выбрать из большого количества растений те, которые соответствуют поставленным требованиям. При работе оценивается целый комплекс признаков, в числе которых устойчивость к болезням.

Во время массового отбора растений с них собирают семена, а затем их высевают на одном поле. Итогом проделанной работы должны стать культуры, которые полностью будут соответствовать определенному признаку.

Главным достоинством искусственного массового отбора является простота и возможность быстро улучшить сразу большие объемы материала. Однако у этого метода есть и недостатки: из материала невозможно определить ценные гибриды в плане селекции и применять их для дальнейшей работы. Примером массового отбора служат поля с пшеницей, рожью и другими хлебными злаками. Для получения такого же сорта (гибрида) необходимо постоянно скрещивать определенные виды. Брать для дальнейшей работы полученные от гибридов семена нельзя, так как они непригодны в генетическом плане. Путем массовых отборов были выделены первые сорта подсолнечника, устойчивые к подсолнечниковой огневке и заразихе.

Вопрос 2. Индивидуальный отбор.

Одним из самых эффективных методов считается именно индивидуальный отбор. Он позволяет оценить растения на устойчивость, а также выявить ценность материала для дальнейшей работы. Именно этот тип получения новых сортов считается самым значимым.

Метод индивидуального отбора помогает получить отдельные устойчивые культуры, потомство которых размножают. Так ученые получают возможность поработать с каждой единицей полученных экземпляров: каждого «ребенка» изучают отдельно, оценивая по определенным критериям. При индивидуальном отборе идет выбор одной культуры, с которой работают ученые, а при массовом — выбирают сразу много материала. Индивидуальный отбор помогает оценивать генетическую ценность каждого отдельного сорта растений из выбранных генотипов, контролировать определенные признаки в потомстве на всех этапах селекционного процесса. Но чтобы получить новый сорт при помощи этого метода отбора, необходимо много времени. Зачастую он применяется как проверка на устойчивость к разным видам болезней и вредителям. Сорт твердой яровой пшеницы Народная был создан путем индивидуального отбора из местных украинских форм. Устойчивый к шведской мухе сорт ячменя Харьковский 306 выведен с помощью индивидуального отбора из эфиопского образца. Этот сорт высокоурожайный, скороспелый и устойчивый к пыльной головне и гельминтоспориозу. У растений этого сорта развитие стеблей происходит дружно, отсутствует ярусность.

Массовый и индивидуальный отбор могут быть одноразовыми или многоразовыми.

Вопрос 3. Одноразовый отбор.

Данный метод применяется преимущественно при выведении новых сортов самоопыляемых растений. Одноразовый индивидуальный отбор предполагает последовательное изучение всех звеньев процесса отбора по определенным признакам. Одноразовый массовый отбор очень эффективен в семеноводческой практике, поэтому его еще называют оздоравливающим.

Вопрос 4. Многократный отбор

При работе с растениями, разводящимися перекрестно-опылительным методом, определяется эффективность гетерозиготности исходного материала. Многократный массовый отбор помогает поддерживать устойчивость растений к различным возбудителям болезни, например, к фузариозу, гнилям. Также этот метод помогает получить культуры, устойчивые к вредителям.

Вопрос 5. Преимущества массового отбора.

1. Возможность получать сразу много материала. При засевах полей ученые получают сразу тонны материалов.

2. Возможность сбора семян только с лучших экземпляров культур. Все высаженные растения оцениваются по определенным признакам. После созревания урожая ученые собирают с самых лучших растений семена. Однако при использовании их в дальнейшей селекционной работе учитывается возможность получить гибриды: у перекрестно-опыленных культур семена имеют гены матери и отца. Впоследствии от новых сеянцев можно получить скорорастущие растения, которые будет легко разводить даже новичку. 3. Возможность выбора растений для разведения с учетом определенных признаков.

Стр. 239

Учение Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений

Вопрос. Предложите свой план выведения нового сорта растений. Подумайте, с чего надо начать такую работу и какие этапы необходимо осуществить.

1. Создание модели сорта.

Модель сорта — это тот идеал, который представляет каждый селекционер. Обычно это желание видеть красивые, долго не портящиеся фрукты, богатые витаминами и очень приятные на вкус. Однако, для селекционера добавляется еще несколько показателей: сроки созревания — для увеличения продолжительности снабжения рынка; продуктивность — для повышения эффективности производства; зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям и другие показатели. Создавая модель сорта, селекционер определяет его основные параметры, а затем приступает к следующему этапу.

2. Подбор родительских форм.

Подбор родительских форм это очень трудоемкий процесс, который иногда занимает не один год. В основном это связано с тем, что необходимо время на то, чтобы найти нужную форму, размножить ее вегетативно, высадить в коллекцию, дождаться плодоношения, а не редко и изучить в течение двух-трех лет. В качестве родительских форм могут привлекаться уже существующие сорта, обладающие комплексом хозяйственно-полезных качеств, или использоваться дикорастущие представители местной флоры. Достоинством диких форм является их высокая способность противостоять комплексу неблагоприятных условий, высокая устойчивость к грибным, бактериальным и вирусным заболеваниям, высокое содержание органических кислот и витаминов в плодах.

3. Гибридизация.

Скрещивание — это процесс объединения наследственности двух родительских форм, а также форм предыдущих поколений. Чтобы произвести искусственное опыление, для начала необходимо собрать пыльцу того растения, которое выбрано в качестве отцовского производителя. Для этого собирают бутоны за два-три дня до распускания, иглой выбирают из них пыльники, подсушивают на бумаге. Созревший пыльник растрескивается и из него высыпается пыльца. Хранят пыльцу в стеклянных флакончиках. Одновременно с заготовкой пыльцы производят подготовку цветков на растении, которое выбрано в качестве материнского. За два дня до распускания бутонов производят их кастрацию — удаляют все пыльники, чтобы исключить самоопыление цветков и надевают марлевые изоляторы для того, чтобы не допустить к ним пчел, которые могут принести нежелательную пыльцу с других растений. После распускания цветков в изоляторе, производят их опыление — аккуратно наносят пыльцу на рыльце пестика кусочком резинки на медной или алюминиевой проволоке. Произведя опыление, снова одевают марлевый изолятор на ветку. Обычно через неделю становится ясно, произошло ли оплодотворение. В случае успеха завязывается плод, несущий в себе гибридные семена. Осенью, после созревания плода, семена выбирают, подсушивают и высевают на подготовленные гряды. В том случае, если полученные гибридные семена жизнеспособны, на следующий год получают гибридные сеянцы, сочетающие признаки двух родителей.

Стр. 240

Вопрос. Используя знания о наследственной изменчивости, объясните, почему картофель и землянику возможно выращивать в условиях умеренного климата, а ананас и арахис нет, хотя они произошли из одного центра — Южноамериканского.

Картофель и земляника — более востребованные культуры, чем ананас и арахис. На сегодняшний день выведено огромное количество сортов этих растений (в том числе и тетраплоидные), приспособленных также к условиям умеренного климата.

Стр. 241

1. Ответьте на вопросы.

Вопрос. Как вы думаете, на каком этапе развития человеческого общества начался процесс селекции? Чем он вызван и как осуществлялся?

С переходом от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству человек начал изменять растения и животных. Процесс селекции был вызван меняющимися потребностями человека. Человек давно неосознанно применял на практике закономерности наследования, проводя отбор и направленное скрещивание. Целью этой работы явилось формирование определенных свойств у растений и животных.

Вопрос. Какое практическое значение для селекции имеет учение Н.И.Вавилова о центрах происхождения культурных растений?

Чем разнообразнее исходный селекционный материал, тем больше возможностей создать селекционеру новый сорт. Поскольку генофонд существующих сортов растений менее разнообразен по сравнению с генофондом исходного дикого вида, то для выведения новых сортов очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков. Вот для этого нужно знать родину растения.

Вопрос. Какое практическое значение для селекционной работы имеет значение закона гомологических рядов наследственной изменчивости?

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости позволяет находить нужные признаки и варианты в почти бесконечном многообразии форм различных видов как культурных растений и домашних животных, так и их диких родичей. Он дает возможность успешно осуществлять поиск новых сортов культурных растений и пород домашних животных с теми или иными требуемыми признаками. В этом заключается огромное практическое значение закона для растениеводства, животноводства и селекции.

Вопрос 2. Используя дополнительные источники информации, подготовьте материал о какой — нибудь породе домашнего животного. Укажите исходные формы, цели выведения, методы селекции, характеристики современной породы.

В мире существует огромное количество пород свиней. Все они условно делятся на 3 разновидности: мясные, сальные и сально-мясные. Свиньи, относящие к мясному виду, имеют некоторые отличительные особенности. У них длинное, вытянутое туловище, крепкие, сильные ноги, широкая холка и спина, покатые ребра, небольшой объем грудной клетки. Передняя часть свиньи меньше и легче задней. Главным преимуществом таких пород является почти полное отсутствие жира, быстрое наращивание мышечных волокон. Но самыми распространенными считаются породы, специально выведенные для местных условий или ввезенные из-за границы, но идеально приспособленные к выращиванию в российском климате. Одна из мясных пород, выведенная в 1980-х годах в Ростовской области, Донская мясная. Донская мясная является результатом скрещивания северокавказской породы с пьетреном (родом из Бельгии). Отличается широким, массивным телом и хорошо развитыми окороками. Окрас черно-пестрый, ноги короткие, голова небольшая, с прямым профилем.

Достоинства породы:

холодоустойчивость; скороспелость;

крепкий иммунитет;

высокие мясные показатели;

нетребовательность к условиям содержания;

всеядность.

Донская порода довольно продуктивна: около 10-11 поросят за один раз. Вес хряков составляет 310-320 килограммов, свиней — 220 килограммов. Свиноматки обладают развитым материнским инстинктом. Поросенок уже в 2 месяца весит около 18 кг, в полгода — 100 кг. Порода акклиматизирована для выращивания в низовьях Дона, на Северном Кавказе и на Кубани.