Основы селекции
Биология 10 класс
Селекция- наука о методах выведения новых и улучшения существующих сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов
Научной основой для селекции служит генетика
Задачи селекции
Зарождение селекции
Доместикация – начальный этап селекции
– превращение диких организмов в культурные
Пшеница и ячмень начали возделываться на Ближнем востоке и Древнем Египте около
10 тыс. лет назад
За всю свою историю человечество окультурило около 150 видов растений, из которых сейчас наиболее широко выращиваются около 20 видов.
Центры происхождения культурных растений
С 1924 и по 1939 годы Н.И. Вавилов организовал 180 экспедиций с целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений. В ходе экспедиций было собрано более 250000 образцов растений из различных регионов земного шара, которые до сих пор используются в качестве исходного материала для выведения новых сортов растений. Экспедиции позволили Вавилову выявить мировые очаги (центры происхождения) культурных растений.
1. Южноазиатский тропический центр (около 33% от общего числа видов культурных растений). Родина риса, сахарного тростника, огурца, манго, банана и др.
2. Восточноазиатский центр (20% культурных растений). Родина сои, различных видов проса. Яблоня, апельсин, слива, чайный куст.
3. Юго-Западноазиатский центр (15% культурных растений). Важнейшая область происхождения видов возделываемых в Европе культур — хлебных злаков ( мягкая пшеница, рожь), бобовых (горох, чечевица), плодовых культур (абрикос, груша) и винограда.
4. Средиземноморский центр (примерно 10% видов культурных растений). Родина маслины, множества кормовых и овощных (капуста, свекла) культур.
5. Абиссинский центр (около 4% культурных растений). Характеризуется рядом эндемичных видов и даже родов — хлебный злак тефф, масличное растение нуг, особый вид банана, кофейное дерево и др. Характерно наличие оригинальных культурных эндемичных видов и подвидов пшеницы и ячменя.
6. Центральноамериканский центр. Отсюда берут начало около 90 пищевых, технических и лекарств. видов растений, в том числе кукуруза, длинноволокнистые виды хлопчатника, ряд видов фасоли, перца, тыквы, какао, многие виды плодовых.
7. Андийский центр. Родина многих видов клубненосных растений. Прежде всего культурных видов картофеля, а также хинного дерева, кокаинового куста и др.
Центры происхождения домашних животных
Методы селекции
Подбор родительских пар
применяется прежде всего в селекции животных, т. к. для животных характерно половое размножение и немногочисленное потомство.
Выведение новой породы — процесс длительный, требующий больших материальных затрат. Это может быть целенаправленное получение определенного экстерьера (совокупности фенотипических признаков), повышение молочности, жирности молока, качества мяса и т. д.
Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства. Поэтому необходимо хорошо знать их родословную.
Методы селекции
Искусственный отбор — сохранение для дальнейшего размножения особей с интересующими селекционера признаками.
Формы отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор — сохранение по фенотипу целой группы особей с нужными человеку хозяйственно ценными признаками и выбраковка всех остальных.
Массовый отбор может быть эффективен в том случае, если отбираются качественные, просто наследуемые и легко определяемые признаки.
Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с интересующими человека признаками и получение от них потомства.
Индивидуальный отбор более эффективен при отборе особей по количественным, сложно наследуемым признакам. Этот вид отбора позволяет точно оценить генотип благодаря анализу наследования признаков у потомства.
Гибридизация — скрещивание разных организмов с целью получения признаков, необходимых человеку.
В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: инбридинг и аутбридинг.
Инбридинг — скрещивание близкородственных форм: в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство.
Результат: получение гомозиготных организмов → разложение исходной формы на ряд чистых линий.(Сохранение сорта или породы в чистом виде)
Минусы: пониженная жизнеспособность (рецессивные гомозиготы зачастую несут наследственные заболевания).
Аутбридинг — неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных в пределах одного вида.
Результат: получение большого количества гетерозиготных организмов → поддержание полезных качеств и усиление их выраженности в ряду следующих поколений.
Отдалённая гибридизация — получение межвидовых и межродовых гибридов. В селекции животных применяется значительно реже, чем в селекции растений.
Межвидовые и межродовые гибриды животных и растений чаще всего бесплодны, так как нарушается мейоз и гаметогенез не происходит.
В 1924 г. Г.Д. Карпеченко нашел способ преодоления бесплодия у таких гибридов растений – путем удвоения числа хромосом и получения полиплоида. В результате у каждой хромосомы появляется свой гомолог.
У животных это достигается путем сложных заводских скрещиваний, т.к. все полиплоиды у них гибнут в эмбриональном состоянии.
Применяется для получения высоких и стабильных урожаев растений и продуктивности животных.
Бывает, что бесплодны особи только одного пола. Например, у гибридов высокогорного быка яка и рогатого скота бесплодны (стерильны) самцы, а самки плодовиты (фертильны).
хайнак
Плодовитые гибриды
При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид — бестер
архаромериносы, которые, как и архары (горные бараны), могут пастись высоко в горах, а как мериносы дают хорошую шерсть.
хонорик
зеброид
Кидас
Лигр
Гетерозис — явление повышенной жизнеспособности, урожайности, плодовитости гибридов первого поколения, превышающих по этим параметрам обоих родителей.
Уже со второго поколения гетерозисный эффект угасает. Это происходит вследствие снижения числа гетерозиготных организмов и повышения доли гомозигот.
Это сильные, выносливые животные, которые могут использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.
Продолжительность их жизни значительно выше, чем у родительских видов.
мул
лошак
Искусственный мутагенез основан на применении физических и химических мутагенов для получения форм растений с выраженными мутациями. Такие формы в дальнейшем используются для гибридизации или отбора.
Полиплоидия — увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации.
Полиплоидные растения более урожайны, устойчивы к
неблагоприятным факторам, т.е. жизнеспособны
Получение полиплоидов в эксперименте связано с искусственным мутагенезом. С этой целью используют специальные мутагены (например, колхицин), нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе.
Породы животных, выведенные в С-Петербурге: собаки - петербургская орхидея (не признаны международными кинологическими федерациями), кошки - невская маскарадная и петербургский сфинкс (питерболд).