Получение и оценка новых сортов растений

Дата создания сайта: 08 / 12 /2012
Дата обновления главной страницы: 15.04.2019 20:45

icq:	613603564

Полезные ссылки

Наука, которая разрабатывает методы (способы) выведения сортов растений, называется селекцией. Латинское слово “селекциа” по-русски означает отбор или выбор.
Отбор человек применяет с давних пор. Первобытные люди отбирали дикие растения, которые давали им пищу или волокно для одежды, и переносили их к своим жилищам. В результате длительного отбора появились новые, культурные растения. Можно сказать, что все культурные растения, которые мы возделываем на своих полях, огородах, в садах, в основном результат многовековой деятельности человека.
Многие виды и формы растений, созданные неизвестными селекционерами, существуют с незапамятных времен. Около двух тысяч лет назад в древнем Риме появились произведения писателя и агронома Колумеллы, ученого Варрона, поэта Вергилия, в которых встречаются первые указания, как нужно вести отбор растений. К концу XVIII – началу XIX в. селекционеры-практики вывели немало сортов и невиданных до того времени форм растений, особенно овощных и декоративных цветочных. Больших успехов они достигли и в выведении новых пород сельскохозяйственных животных. Так, Англия в тот период стала ведущей страной по развитию племенного животноводства, мировым поставщиком племенных лошадей, рогатого скота, кур. Во Франции, Германии, США также развивались крупные предприятия, снабжавшие сельское хозяйство специально выведенными высокосортными семенами и высокопородными животными.
С первой половины прошлого века началось особенно бурное развитие естествознания. Научные открытия следовали одно за другим. Важнейшее значение имело создание клеточной теории. Были установлены многие закономерности в размножении и питании растений.
С развитием естествознания появилась научная селекция, в основу которой положена теория Чарлза Дарвина.
Познакомимся с методами, которые применяют в своей работе ученые-селекционеры, чтобы вывести новые сорта или формы растений.
Метод отбора, хотя он и наиболее древний, остается и до сих пор одним из основных в селекции растений.
В каждом посеве есть лучшие и худшие растения, а среди лучших – наилучшие. Например, для злаков это растения с крупным и многозерным колосом, устойчивые к болезням, осыпанию, полеганию. Лучший колос обмолачивают и высевают каждое зерно в отдельности. Среди выросших растений мы снова найдем лучшие и худшие. Опять отберем из них лучшие. Такой многократный отбор в результате может дать более или менее однородный материал, который будет обладать всеми признаками и свойствами, которые нас интересуют. Отбор надо вести в тех же почвенных и климатических условиях, в которых новый сорт будет возделываться.
Надо быть очень наблюдательным, уметь подмечать особенности строения, свойства и признаки растений, выделяющие их из всех остальных. Для этого необходимо проводить тщательное наблюдение за выращиваемыми растениями. Убедившись, что растения стали однородными по ценным для нас признакам и свойствам, мы можем приступить к простому их размножению.
Но иногда отобранные растения теряют признаки в следующем же поколении. Причины этого явления различны.
Например, под влиянием разных условий в растении могут происходить ненаследственные изменения, так называемые модификации. Многие формы мягкой пшеницы, выращенные в долине, имеют белый или слегка красноватый колос, а в высокогорных районах цвет колоса у них становится темно-красным или почти черным. Но посеянные в долине семена дадут снова светлые колосья.
Другой пример. Все цветковые растения в основном делятся на перекрестноопыляющиеся и самоопыляющиеся. Но есть растения, которые по характеру оплодотворения являются одновременно и теми и другими. Если условия благоприятные, т. е. стоит солнечная теплая погода, они цветут открыто и происходит перекрестное опыление. В ненастную погоду цветок полностью не раскрывается, что приводит к самоопылению. Вести отбор среди “перекрестников” значительно труднее, чем у самоопыляющихся растений. Так, например, у озимой ржи можно нередко наблюдать

появление колосьев с зерном интенсивно розовой, почти малиновой окраски. Однако отбор растений по этому признаку обычно не удается. Из-за перекрестного опыления из малиновых зерен вырастают растения, в колосьях которых образуются зерна с обыкновенной для озимой ржи окраской.
У озимой ржи можно наблюдать, хотя и не часто, растения с ветвистым колосом. Чтобы закрепить этот признак, мы прежде всего должны исключить возможность переопыления этого растения с каким-либо другим, имеющим обыкновенное строение колоса. Для этого все колосья выбранного растения ветвистого типа должны быть изолированы вместе, под одним бумажным мешочком. Тогда опыление произойдет лишь между ними. Растения с ветвистым строением колоса, развившиеся из полученных семян, надо выращивать отдельно, удалив все растения с неветвящимися колосьями. Чтобы закрепить этот признак, надо и в последующих поколениях сразу же после колошения уничтожать все растения, у которых колосья обыкновенные, неветвистые. Тогда естественное перекрестное опыление произойдет между растениями, имеющими только ветвистое строение колоса. Таким путем нами была создана новая форма озимой ветвистой ржи.
В некоторых случаях ненаследственные изменения бывают довольно резкими. Таким путем, например, известный американский селекционер JI. Бербанк вывел новый сорт картофеля. Вот как это произошло. На картофельном поле, где произрастал малоизвестный сорт картофеля, не дававший обычно семян, Бербанк обнаружил на одном растении ягоду. В ней оказалось 23 семени, которые весной он посеял на грядке. Из каждого семени развились пышные кусты, но осенью ни одно из этих растений ягод не дало, зато каждое из них образовало гнездо прекрасных клубней. Бербанк писал об этом: “По мере того как мы продвигались вдоль ряда, выкапывая один куст за другим, мы обнаруживали на каждом последующем кусте клубни нового типа. На одном были мелкие клубни необычной формы, на другом – крупные с глубокими глазками, на следующем – клубни красного цвета, с грубой кожурой. Но на двух кустах росли клубни, которые можно было немедленно выделить в самостоятельный сорт. Это были очень большие гладкие белые клубни, превосходящие во всех отношениях любой из существовавших сортов”.
Сорт картофеля Бербанк, несмотря на то что он был выведен в 1872 г., до наших дней возделывается на полях. Свою ценную находку Бербанк назвал открытием. По его словам, “материалы для открытий окружают нас в изобилии”. Это очень верно. Внимательный наблюдатель может найти много ценного в лесу, на лугах, по склонам гор, берегам морей, рек и на любом поле.
Отбор – самый простой метод получения новых сортов растений, он наиболее доступен любителям природы. Но, как вы убедились, и в нем есть свои сложности.
В селекции применяется также метод гибридизации (скрещивания).
Прежде чем приступить к скрещиванию, ставят определенную задачу. Например, необходимо получить такой сорт пшеницы, который был бы более урожайным. Для достижения зтой цели прежде всего подбирают исходный материал. Каким он должен быть? Наряду с другими положительными свойствами и признаками избранные сорта пшеницы должны отличаться высокой урожайностью.
Семена отобранных сортов высевают на участке (селекционеры называют его питомником исходного материала) в обычных, полевых условиях. Из выращенных растений выбирают самые лучшие по сочетанию хозяйственно полезных признаков, а также по продуктивности и скрещивают их между собой. Полученные семена высевают затем в гибридном питомнике с хорошо обработанной и удобренной почвой, где вновь отбираются лучшие растения. Семена лучших гибридных растений разных поколений затем высеваются в селекционном питомнике, где производится оценка потомства выведенного ранее растения, которое называют линией. Лучшие линии поступают в контрольные питомники для дальнейшего изучения и затем в предварительное сортоиспытание гибридов. Самые лучшие сорта, выдержавшие испытание, поступают в станционное конкурсное сортоиспытание. Здесь обычно отбираются сорта высокого класса, которые направляются в систему государственного сортоиспытания. Если сорт выдержит в этом испытании конкурс, т. е. в определенных районах, областях страны займет по урожаю и другим хозяйственно ценным признакам первое место, он рекомендуется там для возделывания и с этого момента становится районированным сортом, т. е. сортом государственным.
Большинство современных сортов получено в результате скрещивания близких форм (внутри вида). Однако в наше время все чаще применяется так называемая отдаленная гибридизация растений, относящихся не только к разным видам, но и родам. Научные основы отдаленной гибридизации заложены И. В. Мичуриным.
Так, методом отдаленной гибридизации И. В. Мичурин создал, например, прекрасный сорт вишни Краса севера. Цветки вишни Владимирская ранняя он опылил пыльцой черешни сорта Винклер белая (вишня и черешня относятся к разным ботаническим видам). Вишня выносливее черешни, зато плоды черешни крупнее и содержат больше сахара. Полученные гибридные растения дали крупные плоды, в то же время новый сорт оказался устойчивым против морозов и болезней.
В наше время метод отдаленной гибридизации широко применяется в селекции всех культур, в том числе и зерновых растений, в частности пшеницы, ржи, ячменя.
При отдаленной гибридизации для получения последующих поколений иногда применяются возвратные скрещивания – гибриды первого поколения скрещиваются с одной из родительских форм.
Многие селекционеры используют в своей работе метод сложной ступенчатой гибридизации, в основе которого лежит система повторных скрещиваний. Автор этого метода – ученый-селекционер А. П. Шехурдин.
Методом сложной ступенчатой гибридизации получены ценные сорта пшеницы – Альбидум 43, Альбидум 210, Альбидум 24, Стекловидная 1 и др.
Больших успехов можно ожидать от скрещивания культурных растений с дикими. Приведем пример из нашей практики получения пшенично-пырейных гибридов. У обычной пшеницы есть ряд недостатков: она малоустойчива против неблагоприятных условий, страдает от морозов и засухи, поражается болезнями, ее зерно мучнистое.

Пырей же не боится ни засухи, ни холода, отдельные виды его очень устойчивы против грибковых заболеваний. В зерне пырея содержится много клейковины, ценной для хлебопечения. Можно ли, скрещивая эти два растения, получить гибриды, в которых сочетались бы полезные признаки и пшеницы и пырея?
Культурные растения скрещиваются с дикими в большинстве случаев с трудом. Часто гибриды первого поколений): бывают стерильными, т. е. неспособными завязывать зерна ни от естественного опыления, ни от искусственного нанесения пыльцы на рыльца. В таких случаях приходится прибегать к разным способам преодоления стерильности.
Один из лучших современных методов в этих случаях – метод полиплоидии. Он заключается в следующем. Проросток гибридного семени первого поколения обрабатывают раствором ядовитого вещества колхицина, который, действуя на делящиеся клетки, задерживает расхождение хромосом в них и образование клеточной перегородки между дочерними клетками. В результате возникают клетки с удвоенным набором хромосом. Они дают начало полиплоидным побегам или полиплоидному растению в целом. Такие растения-полиплоиды уже способны давать
семена. Далее с ними ведется обычная селекционная работа.
Соединение признаков скрещиваемых растений не происходит механически. Это сложное биологическое явление, которое современная наука усиленно изучает. При отдаленной гибридизации происходит перестройка всего организма, нередко появляются такие признаки и свойства, которые у родителей находились как бы в скрытом состоянии. Ученым предстоит еще много потрудиться, чтобы познать эти сложные жизненные явления. В итоге сложной и длительной работы были созданы пшенично-пырейные гибриды типа обычной озимой и яровой пшеницы. Эти сорта успешно возделываются во многих районах страны.
С помощью отдаленной гибридизации можно создать не только новые виды и формы растений, но и новые культуры, например многолетнюю пшеницу, которая может давать урожай 2 – 3 года подряд от одного посева. После уборки на зерно она снова отрастает, и поздней осенью ее или скармливают скоту в виде зеленого корма, или убирают на сено. Эти новые растения, не встречавшиеся ни в природе, ни среди культивируемых человеком, уже созданы и совершенствуются.
Живая природа, в частности мир растений, непрерывно изменяется. Это один из великих законов жизни. Используя этот закон, человек может не только улучшать уже существующие растения, но и создавать новые, такие, каких никогда не было на земле.
Селекция, как и всякая наука, год от года обогащается новыми методами выведения сортов. Бурное развитие физики и химии поставило на службу селекционеру новейшие технические приборы, станции искусственного климата, новые конструкции оранжерей, где можно не только выращивать растения самых различных стран мира, но и ставить опыты, выводить новые сорта и создавать виды, разновидности и формы.
В селекции все чаще применяются радиационные излучения, радиоактивные и химические вещества, с помощью которых можно изменять растения.
Однако наиболее плодотворных результатов можно ожидать только в том случае, когда все эти методы применяются в тесном сочетании с основными селекционными методами – отбором и гибридизацией. Именно это единство селекционных методов – тот ключ, с помощью которого человек откроет новые тайны растений и сделает их еще более полезными.

Размещение фотографий и цитирование статей с нашего сайта на других ресурсах разрешается при условии указания ссылки на первоисточник и фотографии.

Доска объявлений:

www.matrixboard.ru

Каталог ссылок:

Каталог тематических ссылок:
Каталог статей:
Каталог фирм:
Каталог объявлений:
Добавить Ваши данные

Лекция № 23. Селекция растений

Селекция

Это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И. Вавилов особо выделял значение изучения сортового, видового и родового разнообразия культур; изучения наследственной изменчивости; влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков; знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации; особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей; стратегии искусственного отбора.

Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала. Во Всесоюзном институте растениеводства Н.И. Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара, которая в настоящее время пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

Центры происхождения культурных растений, выявленные Н.И. Вавиловым

Центры происхождения	Местоположение	Культивируемые растения
1. Южноазиатский тропический	Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии	Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (50% культурных растений)
2. Восточноазиатский	Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань	Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. (20% культурных растений)
3. Юго-Западноазиатский	Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия	Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений)
4. Средиземноморский	Страны по берегам Средиземного моря	Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений)
5. Абиссинский	Абиссинское нагорье Африки	Твердая пшеница, ячмень, бананы, кофейное дерево, сорго
6. Центральноамериканский	Южная Мексика	Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник
7. Южноамериканский	Западное побережье Южной Америки	Картофель, ананас, хинное дерево

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.

Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор

Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

Индивидуальный отбор

Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.

Естественный отбор

Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

Инбридинг (инцухт)

В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа родительские особи.

Так называется близкородственное скрещивание. Инбридинг имеет место при самоопылении перекрестноопыляемых растений. Для инбридинга подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса. Такие подобранные растения в течение ряда лет подвергаются принудительному самоопылению. В результате инбридинга многие рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние, что приводит к снижению жизнеспособности растений, к их «депрессии». Затем полученные линии скрещивают между собой, образуются гибридные семена, дающие гетерозисное поколение.

Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии, тем больше эффект гетерозиса.

Р	♀ AAbbCCdd	×	♂ aaBBccDD
F₁	AaBbCcDd

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.

Аа × Аа
АА 2 Аа аа

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.

Отдаленная гибридизация

Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно-редечный гибрид.

Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Методика преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко. Он поступил следующим образом. Вначале скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида был равен 18 хромосомам, из которых 9 хромосом были «редечными» и 9 — «капустными». Полученный капустно-редечный гибрид был стерильным, поскольку во время мейоза «редечные» и «капустные» хромосомы не конъюгировали.

Далее с помощью колхицина Г.Д. Карпеченко удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными». Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

Использование соматических мутаций

Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это использовал в своей работе еще И.В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

Экспериментальный мутагенез

Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций. Сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным

С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.

Перейти к лекции №22 «Методы генетики человека»

Перейти к лекции №24 «Селекция животных»

Смотреть оглавление (лекции №1-25)

Получение и оценка новых сортов растений

Общий показатель при подборе исходных форм для создания нужной популяции, из которой отбирают перспективные растения — высокая выраженность необходимых свойств и признаков.

Лучшие растения оценивают и отбирают по комплексу признаков: декоративности, продуктивности, продолжительности вегетационного периода, пригодности к тому или иному использованию (открытый или защищенный грунт и др.), устойчивости к болезням, вредителям и неблагоприятным условиям среды, пригодности к механизированному возделыванию и уборке урожая и т. д.

На ранних стадиях работы, когда объем селекционного материала очень велик и различия между растениями значительны, для выделения родоначальника будущих потомств обычно применяют визуальную оценку.

Лучшие растения, выделенные из исходного материала, проходят различные методы отбора. Существуют два вида отбора: массовый и индивидуальный. У каждого из них свои вариации и изменения.
Например, индивидуальный отбор применяют с изоляцией и без изоляции отобранных растений, при методе парных скрещиваний, с методом половинок и др. Каждый метод в течение селекционного процесса используют однократно, повторно или непрерывно.

Массовый отбор бывает негативным или позитивным.
Негативный состоит в удалении плохих или малопродуктивных растений из улучшаемой популяции. Негативный массовый отбор необходим на начальном этапе селекционного процесса (в F1). Этот метод используют также при создании сортосмесей на основе сортов люпина, львиного зева и др.
При позитивном массовом отборе выявляют лучшие растения (5-15 %). Семена таких растений объединяют и их потомство выращивают вместе. Позитивный массовый отбор часто применяют в конце селекционного процесса, когда начинают размножение нового сорта.

Индивидуальный отбор с оценкой по потомству (семьям) — значительный шаг вперед в истории методов селекции. Наследственная ценность отобранного растения бывает скрыта и выглядит лучше или хуже, а потомство позволяет оценить его генотип.
Индивидуальный отбор применяют при селекции само- и перекрестноопыляющихся растений. У первых он прост, у вторых — связан с регулированием опыления. Индивидуальный семейственный отбор начинают с выявления лучших растений на поле исходного материала и получения от них индивидуальных потомств (семей) в селекционном питомнике.

Среди растений линии (поколения) F1 выбраковывают лишь экземпляры, полученные в результате случайного самоопыления. Растения F2 выращивают семьями, поэтому можно начинать отбор хороших растений, которые в линии F3 еще расщепляются, так что объединять растения отдельных линий F3 нельзя. В линиях вновь отбирают лучшие растения.
После трехкратного повторения отбор отдельных растений заканчивают. Обычно этого достаточно для необходимой однородности потомства. Поэтому семена линий F5, которые теперь обозначают как линии А, объединяют. Их потомство называют линиями В и т. д. Такой процесс, когда благодаря многократным отборам создают генеалогическое дерево, называют методом педигри (методом семей). Данный метод довольно трудоемок, но уже в линии F8 получают нерасщепляющиеся линии D — новый сорт, которыми и заканчивается селекционный цикл.

Для культур с низким коэффициентом размножения (душистый горошек, настурция и др.) применяют несколько измененный метод индивидуального отбора. В линии F2 посев проводят по семьям, чтобы исключить материал, появившийся от самоопыления, затем все семьи объединяют. После нескольких лет размножения — пересева смеси (три-четыре года) начинают отбор растений. При работе таким методом требуется больше времени, чем при отборе на ранних стадиях, и линию D (сорт) получают лишь в поколении F11.

Из исходной популяции отбирают три лучших растения, семена которых объединяют. Половину семян сохраняют. Растения, выросшие из хранившихся семян, скрещивают с хорошо изученным тест-клоном. На третий год проверяют и отбирают семьи с высокой комбинационной способностью. На четвертый год высевают половину семян семей, отобранных по высокой комбинационной способности. Переопыление между потомством трех растений дает возможность обновить генотипы с сохранением нужных генов. Снова отбирают три лучших растения и объединяют их семена. Потомства этих растений опять проверяют скрещиванием с тест-клоном. Половину семян лучших групп (семей) высевают для дальнейшей селекционной работы. Затем лучшие растения размножают вегетативно.

Индивидуальный отбор с изоляцией у перекрестноопыляющихся растений , как правило, резко снижает жизнеспособность и продуктивность растений. В связи с этим предложен метод парных скрещиваний , который позволяет ограничить количество опылителей и не допускает близкородственного размножения. При данном методе из исходного материала выделяют лучшие растения и объединяют в пары по наиболее близким хозяйственно ценным показателям.

Каждую пару высаживают под один изолятор или на отдельный участок. С каждого растения-пары семена собирают отдельно, и семьи выращивают на специальных участках. Из лучших семей выделяют лучшие растения и снова распределяют их по парам. Чтобы исключить появление инцухтированной депрессии, объединяют растения, выросшие из семян, принадлежащих разным парам. Если в процессе селекционной работы выясняют, что гибридные растения не обладают достаточно полным комплексом признаков одного из родителей, то такие гибриды скрещивают повторно (возвратные, насыщающие скрещивания).

При работе с вегетативно размножаемыми растениями гибриды сначала создают, затем отбирают в питомнике сеянцев. От лучших отобранных растений вегетативным размножением (луковицами, бульбочками, чешуями луковиц, кусочками корневищ, почками, черенками и т. д.) закладывают клоны. Их оценивают в селекционном питомнике и из сотен клонов отбирают несколько десятков, которые в процессе испытания размножают, а затем они переходят в контрольный питомник.

Здесь после тщательной оценки на основе полученного в контрольном питомнике посадочного материала выделяют единичные клоны и направляют их в станционное сортоиспытание, а при благоприятной оценке — в дальнейшее размножение и производственное испытание. При такой схеме создания сорта у вегетативно размножаемых растений на всех этапах отбора лучших клонов проводят непрерывный негативный массовый отбор для очистки клонов от примесей.

В современной селекции растений широко используют метод in vitro культуры тканей, клеток и протопластов, который дает большие возможности для улучшения цветочных культур. При селекционной работе на клеточном уровне проводят индивидуальный клоновый отбор, затем проверку индивидуальных клонов продолжают в грунте (in vivo). Клоны высаживают на отдельных грядах для следующего цикла оценки и отбора.

Наиболее распространено так называемое клональное микроразмножение из верхушек побегов, стеблевых черенков, цветоножек. Метод применяют для размножения ценного селекционного материала и ускорения внедрения новых сортов в производство. При этом ведут жесткий массовый клоновый негативный отбор (удаление недоразвитых, уклонившихся от размножаемого сорта и больных растений). Культура in vitro позволяет проводить селекционную работу круглый год. Растения в стерильных боксах сохраняются много лет.

Способы оценки признаков , по которым из популяций отбирают и выбраковывают формы, делят на две группы: объективные и субъективные.
При оценке признаков объективными способами используют различные измерительные приборы (линейка, штангенциркуль, весы, рефрактометр, спектрофотометр и др.) или подсчитывают, например, число листьев, соцветий, язычковых и трубчатых цветков и т. д. Широко внедряют методы определения окраски цветков — хроматографию и спектрофотометрию.
Субъективные методы оценки применяют при определении запаха и других признаков, оценить которые объективными методами трудно. Результаты оценки признаков субъективным методом выражают в баллах.

Методы современной селекции. Отбор и его творческая роль.

Как организовать дистанционное обучение во время карантина?

Помогает проект «Инфоурок»

Тема: Методы современной селекции. Отбор и его творческая роль.

Образовательная – познакомить учащихся с основными методами селекции, обеспечить усвоение базовых понятий сорт, порода, штамм, научить различать сорта и гибриды.

Развивающая – расширить познания учащихся о современных методах селекции.

Воспитательная – подчеркнуть роль трудолюбия, любви к своему делу, свойственной увлечённым селекционерам.

Тип урока: изучение нового материала.
Методы урока : объяснение, беседа, работа в группах, самостоятельная работа.

II. Изучение нового материала

Что изучает селекция? ( Работа с понятием селекция. Запись понятия в словарь. Составление синквейна на понятие «селекция»).

1 строчка – одно слово – название стихотворения, тема, обычно существительное.

2 строчка – два слова (прилагательные или причастия). Описание темы, слова можно соединять союзами и предлогами.

3 строчка – три слова (глаголы). Действия, относящиеся к теме.

4 строчка – четыре слова – предложение. Фраза, которая показывает отношение автора к теме в 1-ой строчке.

5 строчка – одно слово – ассоциация, синоним, который повторяет суть темы в 1-ой строчке, обычно существительное.

2. Работа с понятиями сорт, порода и штамм. ( ЦОР № 4530 , глоссарий). Запись понятий в тетрадь.

Из определения селекции видно, что целью практической деятельности селекционеров является создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающих нужными для человека качествами.

3.Какой вклад в развитие селекции внёс Н.И.Вавилов?

4. Работа в малых группах . Ответы учащиеся записывают на листах бумаги, которые раздаются каждой группе.

Представьте, что вы селекционеры, вам необходимо создать новый сорт томатов. Какими признаками вы наделили свой новый сорт? Почему именно на эти признаки вы обратили внимание?

Вам необходимо вывести новый сорт томата, пригодного для механизированной уборки плодов. Какими признаками вы наделили бы свой сорт? Почему?

Какими способами, методами вы будете пользоваться при выведении нового сорта? Где вы будете искать источники новых генов, формирующих лучшие продуктивные качества вашего сорта?

После завершения работы в группах заслушиваются варианты решения поставленных задач, проводится беседа, в ходе которой учитель подводит учащихся к формулировке задач селекции.

повышение урожайности сортов растений и продуктивности пород животных

Повышение экологической пластичности сортов (выведение сортов, которые можно выращивать в различных климатических условиях – вспомнить понятие “ районирование”)

Выведение сортов, устойчивых к различным заболеваниям (на примере фитофтороустойчивых сортов картофеля)

Выведение сортов растений, пригодных для механического выращивания и пород животных для промышленного разведения

5. Каковы же методы селекции, которые помогут решить поставленные задачи?

Основные методы селекции – отбор и гибридизация. Отбор бывает массовый и индивидуальный. При индивидуальном отборе выбирают отдельную особь с нужными признаками и получают от неё потомство. Индивидуальный отбор применяется для самоопыляющихся растений и животных. Массовый отбор применятся в селекции перекрёстноопыляемых растений некоторых животных.

Вопрос : кто производит данный отбор? Как он называется? (искусственный)

Сравните искусственный и естественный отбор. (заполнение таблицы)

Исходный материал для отбора

Индивидуальные признаки организма

Путь благоприятных изменений

Отбираются, становятся производительными

Остаются, накапливаются, передаются по наследству

Путь неблагоприятных изменений

Отбираются, бракуются, уничтожаются

Уничтожаются в борьбе за существование

Творческий – направленное накопление признаков на пользу человеку

Творческий – отбор приспособительных признаков на пользу особи, популяции, вида, приводящий к возникновению новых форм

Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов

Массовый, индивидуальный, бессознательный, методический

Движущий, стабилизирующий, дестабилизирующий, дизруптивный, половой

Гибридизация это процесс скрещивания родительских форм и получение от них гибридов. Различают два вида гибридизации – близкородственную и отдалённую (иногда даже межвидовую).

Рассмотрим упрощённую схему комбинационной селекции для получения нового сорта самоопыляющегося растения (например пшеницы).

1 этап – скрещивание между собой двух родительских форм.

2 этап – оценка гибридов до восьмого поколения (при самоопылении к 7-8 поколению достигается почти 100% уровень гомозиготности) Таким образом цель отбора для многих селекционных программ является получение максимально гомозиготных форм. Что же такое гомозиготность? Гомозиготность – это такое состояние наследственного аппарата, при котором гомологичные хромосомы имеют одну и ту же форму аллельных генов.

3 этап – отбор лучших потомков, их оценка, испытание на урожай и другие признаки.

Заключительный этап – лучшее потомство становится сортом.

Аналогично получают и породы животных, к примеру, если заниматься разведением чистокровных такс, спаривание полных братьев и сестёр приводит к 90% -ной гомозиготности к 8 поколению, а при скрещивании двоюродных братьев и сестёр гомозиготность достигает 65% лишь к 15-16 поколению.

6.( работа с ЦОР № 4530, гибридизация, виды – схема, № 4531, родственное скрещивание)

Методы селекции растений

Селекция

Большинство растений, которые современное человечество употребляет в пищу, является продуктом селекции (картофель, томат, кукуруза, пшеница). На протяжении нескольких веков люди культивировали дикие растения, переходя от собирательства к земледелию.

Направлениями селекции являются:

высокая урожайность;
питательность растений (например, содержание белка в пшенице);
улучшенный вкус;
устойчивость культур к погодным условиям;
скороспелость плодов;
интенсивность развития (например, «отзывчивость» на удобрения или полив).

Рис. 1. Сравнение дикой и сельскохозяйственной кукурузы.

Селекция решила проблемы с нехваткой пищи и продолжает развиваться, внедряя методы генной инженерии. Селекционеры не только улучшают вкус и повышают питательность растений, но и делают их полезными, насыщенными витаминами и химическими элементами, важными для метаболизма.

Для успешной селекции необходимо понимать закономерности наследования признаков, особенности влияния среды, морфологическое строение и способы размножения культивируемых растений.

Методы

Основными методами селекции являются:

искусственный отбор – выбор человеком наиболее ценных культур для селекции;
гибридизация – процесс получения потомства от скрещивания разных генетических форм;
искусственный мутагенез – внесение изменений в ДНК.

Искусственный отбор включает в себя два вида – индивидуальный (по генотипу) и массовый (по фенотипу).

Гибридизация бывает двух видов:

внутривидовая или близкородственная – инбридинг;
отдалённая (межвидовая) – аутбридинг.

Классические методы селекции растений описаны в таблице.

Метод

Примеры

Проводят по отношению к самоопыляемым растениям. Выведение единичных особей с нужными качествами и получение от них улучшенного потомства

Пшеница, ячмень, горох

Проводят по отношению к перекрестноопыляемым растениям. Растения скрещиваются массово. Из полученного потомства отбирают лучшие экземпляры и снова проводят скрещивание. Может повторяться до тех пор, пока не будут выведены нужные качества растений

Происходит при самоопылении перекрёстноопыляемых растений. В результате получают чистые (гомозиготные) линии, чтобы закрепить полученный признак. Наблюдается снижение жизнеспособности (инбредная депрессия), т.к. потомки постепенно переходят в гомозиготное рецессивное состояние

Сорта груш, яблонь

Скрещиваются разные виды, потомки обычно стерильны, т.к. при скрещивании нарушается мейоз, не образуются гаметы. В первом поколении наблюдается эффект гетерозиса – превосходство потомков над родительскими формами за счёт образования гетерозиготных генов. Чем отдалённее в родстве родители, тем ярче проявляется гетерозис

Гибриды пшеницы и ржи (тритикале), смородины и крыжовника (йошта)

Подвергают растения ионизирующему, лазерному излучению, химическому или биологическому воздействию, в результате чего возникают мутации. Чаще всего таким способом вырабатывают устойчивость к заболеваниям и вредителям. Метод усовершенствовала генная инженерия – нужный ген можно «включить» или «выключить» вручную без потери других полезных признаков

Рис. 2. Примеры гибридов.

Неудачный опыт селекции – борщевик Сосновского. Растение культивировалось в качестве корма для скота. Однако впоследствии выяснилось, что новый борщевик легко проникает в экосистемы, вытесняя естественные растения, а также содержит вещества, повышающие чувствительность к ультрафиолету. Попав на кожу, сок вызывает ожог на солнце.

Рис. 3. Борщевик Сосновского.

Что мы узнали?

Из урока узнали о том, для чего необходима селекция и какие методы применяются в селекции растений. Рассмотрели классические методы селекции – индивидуальный и массовый отбор, внутривидовую и отдалённую гибридизацию, мутагенез.

Читать еще: Желтые пионы сорта

Оценка статьи:

Загрузка...