Особенности и методы селекции растений
В самом начале своей осознанной деятельности люди пытались отобрать для себя и использовать отвечающие их потребностям растения. Речь шла о различных качествах растений. С одной целью человеку были нужны определенные вкусовые качества, с другой — определенный внешний вид, с третьей — устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды.
Селекция как отрасль научно-практической деятельности и возникла потому, что появилась необходимость получить растения с желаемыми качествами.
Если говорить о селекции растений кратко, или вообще о селекции, то она представляет собой совокупность способов человеческой деятельности, которые направлены на создание новых и улучшение существующих разновидностей живых организмов.
Если речь идет о растениях, то это сорта растений. В иных случаях — породы животных и штаммы микроорганизмов.
Селекция растений имеют одну важную особенность: на протяжении года происходит процесс вегетации и созревания плодов. Даже одно растение способно дать очень много семян. Это значит, что в ходе организации опытной работы даже за год можно получить отличные результаты. Их можно легко отобрать по фенотипу и обработать статистически.
Методы селекции растений
Какие методы применяются в селекции растений? Известно, что основные методы селекции растений — гибридизация и искусственный отбор. Они всегда идут вместе и взаимно друг друга дополняют.
Благодаря гибридизации можно получить организмы, имеющие определенный генотип. Искусственный отбор же позволяет выбрать организмы с особенными внешними признаками (фенотипом) с продолжением работ по их закреплению.
Также в селекции растений может быть применен метод прививок. За счет этого метода есть возможность искусственного объединения частей разных растений для последующей селекционной работы.
Разнообразие исходного материала во многом определяет эффективность селекционной работы. Если говорить о селекции растений, то эта проблема вполне решаема: с помощью использования различных форм гибридизации в сочетании с искусственным мутагенезом. В частности, за счет искусственного мутагенеза и последующему отбору среди мутантных форм были созданы сотни новых сортов пшеницы, ячменя, ржи и прочих культурных растений.
Остановимся подробнее не отдельных методах селекции растений.
Метод гибридизации
В селекции растений применяют разные формы гибридизации: внутривидовое (неродственное и близкородственное) и межвидовое скрещивание.
Близкородственное скрещивание — это такое скрещивание, при котором у особей есть общие близкие предки. С помощью этого метода получают чистые линии растений с большим процентом гомозиготности по большинству признаков.
Неродственное скрещивание проводится между растениями одного вида: у них нет общего предка. Благодаря такому скрещиванию в гибридах сочетаются различные качества одного и того же вида.
Межвидовое скрещивание проводят между растениями, которые относятся к разным видам.
Часто межвидовые виды отличаются стерильностью. Все дело в количестве хромосом в кариотипе организмов. Однако современные ученые уже могут преодолевать стерильность межвидовых гибридов. К примеру, еще Мичуриным применялся метод посредника. Для преодоления нескрещиваемость двух видов, он брал третий вид и скрещивал его с первым. Полученный гибрид скрещивался со вторым растением.
Полиплоидия
Полиплоидия представляет собой явление, при котором увеличивается количество хромосом в ядре клеток растения.
Этого результата можно достичь несколькими путями. В случае, если при удвоении хромосом не происходит деление клетки, то можно получить диплоидную половую клетку, а после — триплоидный гибрид. Из других способов — слияние соматических клеток или их ядер, образование гамет с нередуцированным числом хромосом в результате нарушения мейоза.
Ученым-генетиком Г. Д. Карпеченко использовалась методика воздействия на веретено деления с помощью различных мутагенов: химических веществ, ионизирующего излучения, критических температур. Целью ученого было получение гамет с диплоидным набором хромосом, а также получение тетраплоидного гибрида.
Также применяются мутации, которые приводят в итоге к кратному уменьшению числа хромосом. Благодаря этому можно быстро получить гомозиготные по большинству генов формы растений.
Метод прививок
Классический метод селекции растений, суть которого — в искусственном объединении частей разных растений. На растущее растение (подвой) прививается часть (почка или побег) другого растения. Часть растения, которое прививается, называется привой. Прививку нельзя считать настоящей гибридизацией. В ее случае речь идет только о ненаследуемых изменениях фенотипа объединенного растения, а генотип исходных форм не меняется.
Однако за счет прививок происходит сближение биохимических и физиологических процессов объединенных растений. Цель использования этого метода — усилить желаемые изменения фенотипа в результате сочетания свойств привоя и подвоя. К примеру, можно говорить о морозоустойчивости северного подвоя и вкусовых качествах южных сортов привоя, или устойчивости подвоя против различных болезней.
Также в ходе прививок возможно проявление новых качеств, которые впоследствии можно использовать в селекционной работе.
Отдельные сорта культурных растений в случае размножения семенами быстро возвращаются к фенотипам предковых форм или, другими словами, «дичают». В этом случае единственное решение, направленное на поддержание таких сортов — вегетативное размножение либо их прививка к дичку.
Источник
1. Задачи селекции. Методы селекции. Работы Н. И. Вавилова
Селекция — это наука, разрабатывающая методы получения новых и совершенствования существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.
- повышение продуктивности организмов;
- улучшение качества продукции (вкуса, внешнего вида, химического состава);
- улучшение хозяйственно важных физиологических свойств (устойчивости к болезням и вредителям, отзывчивости на удобрения или корм).
Сорт , порода , штамм — это искусственно созданная устойчивая группа (популяция) живых организмов, имеющая определённые наследственные особенности.
Все особи такой группы имеют сходные морфологические и физиологические признаки, однотипную реакцию на изменение факторов внешней среды, определённый уровень продуктивности.
1. Искусственный отбор используется для сохранения и размножения особей с желаемой комбинацией признаков. Различают массовый и индивидуальный отбор.
При массовом отборе одновременно отбирают большое число особей с нужным признаком, остальные выбраковывают. Это отбор по фенотипу, он не даёт генетически однородного материала. Повторяется многократно.
При индивидуальном отборе (по генотипу) выделяют одну особь с необходимыми признаками и получают от неё потомство.
2. В селекционной работе используют следующие методы гибридизации : инбридинг, аутбридинг и отдалённую гибридизацию.
При инбридинге скрещиваются потомки с родительскими формами или потомки одних и тех же родителей. Этот тип скрещивания применяют для получения чистых линий , т. е. перевода большинства генов в гомозиготное состояние и закрепления ценных признаков. Нежелательным последствием близкородственного скрещивания является инбредная депрессия — снижение продуктивности и жизнеспособности потомства из-за проявления рецессивных мутаций.
При неродственном скрещивании может наблюдаться эффект гетерозиса ( гибридной силы ) — повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов по сравнению с родительскими формами. Гетерозис проявляется у гибридов первого поколения и обусловлен переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. При этом нежелательные рецессивные мутации становятся скрытыми. При половом размножении в следующих поколениях степень гетерозиготности уменьшается и эффект гибридной силы исчезает. Он может сохраняться только при вегетативном размножении.
Отдалённая гибридизация — скрещивание организмов, относящихся к разным видам и родам.
Осуществляется с трудом, а полученные гибриды бесплодны из-за затруднения конъюгации хромосом разных видов в профазе \(I\) мейоза. Разработаны методы преодоления бесплодия.
3. Искусственный ( индуцированный ) мутагенез используют для увеличения разнообразия исходного материала. Мутагенез вызывают действием мутагенных факторов, например, рентгеновского облучения. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер отбирает организмы с новыми полезными свойствами.
Геномной мутацией является полиплоидия , т. е. кратное увеличение числа хромосомных наборов. Используется в селекции растений. Большинство современных сортов сельскохозяйственных растений полиплоидны. Их урожайность может быть в несколько раз выше, чем у исходных диплоидных форм. Кроме того, полиплоидия даёт возможность преодолеть бесплодие гибридов, полученных при межвидовой гибридизации.
Искусственно полиплоидию вызывают обработкой растений с помощью колхицина . Это вещество нарушает ход мейоза — оно препятствует формированию нитей веретена деления, из-за чего не происходит расхождения гомологичных хромосом.
Для успешной селекционной работы в первую очередь необходим разнообразный исходный материал .
Поиск исходного материала облегчает закон гомологических рядов наследственной изменчивости , открытый Н. И. Вавиловым .
Родственные роды и виды живых организмов характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.
Если известны формы изменчивости одного вида, то можно предположить, что подобные формы будут существовать и у других близкородственных видов.
Н. И. Вавилов установил также семь центров происхождения культурных растений и основал мировую коллекцию семян культурных растений и их диких сородичей.
Источник
Методы селекции растений
Селекция – наука о выведении новых и улучшении имеющихся сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. Для создания культурных сортов растений используют различные методы селекции.
Селекция
Большинство растений, которые современное человечество употребляет в пищу, является результатом селекции (картофель, томат, кукуруза, пшеница). На протяжении нескольких веков люди выращивали дикие растения, переходя от собирательства к земледелию.
Результатом селекции растений являются:
- высокая урожайность;
- питательная ценность растений (например, содержание белка в пшенице);
- улучшенный вкус;
- устойчивость культур к погодным условиям и болезням и вредителям;
- скороспелость плодов;
- интенсивность развития (например, «отзывчивость» на удобрения или полив).
Селекция решила проблемы с нехваткой пищи и продолжает развиваться, внедряя методы генной инженерии. Селекционеры не только улучшают вкусовые качества и повышают урожайность растений, но и делают их более полезными, насыщенными витаминами и важными для метаболизма химическими элементами.
Для успешной селекции необходимо понимать закономерности наследования признаков, особенности влияния среды, способы размножения культивируемых растений.
Методы
Основными методами селекции являются:
которые читают вместе с этой
Источник