Селекция

Селе́кция (лат. selectio - выбирать) — наука о создании новых и  улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Селекцией называют также отрасль  сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и  пород животных. Первоначально в  основе селекции лежал искусственный  отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими  его признаками. До XVI—XVII веков отбор  происходил бессознательно: то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.

Только в последнее  столетие человек, еще не зная законов  генетики, стал использовать отбор  сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли  его в наибольшей степени.

Однако методом отбора человек не может получить принципиально  новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже  существуют в популяции. Поэтому  для получения новых пород  и сортов животных и растений применяют  гибридизацию, скрещивая растения с  желательными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у  которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Например, один сорт пшеницы  отличается прочным стволом и  устойчив к полеганию, а сорт с  тонкой соломиной не заражается стеблевой  ржавчиной. При скрещивании растений из двух сортов в потомстве возникают  различные комбинации признаков. Но отбирают именно те растения, которые  одновременно имеют прочную соломину и не болеют стеблевой ржавчиной. Так создается новый сорт. Теоретической  основой селекции является генетика, так как именно знание законов  генетики позволяет целенаправленно  управлять появлением мутаций, предсказывать  результаты скрещивания, правильно  проводить отбор гибридов. В результате применения знаний по генетике удалось  создать более 10000 сортов пшеницы  на основе нескольких исходных диких  сортов, получить новые штаммы микроорганизмов, выделяющих пищевые белки, лекарственные  вещества, витамины и т. п.

К задачам современной  селекции относится создание новых  и улучшение уже существующих сортов растений, пород животных и  штаммов микроорганизмов.

Многолетняя селекционная работа позволила вывести много десятков пород домашних кур, отличающихся высокой  яйценоскостью, большим весом, яркой  окраской и т. п. А их единый предок — банкивская кура из Юго-Восточной  Азии. На территории России не растут дикие  представители рода крыжовник. Однако на основе вида крыжовник отклоненный, встречающийся на Западной Украине  и Кавказе, получено более 300 сортов, многие из которых прекрасно плодоносят в России.

Выдающийся генетик и  селекционер академик Н. И. Вавилов  писал, что селекционеры должны изучать  и учитывать в своей работе следующие основные факторы: исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных; наследственную изменчивость; роль среды в развитии и проявлении нужных селекционеру признаков; закономерности наследования при гибридизации; формы искусственного отбора, направленные на выделение и закрепление необходимых  признаков. Основные методы селекции вообще и селекции растений в частности  — отбор и гибридизация. Для  перекрестноопыляемых растений применяют  массовый отбор особей с желаемыми  свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего  скрещивания. Таким образом получают, например, новые сорта ржи. Эти  сорта не являются генетически однородными. Если же желательно получение чистой линии — то есть генетически однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками. Таким методом были получены многие сорта пшеницы, капусты, и т. п.

Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрестноопыляемых растений. При  этом могут фенотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных  генов. Основная причина этого —  переход многих генов в гомозиготное состояние. У любого организма в  генотипе постепенно накапливаются  неблагоприятные мутантные гены. Они чаще всего рецессивны, и фенотипически  не проявляются. Но при самоопылении они переходят в гомозиготное состояние, и возникает неблагоприятное  наследственное изменение. В природе  у самоопыляемых растений рецессивные  мутантные гены быстро переходят  в гомозиготное состояние, и такие  растения погибают, выбраковываясь естественным отбором.

Несмотря на неблагоприятные  последствия самоопыления, его часто  применяют у перекрестноопыляемых растений для получения гомозиготных («чистых») линий с нужными признаками. Это приводит к снижению урожайности. Однако затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями и в результате в ряде случаев получают высокоурожайные  гибриды, обладающие нужными селекционеру свойствами. Это метод межлинейной  гибридизации, при котором часто  наблюдается эффект гетерозиса: гибриды  первого поколения обладают высокой  урожайностью и устойчивостью к  неблагоприятным воздействиям. Гетерозис  характерен для гибридов первого  поколения, которые получаются при  скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. Эффект гетерозиготной (или гибридной) мощности бывает сильным только в  первом гибридном поколении, а в  следующих поколениях постепенно снижается. Основная причина гетерозиса заключается  в устранении в гибридах вредного проявления накопившихся рецессивных  генов. Другая причина — объединение  в гибридах доминантных генов  родительских особей и взаимное усиление их эффектов.

В селекции растений широко применяется экспериментальная  полиплоидия, так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свекла, четырехплоидный клевер, рожь и твердая пшеница, а также  шестиплоидная мягкая пшеница. Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают  веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут  разойтись, оставаясь в одном  ядре. Одно из таких веществ —  колхицин. Применение колхицина для  получения искусственных полиплоидов  является одним из примеров искусственного мутагенеза, применяемого при селекции растений.

Путем искусственного мутагенеза и последующего отбора мутантов были получены новые высокоурожайные  сорта ячменя и пшеницы. Этими  же методами удалось получить новые  штаммы грибов, выделяющие в 20 раз больше антибиотиков, чем исходные формы. Сейчас в мире культивируют более 250 сортов сельскохозяйственных растений, созданных  при помощи физического и химического  мутагенеза. Это сорта кукурузы, ячменя, сои, риса, томатов, подсолнечника, хлопчатника, декоративных растений.

При создании новых сортов при помощи искусственного мутагенеза исследователи используют закон  гомологических рядов Н. И. Вавилова. Организм, получивший в результате мутации новые свойства, называют мутантом. Большинство мутантов имеет  сниженную жизнеспособность и отсеивается в процессе естественного отбора. Для эволюции или селекции новых пород и сортов необходимы те редкие особи, которые имеют благоприятные или нейтральные мутации.

К одному из достижений современной  генетики и селекции относится преодоление  бесплодия межвидовых гибридов. Впервые  это удалось сделать Г. Д. Карпеченко при получении капустно-редечного  гибрида. В результате отдаленной гибридизации было получено новое культурное растение — тритикале — гибрид пшеницы  с рожью. Отдаленная гибридизация широко применяется в плодоводстве.