Селекция
- Кто были первыми селекционерами?
- Каким методом селекции вывели “черепашек ниндзя”?
- Где находится семена абсолютно всех существующих растений?
Какие цветы вам нравятся? Белые пионы? Ярко-алые розы? Или может быть жёлтые тюльпаны?
Это лишь несколько примеров из множества цветов, которые были созданы или изменены человеком с помощью селекции для достижения желаемых характеристик. Каждый раз, когда мы любуемся красотой разноцветных цветов, мы видим результаты долгого и упорного труда селекционеров. В этой статье мы рассмотрим, как происходит процесс селекции и как он формирует мир вокруг нас.
Селекция и ее методы.
Селекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.
Основные методы селекции | |||
Искусственный отбор | Гибридизация | Мутагенез | Полиплоидия |
Искусственный отбор
Искусственный отбор — это процесс, который начался с появления человечества и с каждым веком становился всё более развитым и целенаправленным.
Одним из самых первых примеров искусственного отбора является процесс одомашнивания волков, который привел к появлению собак. Тысячелетия назад люди начали приручать и разводить волков, выбирая самых дружелюбных, послушных и полезных для своих нужд. Этот процесс называется одомашнивание. Постепенно это привело к появлению различных пород собак, каждая из которых имеет свои уникальные характеристики, от размеров и формы тела до характера и навыков.
Вместе с одомашниванием животных, люди также начали окультуривание растения, что тоже является формой искусственного отбора. Первобытные селекционеры отбирали растения с самыми вкусными или полезными свойствами, такими как большие плоды, высокая урожайность или легкость хранения, и использовали их семена для выращивания следующего поколения.
Древние люди занимались этим без цели вывести какие-то конкретные породы или сорта, поэтому этот вид отбора называется бессознательным.
Но уже с XVIII века селекционеры начали ставить перед собой конкретные задачи в выведении организмом, что называется методическим отбором.
В методическом отборе выделяют массовый и индивидуальный отбор.
Массовый отбор представляет собой выбор большой группы особей с желаемыми характеристиками для последующего разведения и характерен для растений, в то время как индивидуальный отбор заключается в выборе конкретных особей с желаемыми признаками для размножения и характерен для животных.
Также выделяют метод отбора производителей, который был разработан династией французских селекционеров Вильморен. В основе этого метода особь оценивается не только как обладатель полезных качеств, но и как их носитель, способный передавать их по наследству.
Искусственный отбор | |||
Бессознательный | Методический | ||
Массовый | Индивидуальный |
Гибридизация
Гибридизация — это процесс скрещивания растений или животных с целью создания новых комбинаций признаков. Делится на внутривидовую и межвидовую гибридизацию.
1. Внутривидовая гибридизация в свою очередь делится на:
- Инбридинг или близкородственное скрещивание.
Суть метода: В селекции животных используют скрещивание родственных особей одного вида (братьев и сестер или родителей и потомства, в случае растений — самоопыление перекрестноопыляемых растений).
Результат: получение чистых линий — организмом, у которых потомство в ряду поколений единообразно по определенному признаку.
Минусы: из-за постоянного скрещивания близкородственных организмов происходит более частое проявление рецессивных гомозигот — инбредная депрессия. Это опасно тем, что они часто несут опасные наследственные заболевания.
- Аутбридинг или неродственное скрещивание.
Суть метода: Происходит скрещивание организмов, не имеющих родственные связи, но принадлежащих одному виду.
Результат: Получение большого количества гетерозиготных организмов. Что позволяет поддерживать полезные качества и усиливать их проявление в следующих поколений.
У растений проявляется эффект гетерозиса — повышение урожайности и жизнеспособности у гибридов первого поколения, полученных при скрещивании чистых линий.
Минусы: Сложность выявления ненужных или даже вредных признаков, что не дает возможность убрать из разведения организмы, несущие рецессивные дефекты.
Также возникают трудности в прогнозировании качества будущего потомства.
2. Отдаленная гибридизация
Суть метода: Скрещивание происходит между организмами разных видов или родов.
Результат: полученные гибриды сочетают признаки разных родительских форм.
Минусы: большинство таких гибридов оказываются стерильными, то есть не имеют возможности размножаться. Это происходит из-за того, что хромосомы разных видов отличаются по количественному и качественному составу. В связи с этим происходят нарушения мейоза во время гаметогенеза.
Примером может служить многим известный мул. Мул это гибрид от осла и лошади. От лошади наследуются крупные размеры, а от осла выносливость и темперамент.
Не менее удивительный пример — лигр — гибрид льва и тигрицы.
Гибридизация | ||
Внутривидовая | Межвидовая | |
Инбридинг | Аутбридинг |
Мутагенез
Мутагенез — получение индуцированных (полученных искусственно человеком) мутаций под действием различных мутагенов
Мутагены могут быть:
- Физические — радиация, ультрафиолет
- Химические — различные химические вещества. Этот вид мутагенов чем-то похож на мутаген из мультфильма “Черепашки Ниндзя”.
- Биологические — вирусы
Полиплоидия
Полиплоидия — кратное увеличение набора хромосом
Характерно только для растений. Так как у животных полиплоидные организмы нежизнеспособны.
Учение о предковых формах
Важным разделом в селекции является учение о предковых формах.
Данное учение развивалось благодаря ученому Николаю Ивановичу Вавилову. Вместе с экспедицией они путешествовали по разным уголкам света. В ходе многолетних странствий была собрана коллекция семенного материала всевозможных исходных диких форм растений. Данная коллекция до сих пор хранится в Институте растениеводства города Санкт-Петербург, которая была полностью сохранена даже во времена блокады Ленинграда.
Также на основе данных, собранных во время путешествий, Вавиловым было разработано учение о мировых центрах происхождения культурных растений и их географическом распространение. Вавилов предполагал, что возникновение того или иного сорта находится там, где было найдено больше всего родственных ему диких видов. Исходя из этого было выделено 7 древнейших земледельческих мировых центров:
Название центра | Географическое положение | Виды растений |
Тропический/Южноазиатский | Индия, Индокитай, Южный Китай, Тропическая Азия | Рис, сахарный тростник, множество плодовых и овощных культур |
Восточноазиатский | Центральный и Восточный китай, остров Тайвань, Япония, Корея | Соя, просо, плодовые и овощные культуры |
Юго-Западноазиатский | Малая Азия, Иран, Афганистан, Средняя Азия, Кавказ, Северо-Западная Индия | Пшеница, рожь и прочие многие зерновые, бобовые, виноград, плодовые культуры |
Средиземноморский | Страны, расположенные на берегу Средиземного моря | Маслины, кормовые растения (клевер, одноцветковая чечевица), многие овощные культуры |
Абиссинский | Часть Африканского материка | Зерновое сорго, один из видов бананов, нут, некоторые виды пшеницы и ячменя |
Центральноамериканский | Южная Мексика, Центральная Америка, Вест-Индские острова | Кукуруза, хлопчатник, какао, тыквенные, фасоль |
Андийский/Южноамериканский | Часть района Английского горного хребта вдоль западного побережья Южной Америки | Картофель, Хинное дерево |
Помимо этого выделяют центры одомашнивания животных, которые совпадают с земледельческими центрами:
Название центра | Географическое положение | Виды животных |
Китайско-Малайский | Вьетнам, Лаос, Таиланд, Восточный Китай | Тутовый шелкопряд, свиньи, куры, утки |
Индостанский | Индия, Северный Пакистан, Бирма, Непал | Буйвол, собака, павлин, куры, сиамская кошка, пчелы |
Юго-Западноазиатский | Северная и Восточная Турция, Сирия, Иран, Ирак, Кавказ, Афганистан | Голубь, крупный рогатый скот, лошади, свиньи, овцы, козы, одногорбый верблюд |
Средиземноморский | Страны средиземноморья | Крупный рогатый скот, лошади, свиньи, овцы, утки, гуси, кролики |
Южноамериканский | Южная Америка вдоль западного побережья | Лама, альпака, морская свинка, индейка |
Африканский | Старый Северной и Восточной Африки | Страус, свинья, цесарки, собака, кошка, осел |
Селекция в Казахстане.
Казахстан не отстает в развитии селекции от остального мира. Наши отечественные ученые старались вывести различные виды растений и животных, которым было бы благоприятно проживать в природно-климатических условиях нашей страны.
В таблице ниже представлены величайшие ученые Казахстана и их достижения в селекции:
Ученый | Достижение |
А. Н. Илялетдинов | Руководил двумя научными направлениями:Изучение влияния микроорганизмов на круговорот веществ в окружающей среде.Применение микроорганизмов в производстве кормов. |
Д. Л. Шамис | Развил ряд областей, основанных на использовании микроорганизмов и их биологически активных веществ в медицине, легкой и пищевой промышленности, а также сельском хозяйстве. |
М. Х. Шыгаева | Разработала научное направление, основанное на генетике и селекции микроорганизмов, применяемых в фармацевтике, сельском хозяйстве, хлебопекарной и молочной промышленности. |
Ф. М. Мухаметгалиев | Исследовал понятия адаптация и микроэволюция, которые играют важную роль в процессе выведения новых пород животных, приспособленных к экстремальным условиям. |
В. П. Кузьмин | Разработал теоретические и методологические основы селекции и семеноводства зерновых, масличных и других культур в северных регионах Казахстана. |
Н. Л. Удольская | Представила новый теоретический взгляд на устойчивость растений к засухе. |
Р. А. Уразалиев | Вывел десятки высокоурожайных сортов озимой пшеницы, таких как «Алмалы» и «Стекловидная-24». |
Виды, которые были выведены в Казахстане:
Растения:
- Пшеница Казахстанская-126
- Озимая пшеница Алмалы и Стекловидная-24
Животные:
- Пастушьи казахские овчарки төбет
- Борзые псы тазы
- Курдючная овца
- Казахский архаромеринос — гибрид домашней ярки и дикого барана архара.
Проверь себя
Задание 1.
В каком методе селекции скрещивают близкородственные организмы?
1.Методический отбор
2.Мутагенез
3.Инбридинг
4. Искусственный отбор
Задание 2.
Из центров происхождения культурных растений (по Н.И.Bавилову) родиной маслин и некоторых кормовых растений является:
1. Центральноамериканский
2. Восточноазиатский
3. Китайско-Малайский
4. Средиземноморский
Задание 3.
Минус межвидовой гибридизации:
1. Инбредная депрессия
2. Стерильность особей
3. Гибель потомства
4. Появление мутаций
Задание 4.
Выберите породы животных, выведенных в Казахстане:
1. Борзые тазы
2. Лигр
3. Овчарки төбет
4. Обыкновенная овца
5. Казахский архаромеринос
Ответы: 1. — 3; 2. — 4; 3 — 2; 4 — 1,3,5