24. Основные методы селекции растений и животных: гибридизация и искусственный отбор.
1. Селекция — это эволюция, управляемая человеком (Н. И. Вавилов). Результаты эволюции органического мира — многообразие видов растений и животных. Результаты селекции — многообразие сортов растений и пород животных. Движущие силы эволюции: наследственная изменчивость и естественный отбор; основа создания новых сортов растений и пород животных: наследственная изменчивость и искусственный отбор.
2. Методы селекции растений и животных: скрещивание и искусственный отбор. Скрещивание разных сортов растений и пород животных — основа повышения генетического разнообразия потомства. Виды скрещивания растений: перекрестное опыление и самоопыление. Самоопыление пере-крестноопыляемых растений — способ получения гомозиготного по ряду признаков потомства. Перекрестное опыление — способ увеличения разнообразия потомства.
3. Типы скрещивания животных: родственное и неродственное. Неродственное — скрещивание особей одной или разных пород, направленное на поддержание или улучшение признаков породы. Близкородственное — скрещивание между братьями и сестрами, родителями и потомством, направленное на получение потомства, гомозиготного по ряду признаков, на сохранение у него ценных признаков. Близкородственное скрещивание — один из этапов селекционной работы.
4. Искусственный отбор — сохранение для дальнейшего размножения особей с интересующими селекционера признаками. Формы отбора: массовый и индивидуальный. Массовый отбор — сохранение группы особей из потомства, имеющих ценные признаки. Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с интересующими человека признаками и получение от них потомства.
5. Применение в селекции растений массового отбора для получения генетически разнородного материала, гетерозиготных особей. Результаты многократного индивидуального отбора — выведение чистых (гомозиготных) линий.
6. Причины применения в селекции животных только индивидуального отбора — малочисленное потомство. При отборе особей необходимо учитывать развитие у них экстерьерных признаков (телосложения, соотношения частей тела, внешних признаков), которые связаны с формированием хозяйственных признаков (например, молочности у коров).
7. Скрещивание и отбор — универсальные методы селекции, возможность их применения при создании новых сортов растений и пород животных.
25. Гетерозис, полиплоидия, мутагенез, их использование в селекции.
1. Использование в селекции явления гетерозиса — гибридной силы, которая проявляется в повышении жизнеспособности и продуктивности гибридов. Способы получения гетерозиса: 1) принудительное самоопыление перекрестноопыляемых растений (или близкородственное скрещивание животных) для перевода большинства генов в гомозиготное состояние; 2) скрещивание гомозиготных особей разных линий, получение гибридов, у которых большинство генов переходит в гетерозиготное состояние, в результате чего повышается их жизнеспособность и продуктивность.
2. Гетерозис — основа высокой продуктивности бройлерных цыплят, кукурузы, выращенной из гибридных семян. Способ получения гибридных семян кукурузы — создание чистых линий, затем межлинейное скрещивание для перевода большинства генов в гетерозиготное состояние.
3. Причины затухания явления гетерозиса в последующих поколениях — действие закона расщепления во втором и последующих поколениях, появление гомозигот по целому ряду хозяйственно ценных признаков, снижение продуктивности, жизнеспособности.
4. Полиплоидия — кратное увеличение числа хромосом в потомстве, особый тип наследственной изменчивости, хромосомных мутаций. Причины возникновения полиплоидных форм — нарушение процессов митоза и мейоза (хромосомы после их удвоения не расходятся в дочерние клетки, а остаются в материнской). В процессе митоза возникает клетка с четырьмя наборами хромосом (тетрапло-идная), в процессе мейоза вместо гаплоидной формируется диплоидная клетка. Причина образования триплоидной зиготы — слияние при оплодотворении диплоидной гаметы с гаплоидной, а тетраплоидной зиготы — слияние двух диплоидных гамет.
5. Широкое распространение полиплоидии в природе среди растений. Особенности полиплоидных форм — увеличение массы и размеров по сравнению с диплоидными организмами. Использование полиплоидии в селекции. Искусственное получение полиплоидных форм воздействием на клетки в период деления химическими веществами, которые не препятствуют удвоению хромосом, но мешают их расхождению в дочерние клетки.
6. Мутагенез — искусственное получение мутаций для усиления наследственной изменчивости организмов. Мутагенез — основа повышения эффективности искусственного отбора. Мутагены — вещества, вызывающие изменения ДНЯ, генов: это рентгеновские лучи, ионизирующее излучение, активные химические вещества и др.
7. Использование мутагенеза в селекции: экспериментальное получение разнообразных мутаций. Мутагенез — важный метод повышения эффективности отбора, отбор — метод сохранения лишь таких мутаций, которые необходимы для создания нового сорта.
Источник
Селекция
Селекция (лат. selectio — выбирать) — наука и отрасль практической деятельности, направленная на создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающих полезными для человека свойствами.
Этими полезными свойствами могут быть размер и форма плодов, урожайность, удойность у коров, устойчивость к факторам внешней среды (к засушливому климату, к морозу).
Основы селекции
В основе селекции лежит способность генотипа живых организмов к изменениям, что происходит главным образом за счет комбинативной и мутационной изменчивости. В процессе селекции происходит искусственный отбор организмов с полезными для человека свойствами и их размножение.
В результате множества последовательных скрещиваний, в конце концов, селекционерам удается достичь желаемой цели: вывести гибридов с нужными признаками.
Мутационная изменчивость существует благодаря мутациям — случайным ненаправленным изменениям генотипа. Благодаря мутациям, к примеру, возник безалкалоидный сорт люпина. И.В. Мичуриным на яблоне сорта Антоновка Могилевская были обнаружены необычайно крупные плоды, ветвь с которым послужила для появления нового сорта — Антоновки шестистограммовой. Эти плоды — результат произошедшей в естественных условиях мутации соматических клеток.
«Сколько ждать этой естественной мутации?» — спросите вы. Может один день, а может и 100, и 10000 лет — всем властвует случайность. На наш век может не выпасть удача, а мы такого допустить не можем! 🙂
Именно по этой причине в селекции растений часто используются искусственно вызванные мутации — авто- и аллополиплоидию.
Автополиплоидия
Автополиплоидия — кратное (4n,6n,8n) увеличение исходного набора хромосом, который характерен для особей вида.
Автополиплоидия возникает в результате обработки почек колхицином, который нарушает образование нитей веретена деления, и, соответственно, нарушает расхождение хромосом в мейозе, в результате чего набор хромосом в половых клетках (гаметах) оказывается удвоенным. Таким способом получают полиплоиды — сорта растений, обладающие повышенной урожайностью.
Существуют различные тетраплоидные сорта свеклы, мака, кукурузы и других сельскохозяйственных культур, которые отличаются большими размерами плодов.
Аллополиплоидия
Аллополиплоидия (греч. állos — другой и polýploos — многократный) — соединение в клетках организма хромосомного набора от разных видов или родов, в результате которого образуется гибридная зигота.
Благодаря аллополиплоидии получают новые сорта растений. Наиболее известным примером является гибрид ржи и пшеницы — тритикале. Некоторые межвидовые гибриды табака обладают повышенной устойчивостью к возбудителям заболеваний мучнистой росы, табачной мозаики.
В рамках биотехнологии разработаны методы, с помощью которых стало возможным создание бактерий, синтезирующих полезные для человека белки, многие из которых используются как лекарства: аминокислоты, антибиотики, инсулин.
Скрещивание особей в селекции
Каждое скрещивание как сдача новых карт: может повезет, а может и нет. Вполне возможно, что особь унаследует полезные признаки от родителей и сможет передать их своим потомкам, всегда есть и шанс того, что появятся новые полезные для человека признаки, равно как и шанс, что ничего полезного из проводимого скрещивания не выйдет.
- Близкородственное скрещивание (инбридинг — от англ. in — внутри + breeding — разведение)
Близкородственное скрещивание в течение нескольких поколений приводит к переходу генов в гомозиготное состояние, вследствие чего потомство ослабевает и становится более подвержено наследственным заболеваниям.
Замечу, что под инбридингом подразумевают близкородственное скрещивание животных. Для самоопыления у растений существует иной термин — инцухт.
В селекции инбридинг применяют для выведения чистых линий (гомозиготных особей — aa, AA, bb, BB), которые используются, например, для анализирующего скрещивания. Инбридинг использовался при выведении абсолютно всех пород животных, и в настоящее время активно используется в питомниках для выведения нужных пород животных (кошек, собак и т.д.)
Аутбридинг заключается в скрещивании неродственных особей, которые могут принадлежать к одному сорту, породе, виду или роду. Аутбридинг ведет к явлению гетерозиса — получения гетерозисных форм, которые превосходят родительских особей по ряду признаков.
Гетерозис — явление увеличения жизнеспособности особей у гибридов, которые получены при скрещивании двух чистых линий. Такой эффект связан с переходом генов в гетерозиготное состояние, что повышает выживаемость организмов, плодовитость, и множество других полезных свойств.
Применение отдаленной гибридизации заключается в скрещивании особей, принадлежащих к разным родам и видам. Такие особи обладают крайне полезными для человека свойствами, но часто бесплодны (стерильны).
Известным примером отдаленной гибридизации является мул — гибрид осла (самца) и лошади (самки). Отличаются большой выносливостью и работоспособностью, живут до 40 лет, обладают хорошим иммунитетом к заболеваниям, не требовательны в корме и уходе.
Обратный пример: гибрид ослицы (самки) и жеребца (самца) — лошак. Встречаются гораздо реже по сравнению с мулом, так как обладают меньшей выносливостью и работоспособностью. В большинстве случаев бесплодны.
Отбор в селекции
Отбор в селекции осуществляет человек с единственной целью: размножить особей с нужными и полезными признаками, свойствами. Очевидно, что такой отбор называется искусственным, в противовес естественному отбору, главный критерий которого — приспособленность.
Отбор организмов исключительно на основе внешних данных (фенотипа). Основным критерием для человека служит проявление признака: размер плодов, цвет лепестков, цвет листьев и т.д. Этот вид отбора характеризуется массовостью и быстротой.
В результате массового отбора формируется группа особей, которые обладают нужными и полезными для человека признаками. В дальнейшем они подвергаются размножению.
Выборочный отбор и сохранение особей с ценными для человека признаками. В ходе индивидуального отбора оценивается не только фенотип, но и генотип, вследствие чего данный вид отбора занимает большее время, но оказывается более эффективен.
Индивидуальный отбор требует оценки потомства от выбранной особи в ряду поколений. Иногда подобный отбор применяют у самоопыляемых растений: пшеницы, ячменя — с целью получения чистых линий. Как было сказано ранее, чистые линии характеризуются гомозиготностью и являются исходным материалом для селекции.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник