Селекция

Селекция - отбор и создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Теоретической основой селекции является генетика.

Основные методы селекции - отбор, гибридизация, полиплоидия, мутагенез, а также клеточная и генная инженерия.

В селекции действует искусственный отбор. Искусственный отбор бывает бессознательный и методический. Бессознательный отбор проявлялся в сохранении человеком на развод лучших особей 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.

Отбор бывает массовый и индивидуальный. 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 (отдаленную) гибридизацию.

Внутривидовая гибридизация - скрещивание особей одного вида. Применяют близкородственное скрещивание и скрещивание неродственных особей.

Близкородственное скрещивание (инбридинг), например, самоопыление у растений, ведет к повышению гомозиготности, что, с одной стороны, способствует закреплению наследственных свойств, но с другой - ведет к снижению жизнеспособности, продуктивности и вырождению. Самоопыление (или самооплодотворение) используют для получения чистых линий – генотипически однородного потомства.

Скрещивание неродственных особей(аутбридинг) позволяет получить гетерозисные гибриды. Если сначала вывести гомозиготные линии, закрепив желательные признаки, а затем провести перекрестное 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 (отдаленная) 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 отдаленные гибриды бесплодны, так как хромосомы родительских видов отличаются настолько, что невозможен процесс конъюгации, в результате чего нарушается мейоз. Преодолеть бесплодие у отдаленных гибридов растений удается с помощью полиплоидии. Восстановление плодовитости у гибридов животных более сложная задача, так как получение полиплоидов у животных невозможно.

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.

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.

12.4. Закон наследственной изменчивости гомологических рядов

Закон устанавливает параллелизм наследственной изменчивости организмов. Сформулирован Вавиловым в 1920 г. Изучая изменчивость признаков у видов и родов злаков и др. семейств он обнаружил, что:

1. Виды и роды, генетически близкие между собой, характеризуются тождественными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что можно предвидеть нахождение тождественных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и морфологически сходные и близкородственные группы растений, тем полнее тождество в рядах их изменчивости.

2. Целые семейства растений, в общем, характеризуются определенным циклом изменчивости, которая проходит через все роды, составляющие семейство.

Теоретической основой гомологии рядов фенотипической изменчивости у близких таксономических групп является представление о единстве их происхождения путем дивергенции под действием естественного отбора. Поскольку общие предки существующих ныне видов обладали определенным специфическим набором генов, то их потомки должны обладать, за небольшими исключениями, таким же набором генов. Учитывая, что каждый ген может мутировать в разных направлениях (множественный аллелизм) и что мутационный процесс имеет ненаправленный характер, естественно предположить, что спектр изменений одинаковых генов у особей близких видов будет сходный. Т.о. в основе закона гомологических рядов лежит параллелизм генотипической изменчивости у особей со сходным набором генов. Закон объясняет полиморфность видов и таким образом обосновывает целостность вида, несмотря на существование в его пределах морфологически четко различающихся форм.

С другой стороны закон объясняет явление фенотипической однородности многих видов, которая может быть связана с их гетерозиготностью и явлением доминирования, что выявляется при инбридинге.

Закон гомологических рядов отражает общую закономерность мутационного процесса и является биологической основой методов целенаправленного получения нужных наследственных изменений. Он указывает селекционерам направления искусственного отбора, или как писал Вавилов, «что следует искать». Методы поиска могут быть разными: нахождение нужных форм в природе, выявление их при инбридинге, получение нужных форм с использованием мутагенов и т.д.