Основы селекции
Вертьянов С. Ю.
Селекцией
(лат. selectio отбор) называют комплексную биологическую дисциплину,
направленную на выведение сортов растений, пород животных и штаммов
микроорганизмов с нужными человеку признаками. Все современные сорта растений и
породы домашних животных, на использовании которых основана жизнь цивилизации,
созданы с помощью селекции. Появление этих культурных форм оказалось возможным
в основном благодаря свойственной природным организмам комбинативной
наследственной изменчивости, заключающейся в перекомбинации генов при
скрещивании.
Понять
суть явлений, происходящих при селекции, можно лишь на основе генетических
знаний. Поэтому селекция как наука возникла относительно недавно.
Создание сортов растений и пород животных
Выдающийся
русский генетик и селекционер Н. И. Вавилов указывал, что для успешной
селекционной работы необходимо изучать и анализировать:
—
исходное сортовое разнообразие культурных растений и видовое разнообразие диких
растений, являющихся объектами селекции;
—
закономерности наследственной изменчивости при гибридизации и мутациях;
—
роль среды в развитии изучаемых признаков;
—
формы искусственного отбора, направленные на усиление и закрепление желательных
признаков.
Что
же такое сорт или порода? Под сортом, породой, штаммом понимают группу
организмов с определенным генотипом, искусственно выведенных человеком и
обладающих заданными наследственными свойствами: продуктивностью,
морфологическими и физиологическими признаками. Причем свойства сорта или
породы проявляются наиболее полно лишь при правильном культивировании
(удобрении, поливке и пр.), содержании (кормлении, уходе) и благоприятных
внешних условиях.
Ценность
породы животных определяется количеством и качеством получаемого продукта. Для
крупного рогатого скота важны живой вес, величина удоя, жирность молока и
содержание в нем белка. Ценность сорта культурного растения определяется
урожайностью, пищевыми свойствами, качеством получаемого сырья для
промышленности (хлопок, лен) и пр.
Продуктивность
культурных растений намного выше продуктивности диких видов, но вместе с тем
культурные растения лишены защитных горьких и ядовитых веществ, колючек и
шипов. Преобразование диких животных и растений в культурные формы называют
одомашниванием. Из многих тысяч видов позвоночных человеку удалось одомашнить
только 20. Издавна одомашнены овца, коза, лошадь, собака, индейка, свинья, а в
XX в. с развитием пушных хозяйств одомашнены и пушные звери.
У
культурных форм организмов искусственно развиты полезные для человека признаки,
которые в природных условиях бесполезны или даже вредны. Способность кур давать
по 300—400 яиц в год в дикой природе лишена смысла, поскольку такое количество
яиц они не смогут насиживать. Коровам для кормления телят хватает
десятков-сотен килограммов молока, а удой современных пород между отелами
составляет до 15 000 кг.
Из
сотен тысяч видов высших растений человек окультурил только 150, причем
некоторые совсем недавно. Так, подсолнечник и сахарную свеклу стали выращивать
лишь в XIX веке, а мяту — в XX.
Центры происхождения культурных растений
Прежде
чем начать выведение нового сорта, селекционер подбирает из диких видов и
культурных сортов экземпляры, наделенные интересующими его свойствами. Успех
селекционной работы во многом зависит от степени разнообразия исходных
растений.
Решая
проблему генетического материала для селекции, Н. И. Вавилов с коллективом
сотрудников в многочисленных экспедициях обследовал земной шар и собрал около
250 тыс. образцов культурных растений. В результате выявилось восемь районов с
наибольшим их разнообразием. Географически они совпали с очагами древних
цивилизаций. Дальнейшие исследования ученых выявили еще четыре района:
Австралийский, Африканский, Североамериканский и Европейско-Сибирский.
Если
ранее предполагалось, что возделывание окультуренных сортов началось в
плодородных долинах Нила, Тигра, Евфрата и других крупных рек, то после
исследований Вавилова стало понятно, что все культурные растения появились в
горных районах тропиков, субтропиков и умеренной зоны.
Родиной
картофеля считается Южная Америка, риса — Китай и Япония, кукурузы — Мексика,
пшеницы и ржи — Средняя Азия и Закавказье. С этими же территориями, как
показали археологические исследования, связаны и районы одомашнивания животных.
В Индии и Южном Китае впервые одомашнены куры, утки, гуси и свиньи, а на
территории Малой и Средней Азии и Афганистана были одомашнены овцы. Предком
свиньи считается дикий кабан, домашней курицы — дикая красная курица джунглей,
а домашней кошки — дикая африканская кошка. Всего Вавилов выделил семь основных
центров, называемых центрами доместикации (?лат. domesticus домашний).
Закон
гомологических рядов в наследственной изменчивости. Изучая богатейшую коллекцию
растений, Н. И. Вавилов обнаружил, что ряды изменчивости разных видов похожи
между собой. Одни и те же признаки в этих рядах устойчиво повторяются. У мягкой
пшеницы существуют сорта с остистыми, безостыми и полуостистыми колосьями,
присутствуют и вариации цвета: белоколосые, красноколосые, черноколосые.
Родственные мягкой пшенице виды имеют те же вариации.
Свои
обобщения Вавилов сформулировал в виде закона: "Виды и роды, генетически
близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой
правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть
нахождение параллельных форм у других видов и родов".
Закон
гомологических рядов позволяет на основе изучения изменчивости какого-либо вида
предсказать наличие похожих признаков у родственных видов и добиваться их
получения методами селекции. Точно так же периодическая система элементов Д. И.
Менделеева предсказывала наличие еще не открытых элементов и их свойства.
Высоко оценивая открытие Вавилова, коллеги назвали его Менделеевым в биологии.
Н.
И. Вавилов указывал на применимость открытой им закономерности и к животным.
Так, у грызунов существуют гомологические ряды изменчивости по окраске шерсти.
Параллелизм наследственной изменчивости прослеживается и между далекими видами,
хотя выражен менее полно. У млекопитающих наблюдается альбинизм и отсутствие
шерсти, у птиц — альбинизм и отсутствие перьев, у рыб — отсутствие чешуи. У
животных обнаружены многие наследственные заболевания и уродства, сходные с
наблюдаемыми у человека. На животных с такими аномалиями изучают болезни
человека. Гемофилия бывает у кошек и мышей; катаракта глаз — у собак, лошадей,
мышей и крыс; врожденная глухота — у собак, мышей и морских свинок.
Сходство
наследственной изменчивости самых разнообразных растений и животных, в том
числе далеких видов, по мнению ряда ученых, может свидетельствовать о наличии
единого творческого замысла Создателя. Принцип, по которому был составлен ряд
свойств растений или животных одного вида, проявился в строении и внешней форме
множества других видов.
Вопросы
учителя
1.
Что называют селекцией в широком и узком смыслах?
2.
Какие процессы носят название одомашнивания?
3.
Охарактеризуйте семь основных центров доместикации.
4.
Сформулируйте закон гомологических рядов.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.portal-slovo.ru/