Что такое селекция в каких направлениях развивается селекция

Селекция растений и животных. Направления и методы.

Селекция растений и животных. Направления и методы.

Селекция (от лат. селекцио — отбор, выбор) — это наука о создании новых и улучшении уже существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов с ценными для человека признаками и свойствами. Сортом, породой или штаммом называют искусственно созданную человеком совокупность организмов одного вида, имеющих определённые наследственно закреплённые признаки и свойства, а также однотипную реакцию на действие факторов окружающей среды|среды.

Возникновение и развитие селекции как науки было связано с необходимостью решения такой жизненно важной проблемы всего человечества, как продовольственная. Для этого нужно не только постоянно совершенствовать традиционные методы ведения|ведения сельского хозяйства (внесение оптимальных доз удобрений, осуществление комплекса мер по сохранению и повышению плодородия почв и др.), но также использовать новые научные методы производства продуктов питания в условиях интенсивного земледелия.

Возможности увеличения продукции сельского хозяйства экстенсивным путём, т. е. путём увеличения посевных площадей, уже давно исчерпаны. Поэтому самым эффективным и наиболее экономически выгодным способом повышения продуктивности сельхозпроизводства является селекция высокопродуктивных форм живых организмов. Например, так называемую s.зелёную революцию :/ в земледелии Мексики, Индии и ряда других стран обусловило внедрение низкорослых, полукарликовых и карликовых сортов риса, пшеницы и других злаковых культур. Они характеризуются не только устойчивостью к полеганию, но и высокой продуктивностью. В результате урожайность соответствующих зерновых культур выросла более чем в 2 раза.

Основными направлениями современной селекции являются следующие.

1. Получение высокоурожайных сортов растений, высокопродуктивных пород животных и штаммов микроорганизмов.

2. Повышение качества продукции (например, вкуса, внешнего вида, способности к длительному хранению, содержания белков, углеводов, витаминов и др.).

3. Совершенствование физиологических свойств растений, животных и микроорганизмов (скороспелости, устойчивости к болезням, вредителям, неблагоприятным условиям среды|среды и т. д.).

4. Интенсификация развития (например, у растений — повышение «отзывчивости» на удобрения и полив, у животных — увеличение так называемой «оплаты» корма|корма).

На сегодняшний день можно сказать, что в ряде случаев селекция уже достигла некоего предела: например, есть породы кур, несущие яйца|яйца практически каждый день. Дальнейшая селекционная работа ведётся в направлении наивысшей «оплаты» корма|корма (т. е. создания пород, дающих наибольший выход продукции при наименьших затратах корма|корма) с учётом индустриализации агропромышленного комплекса. Например, выведены породы кур, не снижающие продуктивности в условиях большой скученности животных на птицефабриках, а также сорта|сорта овощных культур, дающие высокие урожаи при выращивании в теплицах.

Успех работы селекционера во многом зависит от правильности выбора исходного материала (конкретных видов, сортов, пород или штаммов). Поиск нужных форм ведётся в определённой последовательности, с учётом мирового генофонда. Прежде всего используются местные формы с нужными признаками и свойствами, затем при необходимости привлекаются и адаптируются формы из других стран или климатических зон и, наконец, идут в дело самые современные методы селекционной работы.

Для использования в селекции различного исходного материала (редких диких форм, сортов, изъятых из производства, и т. д.) создаются специализированные генетические банки данных. Примером такого банка является коллекция Всероссийского института растениеводства имени Н. И. Вавилова. В настоящее время она насчитывает более 213 000 образцов культурных растений и их диких сородичей, которые широко используются селекционерами разных стран в качестве исходного материала для создания новых сортов зерновых, плодовых, овощных, технических, лекарственных и других культур.

Определяющая роль в решении практически всех задач селекции принадлежит генетике. Она помогает рационально планировать селекционный процесс с учётом особенностей наследования каждого конкретного признака. Увеличение эффективности работы селекционеров стало возможным благодаря применению законов и методов генетики, в частности закона гомологических рядов наследственной изменчивости, экспериментального мутагенеза, методов ранней диагностики селекционной перспективности исходного материала и эффективного отбора наиболее ценных генотипов с нужным комплексом признаков и свойств.

Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук: систематики и географии растений и животных, микробиологии, цитологии, эмбриологии, биологии индивидуального развития, молекулярной биологии, физиологии и биохимии. Бурное развитие этих направлений естествознания открывает совершенно новые перспективы. Широкое использование методов биотехнологии позволило значительно ускорить селекционный процесс и поставить его на качественно новую основу. На сегодняшний день селекция уже вытттла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами.

1. Что такое селекция? Что сближает понятия «сорт», «порода» и «штамм»? В чём заключаются их различия?

2. Какое понятие шире: «порода» или «вид»? «Вид» или «сорт»? Приведите примеры, подтверждающие вашу правоту.

3. Ознакомьтесь со следующим списком: «Две немецкие овчарки, одна такса, сиамский кот, две сиамские кошки, три щенка добермана, персидская кошка». Сколько видов живых организмов приведено в списке? Сколько пород? Сколько особей|особей?

4. Каковы основные направления современной селекции? Приведите примеры.

5. Что на практике означают выражения: «у растений повысилась отзывчивость на удобрения» и «возросла оплата корма|корма животными»?

6. Какое значение для селекции имеет отбор исходного материала? Как он осуществляется?

7. На достижения каких наук опирается современная селекция?

8. Известно, что у растений с увеличением набора хромосом возрастают размеры и урожайность. Например, урожай тетраплоидной твёрдой пшеницы значительно превосходит урожай диплоидной пшеницы-однозернянки. Почему же в последнее время триплоидные арбузы и виноград пользуются большим|большим спросом, чем тетраплоидные, в то время как с 3п и 4л формами подсолнечника и фасоли ситуация полностью противоположная?

Видео по теме : Селекция

Источник

Селекция как наука о модификации пород живых организмов #55

Методы и направления селекции

Теоретической основой селекции является генетика. Породой, сортом, штаммом называют популяцию организмов, искусственно созданную человеком и характеризующуюся определенными наследственными особенностями. Все особи внутри сорта, породы, штаммы имеют сходную наследственную организацию, внешние признаки и однотипную реакцию на влияние факторов внешней среды. Например, молочные породы крупного рогатого скота отличаются величиной удоя, процентом жирности и содержанием белка в молоке.

Основными задачами современной селекции являются:

Особенно важно получение сортов растений, устойчивых к заболеваниям и поддающихся механизированной уборке, например короткостебельных неполегающих сортов злаков.

Для успешной селекционной работы необходимо:

Успех селекционной работы во многом зависит от генетического разнообразия исходной группы растений и животных. Генофонд существующих пород животных и сортов растений ограничен по сравнению с генофондом исходного дикого вида. С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н.И. Вавилов провел многочисленные экспедиции в разные уголки земного шара. В результате работы этих экспедиций был собран огромный семенной материал, используемый в селекционной работе, и выделены центры происхождения культурных растений. Их семь:

Открытые Н. И. Вавиловым закономерности географического распределения сельскохозяйственных растений и расселения их из первичных центров облегчают работу селекционеров, позволяют быстрее подбирать необходимый для опытов исходный материал и в определенной мере предвидеть результаты. Исходный материал имеет первостепенное значение для успешной селекции. Им могут быть дикие формы, искусственно полученные мутантные формы, особи с комбинативной изменчивостью, сорта и породы‚ полученные в других климатических условиях.

Селекция растений

Основными методами селекции растений являются гибридизация и искусственный отбор.

В начале селекционной работы ставится конкретная задача, для выполнения которой подбирают соответствующие родительские формы. При невозможности найти нужный исходный материал получают индуцированные мутации, среди которых иногда удается найти и полезные, используемые в дальнейшей селекционной работе.

Гибридизация – это получение гибридов от скрещивания генетически разнородных организмов. В селекции применяют близкородственное скрещивание (инбридинг) и скрещивание неродственных организмов (аутбридинг).

Близкородственная гибридизация у растений основана на искусственном опылении своей пыльцой обычно перекрестноопыляемых растений. Самоопыление ведет к повышению гомозиготности и закреплению наследственных свойств. Потомство, полученное от одного гомозиготного растения путем самоопыления, называется чистой линией. У особей чистых линий часто снижаются жизнеспособность и урожайность.

Если скрестить разные чистые линии между собой (межлинейная гибридизация)‚ то наблюдается явление гетерозиса – повышенная жизнеспособность и плодовитость в первом поколении гибридов, которая постепенно снижается. Гетерозис объясняется переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. Межлинейная гибридизация позволяет повысить урожайность семян кукурузы на 20 — 30%. Явление гетерозиса у растений можно закрепить при вегетативном размножении (клубнями, черенками, луковицами и т.д.).

Отдаленная гибридизация позволяет сочетать в одном организме ценные признаки разных видов и даже родов. Такая гибридизация осуществляется с трудом, и межвидовые гибриды обычно бесплодны, так как затруднена конъюгация хромосом разных видов при мейозе. Преодолеть бесплодность межвидовых гибридов впервые удалось Г.Д. Карпеченко (1924). Он получил гибрид редьки и капусты с диплоидным набором хромосом – 9 «редечных» и 9 «капустных», который был бесплоден. Для преодоления бесплодия Карпеченко удвоил число хромосом каждого вида (получил полиплоидную форму гибрида), в результате чего в кариотипе оказалось 36 хромосом, по 18 «редечных» и «капустных». Это создало возможность коньюгации гомологичных хромосом капусты с «капустными» и редьки с «редечными». Каждая гамета несла по одному набору хромосом капусты и редьки (9 + 9 = 18). В зиготе вновь оказывалось 36 хромосом. Полученный межвидовой гибрид стал плодовитым. Таким образом, полиплоидия является одним из способов восстановления плодовитости межвидовых гибридов у растений. Кроме того, многие полиплоидные формы растений обладают большей урожайностью и стойкостью к неблагоприятным условиям среды по сравнению с диплоидными.

После получения гибридов производится искусственный отбор. Отбор заключается в сохранении для размножения растений с желаемой комбинацией признаков. При массовом отборе выделяют группу особей с нужными признаками и получают потомство. При повторных посевах отбор приходится повторять, так как особи могут в дальнейшем давать расщепление. Индивидуальный отбор проводят путем выращивания потомков одной особи. При таком отборе результат достигается быстрее, но потомков получается значительно меньше. Индивидуальный отбор чаще проводят среди самоопыляющихся растений и получают чистые линии, которые дают ценный исходный материал для дальнейшей селекции.

Искусственный отбор на основе наследственной изменчивости служит основным способом получения новых сортов растений. Однако, одновременно на сорт действует и естественный отбор, повышая приспособленность растений к конкретным условиям среды. Вновь созданный сорт всегда является результатом деятельности человека и окружающей среды.

В последние годы селекционеры получают целые растения (плодовые кустарники, земляника) путем стимулирования деления клеток тканей растений в культуре. В этом случае образуются клоны растений с одинаковым генотипом.

Выведение новых высокоурожайных сортов растений позволяет резко интенсифицировать сельскохозяйственное производство и обеспечить население продовольствием. Творческое использование всех методов селекционной работы приводит к большим успехам. Озимая пшеница Безостая 1, созданная академиком П.П. Лукьяненко, имеет высокую урожайность и отличные мукомольные качества. Урожайность новых сортов пшениц (Аврора, Кавказ) достигают 100 ц/га. Академиком Н.В. Цициным получен ценный гибрид пшеницы и ржи – тритикале, который сочетает качества пшеницы (высокие мукомольные качества) и ржи (способность расти на бедных почвах). Коллектив селекционеров, возглавляемый академиком В.С. Пустовойтом, добился увеличения содержания масла в семенах подсолнечника на 20%. За последние годы благодаря созданию новых полиплоидных сортов (А.Н. Лутков, В.П. Зосимович) резко повысилась сахаристость и урожайность сахарной свеклы.

Селекция животных

Основные подходы к селекции животных не отличаются от принципов селекции растений. Новые породы животных получают на основе наследственной изменчивости путем искусственного отбора. Однако селекция животных имеет и некоторые особенности, вытекающие из природы организма животного:

При селекционной работе с животными важное значение имеет учет экстерьерных признаков. Экстерьер – это совокупность наружных форм животных, их телосложение и соотношение частей тела. Разные породы животных неодинаково реагируют на изменения внешних условий. Так, у мясных пород крупного рогатого скота улучшение питания прежде всего сказывается на увеличении массы тела, а у молочных – на повышении удоев. Началом селекционной работы является подбор родительских пар исходя из поставленной задачи. В подборе производителей важно учитывать их родословные, в которых должны быть отмечены экстерьерные особенности и продуктивность, в течение ряда поколений.

Скрещивание при работе с животными является основным способом получения разнообразия исходного материала. Как и при селекции растений, применяют два типа скрещивания: неродственное (аутбридинг) и родственное (инбридинг).

Аутбридинг – скрещивание между особями одной или разных пород – при строгом отборе приводит к поддержанию свойств или улучшению их в ряду поколений гибридов.

Инбридинг – скрещивание особей одного поколения или родителей и потомков – применяется для перевода большинства генов в гомозиготное состояние. Происходит закрепление хозяйственно ценных признаков, однако при этом часто наблюдается ослабление животных, уменьшение их устойчивости к воздействию факторов среды. Чтобы этого избежать, проводят строгий отбор особей. При селекционной работе инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения пореды. За ним следует скрещивание разных линий, что переводит большинство генов в гетерозиготное состояние, при котором проявляется гетерозис (бройлерные цыплята).

В селекции домашних животных для определения наследственных свойств самцов по признакам, которые у них не проявляются, например по количеству молока и жирномолочности у быков или яйценоскости у петухов, используется метод определения качества производителей по потомству. От производителя получают немногочисленное потомство и сравнивают его продуктивность со средней продуктивностью породы. Если продуктивность дочерей выше, чем матерей, то это говорит о большой ценности производителя и его используют для дальнейшего улучшения породы. От хорошего самца можно получить большое потомство с помощью искусственного осеменения. В последнее время эмбрионы ценных пород крупного рогатого скота получают в пробирке или проводят клонирование, а затем полученные эмбрионы вводят в матку беспородных животных для дальнейшего развития. Эти методы позволяют значительно ускорить селекционную работу.

Ценные породы домашних животных получены академиком М.Ф. Ивановым, например белая украинская свинья и асканийский рамбулье. Высокой молочной продуктивностью характеризуется костромская порода крупного рогатого скота.

Наряду с внутривидовой гибридизацией в животноводстве применяется и отдаленная гибридизация. С глубокой древности человек использует мула (гибрид кобылы с ослом). В Казахстане в результате гибридизации тонкорунных овец с диким горным бараном архаром выведена новая порода тонкорунных овец – архаромеринос. Ведутся работы по гибридизации яка с крупным рогатым скотом.

Селекция микроорганизмов

Микроорганизмы способны производить жизненно важные продукты, но природные штаммы их в основном низкопродуктивны. Поэтому в микробиологической промышленности применяют селекционные методы: индуцированный‚ мутагенез и искусственный отбор. Для получения мутаций используют ионизирующие излучения и химические мутагены. Применение мутагенных факторов и целенаправленного отбора позволило повысить продуктивность штаммов в сотни и тысячи раз.

Микроорганизмы отличаются характерными особенностями, важными для производства и селекции:

Использование человеком живых организмов и биологических процессов для промышленного получения продуктов называется биотехнологией. Биотехнологические процессы используются человеком с древних времен: молочнокислые бактерии – для получения молочнокислых продуктов, различные штаммы дрожжей – в виноделии, пивоварении, хлебопечении.

Особенно интенсивно начала развиваться микробиологическая промышленность с семидесятых годов ХХ века. В качестве питательной среды для бактерий начали использоваться непищевые продукты: жидкие парафины нефти, синтетические спирты, отходы деревообрабатывающей промышленности и др. Получаемые таким путем белково-витаминные препараты позволяют решить проблему нехватки кормового белка и повысить продуктивность животноводства. Кроме того, микробиологическая промышленность производит ферменты, антибиотики, гормоны, аминокислоты и другие лечебные препараты, необходимые человеку.

Для создания новых штаммов микроорганизмов в последнее время применяют генную инженерию конструирование новых генетических структур по заранее намеченному плану. Генная инженерия развивается на базе молекулярной биологии, генетики, биохимии и микробиологии. Генная инженерия включает четыре основных этапа:

На основе генной инженерии в настоящее время уже освоено промышленное производство белка инсулина (гормона поджелудочной железы для лечения диабета) и интерферонов – белков, подавляющих размножение вирусов.

Генная инженерия позволяет конструировать и эукариотические клетки с новой генетической программой. В последнее время получают гибриды соматических клеток разных видов и даже животных и растений. Получены гибриды лимфоцитов с опухолевыми клетками (гибридомы), способные к длительному синтезу антител определенного типа. Созданы растения, способные усваивать атмосферный азот, что в будущем не только обогатит растительную пищу белками, но сделает ненужным применение азотных удобрений.

Биотехнология – одно из ведущих направлений современной биологии. В ближайшем будущем методы генной инженерии позволят человечеству избавиться от ряда наследственных болезней.

Источник

Что такое селекция

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Благодаря селекции каждый год выводятся все новые и новые сорта растений и виды животных. Но зачем это нужно?

Для того, чтобы миллиарды людей могли прокормиться на весьма ограниченных ресурсах планеты земля и не исчерпать их до конца за жизнь одного поколения.

Но что же такое селекция? Каким образом осуществляется процесс выведения новых видов и сортов? Какие методы используются? Обо всем об этом мы и поговорим сегодня. Не переключайтесь, будет интересно.

Селекция — это.

Селекция (лат. selection – выбор, отбор) – это наука, которая изучает процесс и способы создания новых или улучшения существующих пород животных, сортов растений или штаммов (чистых культур) микроорганизмов.

Как процесс селекция началась в древние времена, когда люди научились приручать диких животных и высаживать культурные растения. Как наука селекция сформировалась относительно недавно (примерно в середине XIX века) на базе генетики и по мере развития эволюционной теории.

По определению выдающегося генетика, ботаника и селекционера Н.И.Вавилова,

«селекция представляет собой эволюцию, направляемую волей человека».

Зачем же человеку понадобилось «исправлять» созданные природой живые организмы? И как ему это удаётся? Об этом пойдёт речь ниже.

Задачи селекции

Статистика свидетельствует, что примерно четвёртая часть населения Земли недоедает, то есть не получает питательных веществ в количестве, необходимом для удовлетворения потребностей организма человека. В этой связи первоочередной задачей селекционеров стало выведение высокопродуктивных пород животных и сортов растений.

Конечно, можно было бы пойти по пути экстенсивного развития животноводства и растениеводства (наращивать поголовье скота, расширять посевные площади), однако этот путь чреват истощением природных ресурсов и, в конечном счёте, нарушением экологического баланса.

Ведь и без этого нагрузка на экосистему непрерывно растёт: расширяются города, строятся промышленные предприятия и агрокомплексы, прокладываются дороги и т.д.

В обобщённом виде задачи селекции сводятся к следующему:

Итогом решения вышеупомянутых задач стало получение устойчивых популяций живых организмов (пород, сортов и штаммов), искусственно созданных человеком.

Особи внутри этих популяций имеют характерные наследственные признаки и одинаково реагируют на факторы окружающей среды.

Методы селекции

К основным методам селекции относятся:

Естественный отбор протекает под воздействием факторов окружающей среды, таких как климат, химический состав почвы, присутствие живых организмов.

Наиболее значимыми климатическими факторами являются температура и количество осадков. Из почвенных факторов ключевая роль принадлежит количеству и составу питательных веществ (присутствие микроорганизмов, наличие кислорода, кислотность и др.).

На природный отбор также оказывают влияние вредители и паразиты как животного, так и растительного происхождения. Чем устойчивей организм к поражению, тем выше его шансы на выживание.

При искусственном отборе используется уже отобранный природой материал. Искусственный отбор позволяет в относительно короткое время и при ограниченном материале получить нужный сорт, породу или штамм.

Методами искусственного отбора являются:

*при клике по картинке она откроется в полный размер в новом окне

В процессе массового отбора выделяют растения, которые наилучшим образом отвечают задачам селекции, и совместно их размножают.

Массовый отбор может быть однократным или многократным. В первом случае с лучших растений собирают семена и в дальнейшем используют их для посева.

При перекрёстном опылении семена наследуют как материнские, так и отцовские качества, поэтому получить строго выраженное потомство с нужными характеристиками весьма проблематично. Зато этот способ прост и доступен, что делает его целесообразным для нужд лесного хозяйства.

Многократный массовый отбор более эффективен, так как повторяется в ряде потомств. Он требует значительного времени, однако позволяет вывести сельскохозяйственную культуру с желаемыми качественными показателями.

При индивидуальном отборе выделяется одна особь с нужными признаками с целью получения генетически однородных организмов (так называемых «чистых линий»).

Этим методом создаются новые сорта самоопыляющихся растений (т.е. когда в размножении участвует только одна особь).

Гибридизация

Гибридизация ставит своей целью получение гибридов, обладающих новыми наследственными свойствами. Их получают путём скрещивания генетически неоднородных организмов половым путём.

Гибридизация может происходить как внутри вида, так и между видами или родами. Типы гибридизации показаны на нижеприведённой схеме.

В аутбридинге проявляется эффект гетерозиса, то есть когда гибриды превосходят родителей по ряду значимых качеств. Классический пример гетерозиса в животноводстве – мул, гибрид осла и лошади. Это сильное и выносливое животное способно работать в гораздо более трудных условиях, чем родительские формы.

Что касается растениеводства, то там примеров ещё больше. В частности, всем хорошо известный грейпфрут является гибридом помело и апельсина, а скрещивание степной вишни с черёмухой привело к созданию церападуса.

От матери (вишни) этот гибрид унаследовал крупные сладкие плоды, а от отца (черёмухи) – мощную корневую систему и морозоустойчивость.

Селекция и генетика

Успехи, достигнутые в области селекции, были бы невозможны без использования передовых методов генетики, изучающей законы наследственности и изменчивости живых организмов. Именно генетика лежит в основе массового и индивидуального отбора и теории скрещивания.

Благодаря ей разработаны принципиально новые методы отбора исходного материала и выведены практически все сорта культурных растений.

Особенно перспективными направлениями следует признать создание гетерозисных гибридов, искусственный мутагенез (инициирование наследственных изменений под влиянием физических и химических факторов), полиплоидию (кратное увеличение числа хромосом в клетках растений), клеточную и генную инженерию.

Применение современных методов генетики в селекционном процессе позволило получить гетерозисные гибриды подсолнечника, кукурузы, многих овощных культур. Проводятся опыты по получению полиплоидных гибридов сахарной свеклы, гречихи и других растений.

Изучается воздействие радиации и химических препаратов на зерновые и бобовые с целью получения мутантных сортов, обладающих ценными биологическими свойствами.

Таким образом, будучи отдельно взятыми науками, селекция и генетика взаимно обогащают друг друга. Генетика положила основу селекционной работе, а селекция дала генетике фактический материал, полученный в результате выведения новых сортов.

Встретив странное на вид существо неизвестного происхождения, не лишённый юмора человек с большой долей вероятности назовёт его смесью бульдога с носорогом. Действительно, такой гибрид трудно себе представить: слишком велико родовое различие.

Да и целесообразность подобного скрещивания более чем сомнительна. А вот селекция универсального солдата с выдающимися боевыми качествами (сильного, выносливого, бесстрашного и т.п.) будоражит многие умы.

Не исключено, что работа в этом направлении ведётся в секретных лабораториях некоторых стран…

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (3)

Селекция — это слишком долго и результат не очевиден, я думаю, что развивать нужно генную инженерию.

Только ГМО спасёт мир от голода и удешевит конечный продукт, а селекция может существовать параллельно, как запасной вариант, отказываться от неё конечно не стоит.

Игорь: думаю, что мир от голода спасет Россия. И без ГМО — чистой селекцией и огромными посевными площадями, расширившимися из-за глобального потепления.

Благодаря работе селекционеров появляются более урожайные и устойчивые сорта растений и животные с востребованными признаками. Однако, не стоит забывать, что многое генетические признаки передаются в комплекте с неожиданными мутациями и проявлениями. Никогда до конца не известно, что всплывет уже в следующем поколении.

Источник