§ 55 . Методы селекции и ее достижения

Основными методами селекции являются отбор, гибридизация и мутагенез.

В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор. В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных вида отбора: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор — это выделение группы особей, сходных по одному или комплексу желаемых признаков, без проверки их генотипа. Например, из всей популяции злаков того или иного сорта для дальнейшего размножения оставляют только те растения, которые отличаются устойчивостью к возбудителям болезней и полеганию, имеют крупный колос с большим числом колосков и др. При их повторном посеве снова отбирают растения с нужными качествами и т. д.

Основными достоинствами данного метода являются его простота, экономичность и возможность сравнительно быстрого улучшения местных сортов и пород, а недостатком — невозможность индивидуальной оценки по потомству, в силу чего результаты отбора неустойчивы.

При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями.

Подобный отбор наиболее эффективен среди самоопыляемых растений (пшеница, ячмень и др.), так как приводит к получению чистых линий, обладающих максимальной степенью гомозиготности. При этом от одного растения имеется возможность получения большого количества идентичных потомков за счет бесполого и полового размножения.

Для сельскохозяйственных животных характерно только половое размножение и немногочисленное потомство. Поэтому наряду с отбором производителя или пары родительских организмов применяются специальные методы разведения – искусственное осеменение, искусственное оплодотворение с имплантацией эмбрионов в организм самок рецепиентов. Например, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35 000 телят. Для длительного сохранения семени используют метод глубокого замораживания. Уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами. Такая сперма используется в селекционной работе.

Отбор в селекции наиболее эффективен при сочетании с определенными типами скрещивания (методами гибридизации).

Все разнообразие методов гибридизации сводится к инбридингу и аутбридингу. Инбридинг — это близкородственное (внутрипородное или внутрисортовое), а аутбридинг — неродственное (межпородное или межсортовое) скрещивание.

При близкородственном скрещивании (инбридинге) в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец— дочь, мать—сын, двоюродные братья—сестры и т.д.). Этот тип скрещивания применяется для того, чтобы перевести большинство генов породы или сорта в гомозиготное состояние и, как следствие избежать расщепления по хозяйственно-ценным признакам в ряду поколений (рис. ).

Вместе с тем, при инбридинге часто наблюдается снижение жизнеспособности растений и животных, так, как в гомозиготное состояние переходят и вредные рецессивные мутации.

Неродственное скрещивание (аутбридинг) наряду с разными формами отбора позволяет создать комбинацию полезных признаков, которые по отдельности характеризовали исходные породы или сорта.

При межпородном или межсортовом скрещивании возрастает гетерозиготность организмов, вследствие чего гибриды первого поколения часто оказываются более жизнеспособными и плодовитыми, чем их родительские формы. Это явление называется гетерозис (от греч. heterosis — изменение, превращение) или гибридная мощность. В последующих поколениях эффект гетерозиса ослабевает и исчезает.

Классическим примером успешного применения данного явления в растениеводстве является кукуруза. Впервые получение высокопродуктивных гетерозисных гибридов именно этого растения было поставлено на промышленную основу. Валовые сборы зерна такого гибрида были на 20—30% выше, чем у родительских организмов (рис. ).

В настоящее время гетерозис широко используется в селекции для повышения продуктивности растений, а также в промышленном птицеводстве (например — бройлерные цыплята) и свиноводстве.

При создании новых сортов растений селекционерами широко используется ряд методов по искусственному получению полиплоидов. Метод автополиплоидии (кратного увеличения числа наборов хромосом одного вида) приводит к увеличению размеров клеток и всего растения в целом. Полиплоиды по сравнению с исходными диплоидными организмами, как правило, имеют большую вегетативную массу, более крупные цветки и семена (рис. ). Кроме того, избыток хромосом повышает их устойчивость к патогенным организмам (вирусам, грибам, бактериям) и ряду других неблагоприятных факторов. Около 80% современных культурных растений являются полиплоидами.

Ценные результаты дает отдаленная гибридизации (скрещивание разных видов или родов) организмов. Такие гибриды, как правило, бесплодны. Это связано с содержанием в геноме различных хромосом, которые в мейозе не конъюгируют. Для восстановления плодовитости у межвидовых гибридов в 1924 г. советский генетик Г. Д. Карпеченко предложил использовать у отдаленных гибридов удвоение числа хромосом.

Сочетание отдаленной гибридизации и аллоплоидии позволило получить гибриды капусты и редьки, ржи и пшеницы, пшеницы и пырея и др. Например, в результате гибридизации пшеницы (Triticum) и ржи (Sekale) получили ряд форм, объединенных общим названием тритикале. Они обладают высокой урожайностью пшеницы, зимостойкостью и неприхотливостью ржи, устойчивостью ко многим болезням.

Для увеличения вариантов исходного материала для селекции используется индуцированный мутагенез. Так, у многих злаков (ячмень, пшеница, рожь и др.), с помощью рентгеновского излучения были получены мутантные формы с рядом полезных признаков. Они отличаются не только повышенной урожайностью зерна, но и укороченным стеблем. Такие растения устойчивы к полеганию и имеют заметные преимущества при машинной уборке урожая. Кроме того, короткая и прочная соломина позволяет вести дальнейшую селекцию на увеличение размера и массы зерен без опасения, что повышение урожая приведет к полеганию растений.

Достижения современной селекции. За последние 100 лет усилиями селекционеров урожайность зерновых культур была повышена почти в 10 раз. Сегодня в ряде стран получают рекордные урожаи риса (100 ц/га), пшеницы, кукурузы и др.

Большие успехи достигнуты селекционерами Беларуси. Использование новейших достижений в области генетики и биотехнологии позволило ученым Института земледелия и селекции НАН Беларуси значительно сократить селекционный процесс и ускорить создание новых сортов.

За 10 лет количество районированных сортов увеличилось в 3 раза. Только за период 2001–2005 гг. передано для испытания 122 сорта, включены в Госреестр 56 сортов зерновых, зернобобовых, технических и кормовых культур; приняты к освоению 43 инновационные разработки института. Белорусские сорта высоко ценятся не только в республике, где они занимают более 75% пашни, но и в других странах. 70 разработанных в институте сортов допущены к использованию в 35 областях и краях России, а также в Украине, Литве, Латвии, Германии, испытываются в Молдавии, Кыргызстане, Канаде.

Учеными Белорусского научно-исследовательского института картофелеводства и плодоовощеводства (на базе которого в 1993 г. создано три института — БелНИИ плодоводства, БелНИИ овощеводства и БелНИИ картофелеводства) под руководством и при непосредственном участии академика П.И. Альсмика выведены хорошо зарекомендовавшие себя сорта картофеля — Темп, Агрономический, Огонек, Зубрёнок, Белорусский ранний, Ласунак, Орбита, Белорусский-3, Синтез и др.

Широкую популярность в республике и соседних странах получили белорусские сорта ягодных (черная смородина — Белорусская сладкая, Кантата, Памяти Вавилова, Катюша, Партизанка и др) и плодовых (яблоня — Антей, Белорусская малиновая и др.) культур.

Достигнуты значительные успехи в создании новых и улучшении уже существующих пород животных. В результате длительной и целенаправленной селекционно-племенной работы белорусскими учеными и практиками выведен черно-пестрый тип крупного рогатого скота, обеспечивающий в хороших условиях кормления и содержания удои до 6787 кг молока в год жирностью до 3,94% 3 и содержанием белка 3,26%.

Специалистами селекционного центра БелНИИ животноводства созданы белорусская мясная, белорусская черно-пестрая породы свиней и заводские типы свиней крупной белой породы. Эти породы свиней отличаются тем, что животные достигают живой массы 100 кг за 182-186 дней при среднесуточном приросте на контрольном откорме свыше 700 г, а приплод составляет 10—12 поросят за опорос.

Продолжается селекционная работа по укрупнению, повышению скороспелости и работоспособности лошадей белорусской упряжной группы, улучшению продуктивного потенциала овец по настригу шерсти, живой массе и плодовитости, по созданию линий и кроссов мясных уток, гусей, высокопродуктивной породы карпа и др.

Учеными института разработаны технология трансплантации эмбрионов в молочном и мясном скотоводстве (обеспечивает получения 55 телят на 100 эмбриопересадок) и технология замораживания эмбрионов, обеспечивающая повышение сохранности и приживляемости эмбрионов на 10% больше по сравнению с существующей технологией.

1. Что такое селекция? 2. Какие формы искусственного отбора вам известны? Охарактеризуйте их. 3. Каковы положительные и отрицательные стороны инбридинга у домашних животных? 4. Что такое гетерозис и каково его практическое значение? 5. Какова роль полиплоидии в создании новых сортов растений? 6. Для чего применяется индуцированные мутагенез?