«Селекция» в переводе с латыни означает «отбор», так называют улучшение сорта растений или породы животных и выведение новых сортов и пород путем искусственного отбора. Современная селекция представляет собой комплексную науку, направленную на повышение производительности сельского хозяйства и опирающуюся не только на учение об отборе, но и на другие составляющие биологии. Породой животных, штаммом микроорганизмов или сортом растений селекционеры называют такую искусственно созданную человеком совокупность особей (популяцию), которая характеризуется определенными наследственными особенностями: продуктивностью, морфологическими и физиологическими признаками, а также однотипной реакцией на факторы внешней среды.
Когда-то давно селекцию проводили интуитивно, на основе сохранения особей, имевших более выраженные полезные качества. Пример — если корова давала много молока, то она жила долго и успевала дать много потомства. Те коровы, которые доились плохо, пускались под нож и много потомства не давали. Так, постепенно, отбирались коровы, дающие много молока. В наше время работа селекционеров носит целенаправленный характер и определяется научными знаниями.
Основные методы селекции:
Подбор родительских пар. Этот метод главным образом применяется в селекции животных, для которых характерно только половое размножение и немногочисленное (в сравнении с растениями) потомство. Подбор родительских пар — длительный процесс, требующий больших материальных затрат. Подобрали родителей — скрестили — дождались потомства — вырастили потомство до половозрелого возраста — подобрали новых особей для скрещивания с нужными признаками — скрестили… Для того, чтобы достичь нужного результата, скрещивать приходится много раз и процесс растягивается на годы.
Искусственный отбор особей для дальнейшего размножения. Отбираются особи с нужными селекционеру признаками. Отбор бывает массовым и индивидуальным. При массовом отборе из размножения устраняются (стерилизуются или изолируются) особи, не обладающие нужными признаками или обладающие нежелательными признаки. Таким образом происходит улучшение генофонда популяции. Массовый отбор эффективен в том случае, когда отбираются качественные, просто наследуемые и легко определяемые признаки. Массовый отбор обычно проводят по фенотипу и его недостаток заключается в том, что далеко не всегда по фенотипу можно определить лучший генотип. Массовый отбор широко применяется в растениеводстве среди перекрестноопыляемых растений, у которых проще убрать из популяции ненужные организмы, нежели обеспечить скрещивание двух конкретных организмов (пыльца же переносится ветром, насекомыми и т.п.).
Индивидуальный отбор представляет собой выделение отдельных особей с интересующими селекционера признаками и получение от них потомства. Индивидуальный отбор эффективен при отборе особей по количественным, плохо выраженным и сложно наследуемым признакам. Индивидуальный отбор позволяет точно оценить генотип по анализу наследования признаков у потомства. Его обычно применяют по отношению к самоопыляемым растениям (пшеница, ячмень, гороха).
Гибридизация это процесс получения гибридов, объединяющих генетический материал своих родителей. В селекции животных различают два основных способа скрещивания: инбридинг и аутбридинг. Инбридинг — скрещивание близкородственных форм. В качестве исходных форм при инбридинге используются братья и сестры или родители и потомство. Делается это с целью разложения исходной формы на ряд чистых линий путем получения гомозиготных организмов, то есть тех, которые содержат одинаковые пары генов (аллелей) и не дают расщепления признаков в потомстве.
Попробуйте сами назвать главный недостаток инбридинга, как метода. Вспомните, о чем мы совсем недавно говорили?
Верно ответили те, кто назвал пониженная жизнеспособность потомства. Скрещивание-то близкородственное, следовательно, велика частота проявления схожих мутаций. Кроме того, рецессивные гомозиготы часто несут наследственные заболевания.
В растениеводстве инбридингу соответствует самоопыление растений. Обычно инбридинг является лишь начальным этапом улучшения породы. Добившись результата с помощью инбридинга, селекционеры приступают к скрещиванию разных межлинейных гибридов для того, чтобы снизить вредные последствия близкородственного скрещивания путем перевода нежелательных рецессивных аллелей в гетерозиготное состояние. Чистота породы при этом немного снижается, но зато вырастает ее жизнеспособность.
Неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных в пределах одного вида называется аутбридингом. Аутбридинг — обычно более масштабный процесс, нежели инбридинг, в скрещивании участвует большое количество особей. Аутбридинг применяется для поддержания полезных качеств и усиления их выраженности у следующих поколений. Различают также отдаленную гибридизацию — получение межвидовых и межродовых гибридов, которая гораздо чаще применяется в селекции растений, нежели в селекции животных.
Межвидовые и межродовые гибриды животных и растений чаще всего бесплодны вследствие нарушения у них гаметогенеза (мы уже говорили об этом), но если гаметогенез у гибридов протекает нормально, то это позволяет получать новые породы животных, объединяющие в себе полезные качества обоих видов (родов). Примеры: гибрид белуги и стерляди бестер, гибрид хорька и норки хонорик, гибрид горных баранов архаров и мериносов архаромеринос.
Архаромериносы могут пастись высоко в горах, как архары, но при этом дают высококачественную шерсть как мериносы. Бестер сочетает быстрый рост белуги с ранним половым созреванием стерляди. Хонорик по качеству и красоте меха значительно превосходит хорька и норку. Самцы хонориков стерильны, способны приносить потомство только самки. Хонорики встречаются и в природе в местах совместного обитания норок и хорьков. Также в природе встречаются и другие гибриды, например, зебры и лошади (зеброид), бизона и зубра (зубробизон), соболя и лесной куницы (кидус) и др.
Явление повышенной жизнеспособности, урожайности, плодовитости гибридов первого поколения, превышающих по этим параметрам обоих родителей называют гетерозисисом. Начиная со второго поколения гетерозисный эффект угасает. Считается, что это происходит вследствие снижения числа гетерозиготных организмов и повышения доли гомозиготных. Современная наука еще не изучила гетерозис как следует, но его широко используют в растениеводстве и животноводстве (птицеводстве). Известные всем бройлерные цыплята, отличающиеся очень быстрым ростом или же плодовитые гибридные сорта кукурузы, пшеницы и др. сельскохозяйственных культур — классический пример использования феномена гетерозиса.
В первом поколении! Только в первом! Потому для выращивания гетерозисных гибридов необходимо постоянное производство чистых линий. Скрестили чистые линии — получили гибрид — засеяли им поля — получили урожай — засеяли поля новым гибридом…
Несколько слов об учении Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений. Изучив разнообразие мировых растительных ресурсов в различных районах пяти континентов нашей планеты, Николай Иванович Вавилов сформулировал учение, в основу которого легли данные о том, что наибольшее разнообразие форм того или иного вида сосредоточено в районах его исторического происхождения. Вавилов установил первичные центры происхождения культурных растений, связанные с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания растений, и вторичные центры, связанные с последующими периодами земледелия. Разнообразие форм означает наибольшую генетическую изменчивость в центрах происхождения, поэтому эти центры стали источником ценного исходного материала для селекции новых сортов растений. Вавилов открыл семь центров происхождения культурных растений:
- Южноазиатский тропический центр (около 33 % от общего числа видов культурных растений).
- Восточноазиатский центр (20 % культурных растений).
- Юго-Западноазиатский центр (14 % культурных растений).
- Средиземноморский центр (примерно 11 % видов культурных растений).
- Эфиопский центр (около 4 % культурных растений).
- Центральноамериканский центр (примерно 10 %).
- Андийский (Южноамериканский) центр (около 8 %).
В наше время в перечень центров, предложенный Вавиловым, его последователями внесены некоторые изменения.
