Генетические основы селекции

Генетика является теоретической основой селекции. Вместе с тем селекция имеет свои задачи, предмет и методы исследования.

Селекция (лат. selectio — выбор, отбор, от seligo — выбираю, отбираю) –

1) наука о методах создания сортов и гибридов растений, пород животных;

2) отрасль сельскохозяйственного производства, занимающаяся выведением сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, пород животных.

Селекция разрабатывает способы воздействия на растения, микроорганизмы и животных с целью изменения их наследственных качеств в нужном для человека направлении. Она является одной из форм эволюции растительного и животного мира, которая подчиняется тем же законам, что и эволюция видов в природе, но естественный отбор здесь частично заменен искусственным отбором.

Селекционный процесс отличается непрерывностью, методы его всё время совершенствуются. Это обусловлено возрастающими требованиями производства к новым сортам и породам – их продуктивности и качеству продукции, способности противостоять болезням и вредителям, а также продвижением культур и отраслей животноводства в новые районы, изменением технологии выращивания и т. п.

Породой, сортом, штаммом называют популяцию организмов, искусственно созданную человеком и имеющую определённые наследственные особенности. Все особи внутри породы, сорта и штамма имеют сходные, наследственно закреплённые свойства.

Порода животных и сорт растений – совокупность домашних животных или культурных растений одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся:

- определёнными наследственными особенностями; и

- наследственно закреплённой продуктивностью; и

- экстерьером и структурными, морфологическими признаками.

Штамм (нем. Stamm, буквально — ствол, основа) – чистая культура определённого вида микроорганизма, у которого изучены морфологические и физиологические особенности. Могут быть выделены из различных источников (почвы, воды, пищевых продуктов и т.д.) или из одного источника в разное время. Поэтому один и тот же вид бактерий, дрожжей, микроскопических грибов может иметь большое число штаммов, отличающихся по ряду свойств, например по чувствительности к антибиотикам, способности к образованию токсинов, ферментов и др.

Для получения новых пород, сортов и штаммов необходим исходный материал.

Исходный материал:

1. Мировая коллекция растительных и животных ресурсов. Хранятся в институтах (ВИР).

2. Дикие виды животных, растений и микроорганизмов.

3. Существующие породы, сорта, штаммы.

Среди исходного материала отбираются особи, несущие определённые свойства и путём их сочетания в генотипе (комбинативная изменчивость) или изменения (мутационная изменчивость) создаются новые сорта, породы, штаммы.

Комбинативная и мутационная изменчивость исходного материала является основой для создания новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

Зная закономерности наследования отдельных свойств и признаков, селекционер может по своему желанию сочетать их путём скрещивания у потомков. Новые же свойства могут быть получены в результате спонтанного или индуцированного мутагенеза. Экспериментальное получение мутаций открывает почти неограниченные перспективы для создания исходного материала в селекции.

Таким образом, традиционный селекционный процесс включает этапы:

- получения исходного материала (выбор из имеющихся или получение особей с новыми свойствами);

- скрещивания родительских форм;

- отбора среди потомства.

Для получение исходного материала используются следующие методы селекции.

1. Отбор родительских форм из природной или «искусственной» популяции. Массовый или индивидуальный.

2. Получение форм с новыми свойствами путём индуцированного мутагенеза соматических и половых клеток. В том числе и получение полиплоидных форм: авто- и аллополиплоидов.

Путём различных систем скрещиваний можно сочетать определённые наследственные признаки в одном организме, а так же избавляться от нежелательных свойств. Применение той или иной системы скрещивания в селекции зависит от характера исходного материала, типа изменчивости, используемого для селекционных целей, и стоящей перед селекционером задачи.

Скрещивание может быть:

1. Межвидовое (отдалённая гибридизация)

2. Внутривидовое:

   1. Межпородное (межсортовое);

   2. Внутрипородное (внутрисортовое).

Различают инбридинг (родственное) и аутбридинг (неродственное) скрещивание.

Положительные стороны аутбридинга:

- вредные рецессивные мутации переходят в гетерозиготное состояние и не проявляются;

- объединяются разные генотипы в одном гибридном организме.

Инбридинг часто приводит к инбредной депрессии вследствие перехода в гомозиготное состояние мутантных генов, снижающих жизнеспособность особи. Но среди мутаций могут быть мутации, повышающие жизнеспособность особей. И в этом случае инбридинг – это наиболее рациональная система скрещиваний для скорейшего накопления полезных мутаций в популяции.

При отдалённой гибридизации скрещиваются особи разных видов и даже родов. Осуществляется она, как правило, с трудом. Причины самые различные:

- несовпадение циклов размножения;

- неспособность одного вида вызвать половой рефлекс другого вида;

- несовпадение строения полового аппарата;

- гистонесовместимость…

Но даже при получении гибридов очень часто оказывается, что они стерильны: из-за несовместимости ядра и цитоплазмы.

Методы преодоления нескрещиваемости/стерильности:

1. Вегетативное сближение тканей (прививка) – изменяется химический состав тканей подвоя.

2. Обработка смесью пыльцы – пыльцевые рубки с различными генотипами могут взаимно стимулировать друг друга.

3. Метод культуры тканей или выращивания гибридных зародышей на специальных искусственных средах.

4. Получение амфиплоидов (аллополиплоидов).

В селекции животных и растений особое место занимает явление гибридной мощности, или гетерозиса. Гибриды первого поколения превосходят исходные родительские организмы по энергии роста, лучшему использованию питательных веществ, устойчивости.

Имеется несколько гипотез, пытающихся объяснить возникновение гетерозиса: гетерозиготным состоянием по многим генам, взаимодействием доминантных благоприятных генов, сверхдоминированием.

Отбор является одним из основных методов селекции. В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта и породы с определёнными свойствами и признаками.

Различают два основных типа отбора:

- массовый;

- индивидуальный.

Массовый отбор осуществляется по внешним признакам, т. е. по фенотипу. Для оценки генотипов он не достаточно эффективен. Более эффективен в селекции перекрёстно опыляющихся растений.

Индивидуальный отбор (по генотипу) оценивает потомство каждой особи в ряду поколений. В процессе индивидуального отбора популяцию разлагают искусственно на отдельные линии. Отбираются только особи с желательными свойствами, остальные выбраковываются.