Индивидуальный отбор

Дополнение у учебнику.

Выполнить краткий конспект в тетради! 8 центров происхождения культурных растений и определения – обязательно!

История селекции берет своё начало ещё с неолита, когда человек отбирал лучшие формы растений для рассадки и животных с интересующими его признаками. Можно сказать, что такой отбор был искусственным.

Так искусственным отбором называют выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном или декоративном отношении особей животных и растений для получения от них потомства с желаемыми свойствами.

Такой отбор являлся предшественником и основным методом селекции. Отбираются формы с какими-либо изменёнными и лучшими признаками, либо приспособлениями, которых нет у других форм. Которые полезны не для животного или растения, а для самого человека.

Навыки отбора, знания и опыт по высадке лучших форм, часто были засекречены. И считались достоянием отдельных хозяйств, переходя от поколения к поколению.

Селекция как наука оформилась лишь в последние десятилетия благодаря учёному Чарлзу Дарвину. Который обобщил опыт прошлого и выдвинул идею естественного и искусственного отбора, как фактора эволюции.

Так Чарлз Дарвин объяснял возникновение таких приспособлений тем, что человек во власти накоплять изменения, которые доставляет ему природа, путём подбора малозаметных отклонений.

До 16-17 веков человек не задумывался о том, что изменяет формы в нужном ему направлении, так как отбор был бессознательным.

Лишь в последнее столетие человек, стал использовать отбор сознательно, скрещивая те растения, которые имели лучшие признаки.

Селе́кция — это наука о методах создания новых и улучшении уже существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, которые имеют полезные для человека свойства.

Селекция позволяет разработать новые формы бактерий, растений, грибов, животных, которые имеют какие-либо особенности, отличающие их от исходных диких видов.

Таким образом, человеком создаются новые породы, виды сорта с усиленными признаками. Такие растения и животные уже не могут существовать в природных условиях без помощи человека.

Однако искусственно разведённые растения и животные способны давать человеку во много раз больше пищи, чем их дикие предки.

Селекция является одним из основных путей поднятия урожайности.

Были выведены породы коров молочного направления.

Черно-пёстрая молочная порода коров. Эта порода была выведена учёными недавно, однако она быстро завоевала популярность. Порода отличалась жизнеспособностью и высокой молочной продуктивностью.

Ярославская порода коров даёт молоко жирностью более 4%, а надои – до 4500 кг в год. Такая порода устойчива к болезням, прекрасно переносит зимние морозы.

Также селекционерами выведены лучшие породы яичных кур. Лидерами по яйцекладности являются куры породы Ломан Браун. За год такие куры способны снести до 320 яиц весом 64 г. Они были выведены немецкими селекционерами компании Ломанн Терцухт, путём скрещивания гибридов четырёх пород.

Однако селекция направлена не только на создание сортов для питания. Но и для созерцания. Например, выведенный древовидный пион.

История культивирования древовидного пиона началась полторы тысячи лет назад в Китае. Японский селекционер Тоичи Ито первым провёл сенсационное скрещивание древовидного пиона, и травянистого. Подобное считалось совершенно нереальным. У гибридов древовидного пиона листья, как у древовидных, а стебли отмирают на зиму, как у травянистых форм.

Современная селекция практически безгранична. Создаются прекрасные чайно-гибридные розы, которые являются гибридами между повторно цветущими и чайными розами.

Созданные на основе дикорастущих роз, которые растут в природе, так называемые шиповники. Данные цветы являются родоначальниками всех существующих культурных роз.

Иногда работы селекционеров поражают.

Так несколько лет назад японским учёным удалось встроить в ДНК розы ген фиалки. В результате чего роза приобрела голубые тона.

Китайская зелёная роза – одна из самых удивительных в мире. У этой розы зелёные цветки с приятным запахом. Правда, ботаники считают, что они состоят не из лепестков, а из многочисленных чашелистиков.

А вот изображение селекционного преобразования арбуза на примере картины XVII века. Художник Джованни Станки нарисовал эту картину где-то между 1645 и 1672 годом. Благодаря картине мы можем увидеть, как селекционная деятельность человека преобразовывала некоторые овощи и фрукты.

А в наше время учёные Астраханской области представили арбузы с оранжевой и жёлтой мякотью. Цвет мякоти имеет такой окрас благодаря большому содержанию каротина.

Жёлтый арбуз, более странная фиолетовая картошка, необычная капуста, японский лимон Юзу, который похож на мандарин и жёлтая свёкла. Селекционные работы никогда не прекращаются.

История селекции берет своё начало с давних времён. Немаловажную роль в развитии этой науки сыграл Никола́й Ива́нович Вави́лов.

Российский и советский учёный-генетик, ботаник, селекционер, президент Всесоюзного географического общества.

Вавилов считал, что правильный выбор исходных особей с генетическим разнообразием лежит в основе селекции.

Учёный был организатором и участником ботанико-агрономических экспедиций.

В которой были выявлены древние очаги формообразования культурных растений. Экспедиция охватила большинство континентов (кроме Австралии и Антарктиды).

Результатом научных экспедиций стала уникальная коллекция культурных растений, насчитывавшая в 1940 году 1500 образцов. Она стала первым в мире важным банком генов, который применяется в селекционной практике.

По инициативе Вавилова в 1920-е годы была создана сеть опытных селекционных станций в 115 отделениях различных почвенно-климатических условиях СССР. От субтропиков до тундры шло изучение и испытание разных форм полезных растений.

В своих исследованиях Вавилов заметил, что разнообразие сортов определенных видов культурных растений по станциям отличается.

И предположил, что район наибольшего генетического разнообразия какого-либо вида культурного растения является центром его происхождения.

На основании материалов о мировых растительных ресурсах, Вавилов выделял 8 основных географических центров происхождения культурных растений.

Индийский (Южноазиатский). В него входит полуостров Индостан, Южный Китай, юго-восточная Азия.

Индийский центр является родиной цитрусовых, риса, сахарного тростника, баклажанов и огурцов.

Второй центр происхождения культурных растений называется

Китайский (Восточноазиатский) центр, который включает в себя Центральный и Восточный Китай, Корею и Японию. Данный центр является родиной сои, гречки, редьки, вишни, сливы и проса.

Третий центр называется Среднеазиатский. Он охватывает страны Средней Азии, Иран, Афганистан, а так же Северо-Западную Индию. В этом центре были окультурены человеком абрикос, груша, морковь, лен, горох и пшеница.

Следующий центр происхождения культурных растений называется Переднеазиатский центр. Он расположен в Турции и странах Закавказья.

Это родина розы, инжира, ячменя и ржи.

Средиземноморский центр охватывает европейские, африканские и азиатские страны. То есть страны, которые расположены по берегам средиземного моря. Средиземноморский центр является родиной капусты, петрушки, сахарной свёклы, маслин и клевера.

Шестой центр Абиссинский является самым древним из всех центров выделенных Вавиловым. Он расположен в небольшом районе современной Эфиопии и на Южном побережье Аравийского полуострова. Абиссинский центр является родиной бананов, твердой пшеницы и сорго.

Центральноамериканский центр седьмой центр происхождения культурных растений. Включает в себя Мексику, Карибские острова и часть стран Центральной Америки. Центр является родиной кукурузы, табака, красного перца, тыквы и хлопчатника.

И последний центр, который выделил Вавилов в своих работах называется Южноамериканский. Он охватывает западное побережье Южной Америки.

Этот центр – родина картофеля, ананаса, томатов и фасоли.

Таким образом Вавилов сделал вывод, что в разных странах одомашнились одинаковые растения. Например, бобовые разводились и в Северной Азии (горох и бобы), и в южной Америке (фасоль).

При изучении близких групп культурных растений Вавилов обнаружил сходные варианты развития одного и того же признака, которые повторялись у разных видов растений. Таким образом Вавилов сформулировал закон гомологичных рядов наследственной изменчивости.

Гомология − это сходство структур организмов. Сходство, обусловлено происхождением от общего предка.

Закон Вавилова звучит так: «генетические близкие роды и виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида, можно представить нахождение параллельных форм у других родственных видов и родов».

Другими словами, зная признаки видов, можно представить себе, какие подобные признаки могут иметь родственные виды.

Методы селекции

В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.

При массовом отборе, отбираются группы особей по внешним (фенотипическим) признакам без проверки их генотипа.

Скрещивают их между собой, получая гибриды второго поколения. Среди них опять производят массовый отбор особей с нужными признаками и так далее.

Так, например, в хозяйствах из всей популяции кур оставляют для размножения особей с большой яйцекладностью. Которые при размножении дают аналогичное потомство. Таким образом, благодаря этому методу возможно быстро улучшить сорта и породы.

Индивидуальный отбор

Он проводиться уже не по фенотипу, а по генотипу. В таком случае полученное потомство четко оценивают на наличие интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с лучшими показателями.

В случае индивидуального отбора мы не станем объединять их семена, а посеем в следующем году семена каждого растения отдельно. Затем оценим и генотипы отобранных растений, и их фенотипические показатели.

Если каждое отобранное из популяции по выдающимся показателям растение или животное сохраняет свои показатели в потомстве, то индивидуальный отбор продолжается и в последующих поколениях.

Гибридизация — это процесс скрещивания родительских особей и получения от них гибридов.

То есть объединяются генетические материалы разных клеток в одной клетке.

Гибрид – это организм или клетка, полученные в результате скрещивания генетически различающихся форм.

Первые программы гибридного разведения были внедрены уже в конце XIX века в Италии, когда от фитофторы погибли все цитрусовые плантации. Примерно в это же время во Флориде сильные заморозки погубили практически весь урожай лимонов и апельсинов. В надежде защититься от дальнейших напастей, селекционеры прибегли к помощи гибридизации. Именно из этих экспериментов и получились «улучшенные» виды цитрусовых.

Фрукты-гибриды клементины, танжерины, плуоты, пичерины удивительны на слух и превосходны на вкус. Кроме того, они ещё и полезны для здоровья.

Клементи́н — гибрид мандарина и апельсина-королька.

Грейпфрут получился путем естественного скрещивания апельсина с помело.

Пичерин − результат скрещивания персика и нектарина. По вкусу — нечто среднее между нектарином и персиком.

Нектакотум «состоит» из равных частей нектарина, абрикоса и сливы.

Инбридинг — это близкородственное скрещивание (внутрипородное или внутрисортовое), при котором в качестве исходных форм используются потомки одних и тех же родителей, либо потомки скрещиваются с родительскими формами.

Такое скрещивание применяется для того, чтобы перевести большинство генов породы или сорта в гомозиготное состояние и избежать расщепления по хозяйственно ценным признакам в ряду поколений.

Например, заводчики животных для поддержания породы часто пользуются таким методом гибридизации. Инбридинг позволяет закрепить уникальный, неожиданно возникший признак и передать его по наследству.

Если скрещивать близкородственные особи, то появляется потомство с необходимыми усиленными признаками. Однако другие признаки могут резко ухудшаться.

Такие неблагоприятные последствия близкородственного скрещивания называют депрессией. Снижение жизнеспособности и продуктивности потомства.

Например, щенки будут рождаться больными, нежизнеспособными, с генетическими отклонениями, и от них нельзя будет получить потомство.

При депрессии, родственные спаривания характеризуются генетическими изменениями.

Ещё Дарвин проанализировал данные результаты самоопыления растений и открыл закон, согласно которому, все существа, получающиеся при скрещивании особей, не состоящих в родстве, получают от этого только пользу. В то время как скрещивание родственных особей приносит только вред.

Чем объясняется такое неблагоприятное влияние? Одной из основных причин служит переход большинства генов в гомозиготное состояние.

Внутривидовое скрещивание — это скрещивание между особями, принадлежащими к одному виду, которое приводит к образованию гибридного организма.

При скрещивании между собой разных сортов растений или пород животных одного вида первое гибридное поколение будет отличаться улучшенными признаками. Например, крупными размерами, повышенной устойчивостью и плодовитостью.

Гетерозис — это увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей.

Сущность гетерозиса заключается в том, что первое гибридное поколение обладает повышенной урожайностью и жизнеспособностью. Однако уже начиная со второго поколения эффект гетерозиса обычно снижается.

Межвидовая (отдалённая) гибридизация — это скрещивание особей, принадлежащих к разным видам, часто приводящее к существенному снижению жизнеспособности, частичной или полной стерильности.

Стерильность─ отсутствие способности к оплодотворению, т. е. бесплодие.

Межвидовые скрещивания используют для обогащения генетической основы устойчивости сортов.

Так межродовая гибридизация позволяет передать новому сорту более широкую экологическую пластичность, устойчивость к неблагоприятным факторам среды, и другие ценные свойства.

примеры межвидовой гибридизации

Тигон ─ гибрид тигра и львицы

Гролар ─ гибрид белого и бурого медведя

Лошак ─ гибрид жеребца и ослицы

Леопон ─ гибрид леопарда и львицы

Однако, организмы, которые появились в результате межвидовой гибридизации, частично или полностью стерильны.

Это происходит потому что число хромосом и их форма, у особей отличаются.

Поэтому при мейозе хромосомы не сходятся гомологичными парами и не конъюгируют между собой.

Таким образом, в результате межвидовой гибридизации происходят нарушения при кроссинговере и межвидовые гибриды становятся бесплодными.

При помощи методов межвидовой гибридизации был выведен гибрид кобылицы с ослом, который называют мул.

Как и все гибриды межвидовой гибридизации мулы бесплодны, однако они очень сильны, выносливы и долго живучи.

Ещё один пример межвидовой гибридизации, который широко применяется. Это гибрид пшеницы и ржи, названный «тритикале» является полиплоидом. То есть он имеет увеличенное число хромосом.

Тритикале обладает повышенной морозостойкостью (больше чем у озимой пшеницы), устойчивостью против грибковых и вирусных болезней, пониженной требовательностью к плодородию почвы.

Сахарный тростник, земляной орех, земляника, банан, ананас, груша, слива, являются естественными полиплоидами.

Наряду с высокой продуктивностью полиплоиды характеризуются повышенной концентрацией белка, витаминов, углеводов, имеют более мощное строение и оказываются гораздо устойчивее к неблагоприятным условиям.

Ещё один важный способ получения новых сортов искусственный мутагенез.

Он осуществляется путём применения ионизирующих излучений и химических мутагенов, которые значительно увеличивают число мутаций.

Таким образом, учёные пытаются получить организмы с новыми полезными свойствами.

Процесс получения необходимых человеку веществ с помощью живых клеток называют – биотехнологией.

В начале XX века активно развивалась бродильная и микробиологическая промышленность. Пивоварение было одним из первых применений биотехнологии.

В эти же годы были предприняты первые попытки наладить производство антибиотиков, пищевых концентратов, полученных из дрожжей. В 1940 году удалось выделить и очистить первый антибиотик – пенициллин.

Так же благодаря биотехнологии, решается проблема обеспечениянаселения нашей планеты продуктами питания. При помощи увеличения синтеза пищевого белка микроорганизмами.

Микроорганизмы примерно в 10-100 тысяч раз быстрее синтезируют белок, чем животные. Например, 400-килограммовая корова производит в день 400 граммов белка, а 400 килограммов бактерий — 40 тысяч тонн белка.

Надеюсь, что дочитали до конца. Нужно знать определения, центры Вавилова, закон гомологичных рядов, методы селекции с примерами – это будет в самостоятельной.