Генетични методи таблица селекция мутации. Резюме на урока: „Генетични основи на селекцията на организмите

По време на урока ще разгледаме как закономерността, открита от генетиката, се прилага на практика в медицината и селското стопанство, ще научим основите на селекцията на организмите и как селекцията допринася за развъждането на породи животни с черти, необходими за хората.

Разбира се, малко вероятно е такъв знак да позволи на този pe-tu-hu да издържи на конкурентната борба и естествения подбор в околната среда -zha-yu-shchee среда. Но това е знак на човек и този е създаден. Освен това дали домашните форми се различават от дивите също се дължи на тяхната много голяма плоскост, това е основното качество в името на това, когато човекът започна да създава тези видове. Например, яйчната кост на носа на пилетата от породата White Leghorn произвежда около 350 яйца годишно, а яйчната кост е техният див прародител Кокошката bank-ki-vskaya произвежда 18-20 яйца годишно (фиг. 2).

Ориз. 2. Породи пилета White Leghorn и Banker ()

От тези примери можете да заключите от съвременната селекция, към тях от-не-седнете:

1. Производство на нови високопродуктивни и устойчиви на прекомерен растеж породи животни и сортове растения -ний.

2. Производство на еко-пластмасови сортове и скали, тоест такива, които могат да живеят в различни еко-ло-ги-че-ски условия.

3. Получаване на породи и сортове, подходящи за промишлено производство и механизация без почистване.

Селекцията възниква в зората на човечеството, преди около 20-30 хиляди години, когато хората случайно започват да размахват живите същества, които ги заобикалят. Основният вик беше, че живите същества могат да се размножават в плен и имат сто-точно добър характер, удобни са за държане. Това послужи като предпоставка за развитието на науката за развъждането. Голямо разнообразие от одо-маш-ни-ва-ние започва някъде през 8-6 век пр. н. е. и вече в този момент всички те са били известни - сега живи и окул-ту-ре-ни растения, но това все още не беше наука. Пионерът на развъдната наука у нас беше Николай Ива-но-вич Ва-вилов (фиг. 3).

Ориз. 3. Н.И. Вавилов (1887-1943) ()

Va-vi-lov вярваше, че основата на селекцията е правилният избор за работа, използвайки ma-te-ri-a-la, генетичното разнообразие и влиянието на околната среда върху проявата на наследствени черти признаци с gi-bri- ди-за-ция на ор-га-низ-мов. В търсенето на използването на ma-te-ri-a-la за производството на нови хибриди Va-vi-lov or-ga-ni-zo-val през 1920-30-те години имаше десетки бивши пе-ди -ции по целия свят. По време на тези екс-ди-ции той успява да събере повече от половин хиляди вида култивирани растения и огромна колекция от -има ли сортове? До 1940 г. Всесъюзният институт по водите вече е преброил 300 хиляди екземпляра. В момента колекцията е сто-ян-но-не-пълна-от-това и се използва за получаване на нови боклуци -тов на базата, която вече е известна. Изследвайки резултатите по време на ex-pe-di-tion на ma-te-ri-al, N.I. Ва-ви-лов стигна до откриването на определено за-измерване, което стана ген-ти-че-ос -нова селекция. Този модел на измерения се нарича „законът за хомогенните серии на наследяване“. Формирането на тази за-ко-на, която самият Н.И. Va-vi-lov: „Ge-ne-ti-che-ski близки родове и видове ha-rak-te-ri-zu-yut-споделят прилики в редица наследства -of-men-nity с такова правило, че , познавайки редица форми в границите на един тип, може да се предвиди сходство - наличие на паралелни форми в други сродни видове и родове. Колкото по-близки са видовете и родовете си-сте-ма-ти-че-ски, толкова по-пълно е сходството в редиците на техните споменавания.”

Тази сложна форма може да бъде илюстрирана с примера на семейството на злите (фиг. 4), което включва - те са добра пшеница, ръж, ечемик, ориз, ку-ку-ру-за.

Ориз. 4. Семейство зърнени култури ()

Това семейство има редица признаци, които са проследени в различни видове, от това семейство. Такива знаци включват червения цвят на зърната, например червения цвят на -cha-et-sya и ръж, и пшеница, и ku-ku-ru-za. По същия начин зимните форми се срещат и при пшеницата, и при ръжта. Това послужи като основна причина за откриването на тази за-ко-на. Законът за го-мо-ло-ги-че-серията е валиден не само за растенията, но и за животните. Така например появата на ал-би-низ-ма както при хора, така и при бебета -шихи и дори при птици (фиг. 5).

Ориз. 5. Феноменът на албинизма ()

Законът, открит от Вавилов, има практическо значение, той може да бъде анализиран с конкретен пример: растението lu-pi-na има плодове, които съдържат много голям брой протеини, а лупината (фиг. 6) може да бъде много ценна храна култура, но семената й съдържат опасно отровно вещество -ка-ло-ид.

Ориз. 6. Многогодишна лупина с отровни алкалоидни семена ()

Поради това беше невъзможно да се използва лупина като хранителна култура. Известно е обаче, че други представители на семействата бобови: грах, боб, люцерна, соя - нямат същия ген. И така, можем да предвидим, че също е възможно lu-pi-na да се преобразува в такава свободна от al-ka-lo-id форма. И наистина, se-lek-tsi-o-ne-ram успя да получи не-al-ka-lo-id форма на lu-pi-na и сега лупината се използва активно в селското стопанство като красива фуражна култура (фиг. 7).

Ориз. 7. Фуражни сортове лупина ()

Разгледахме историята на появата на нова, интересна и най-важното, много полезна и практически значима наука за селекцията, нейните основни задачи. В хода на следващите ни уроци ще научим по-подробно за методите на подбор и работата на Н.И. Ва-ви-ло-ва.

Библиография

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общи модели. - Дропла, 2009 г.
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основи на общата биология. 9 клас: Учебник за ученици от 9 клас на общообразователните институции / Изд. проф. И.Н. Пономарева. - 2-ро изд., преработено. - М .: Вентана-Граф, 2005.
3. Пасечник В.В., Каменски А.А., Криксунов Е.А. Биология. Представяне на обща биологияи екология: Учебник за 9 клас, 3 изд., стереотип. - М.: Дропла, 2002.

1. Genetics-b.ru ().
2. Google Сайтове().
3. Moykonspekt.ru ().

Домашна работа

1. Какво е селекция?
2. Какви са основните цели на съвременната селекция?
3. Какво казва законът за хомоложните редове на наследствеността?

Избор е наука за създаване на нови и подобряване на съществуващи породи животни, сортове растения и щамове микроорганизми. Теоретичната основа на селекцията е генетиката.

Задачи за подбор :

Повишаване продуктивността на растения, животни и микроорганизми

Развъждане на нови породи, сортове, сортове

Осигуряване на максимално производство с минимални разходи

За решаването на тези проблеми е необходимо:

Познаване на моделите на наследяване на черти

Изследване на наследствената изменчивост

Изследване на модификационната променливост (влиянието на околната среда върху развитието на чертите)

Проучване на сортовото, видовото и родовото разнообразие на културите

Разработване на стратегии и методи за изкуствен подбор

Породите животни, разновидностите на растенията и щамовете на микроорганизмите са популации от организми, изкуствено създадени от човека, с характерен набор от черти, фиксирани наследствено (производителност). Щамове - потомството на една клетка, чиста култура, но в същото време от една клетка могат да се получат различни щамове.

Често култивираните растения и домашните животни не могат да живеят без хората, тъй като в резултат на селекцията организмите са внушени с черти, които са полезни за хората, но вредни за самите организми.

В Русия се счита за основател на селекцията Николай Вавилов .

Инсталиран 8 центрове на произход култивирани растения, тъй като по време на експедиции изучава тяхното разнообразие и дивите предци в различни места глобус.

Формулиран закон на хомоложните редове наследственост и изменчивост: видовете и родовете, които са генетично близки, се характеризират с подобни серии от генетична изменчивост. Знаейки какви форми на променливост се наблюдават при един вид, може да се предвиди откриването на подобни форми в сроден вид. Това е така, защото сродните видове са еволюирали от общ прародител по време на естествен подбор. Тоест, потомците са наследили приблизително същия набор от гени от него и получените мутации трябва да са подобни.

Законът важи за растенията и животните: албинизъм и липса на пера при птиците; албинизъм и обезкосмяване при бозайници. При растенията се наблюдава паралелизъм в следните признаци: голи и ципести зърна, остри и без остри класове.

За избор и селско стопанствотова прави възможно намирането в сродни видове характерна особеност, които липсват на един, но други имат. Медицината получава материал за своите изследвания, тъй като е възможно да се изучават човешки заболявания, като се използват животни с хомоложни заболявания. Например диабетплъхове, вродена глухота на мишки, катаракта на кучета и др.

Хибридизация

Процесът на получаване на хибриди се основава на комбиниране на генетичния материал на различни клетки и организми. Хибридите могат да бъдат получени по време на половия процес чрез комбиниране на соматични клетки. Хибридизация: междувидова и вътревидова (свързани и несвързани)

1) Инбридинг - инбридинг на организми с общи предци. Характерен за самоопрашващи се растения и хермафродитни животни.

Трудно кръстосване на близки роднини: майка и син, брат и сестра

Меко - кръстосване на родствени организми в 4 и следващите поколения

С всяко поколение хомозиготността на хибридите се увеличава и тъй като много вредни мутации са в рецесивни гени; те се проявяват в хомозиготно състояние. Последицата от инбридинга е отслабването и израждането на потомците. Инбридингът произвежда чисти линии , редките желани характеристики са фиксирани.

2) Аутбридинг - несвързано кръстосване на организми, без семейни връзки в продължение на 6 години предишни поколения. Това е кръстосването на представители на един и същи вид, но различни линии, сортове, породи. Те се използват за комбиниране на ценните свойства на различни линии, за повишаване жизнеспособността на породи или сортови линии, което помага за предотвратяване на тяхното израждане.

Хетерозис - явление, при което първото поколение хибриди има повишена продуктивност и жизнеспособност в сравнение с родителските форми.

Пълна проява на хетерозис се наблюдава само в първото поколение, тъй като повечето алели стават хетерозиготни. След това постепенно преминават в хомозиготно състояние и ефектът на хетерозиса отслабва. Използва се в селското стопанство, тъй като при отглеждането на растения винаги се поддържат чисти линии. Хетерозисът на растенията може да бъде репродуктивен, соматичен и адаптивен.

4) Дистанционна или междувидова хибридизация - кръстосване на два индивида от различни видове. Използва се за комбиниране на ценни качества на индивиди от различни видове. Така са получени хибриди: пшеница и житна трева, ръж и пшеница = тритикале, череша и череша = церопадус, белуга и стерлет = бестер, жребец и магаре = хини, пор и норка = хонорик, заек и бял заек = маншет.

Диви архари и тънкорунни мериносови овце = архаромеринос

Кобила и магаре = муле, издръжливо, силно, стерилно, с дълъг живот и повишена жизненост.

проблем - безплодие междувидови хибриди. Това се дължи на факта, че различните видове имат различен брой и структура на хромозомите, поради което конюгацията и процесът на хромозомна сегрегация по време на мейозата се нарушават.

Преодоляването на безплодието при животинските хибриди е особено трудно. През 1924г Карпеченко създадоха хибрид зеле-ряпа и за първи път преодоляха безплодието по метода полиплодизация . Той кръстосва ряпа и зеле (2 n -18; n -9 HR-m). Но по време на мейозата хромозомите не се свързват или разделят; хибридите са стерилни. След това, използвайки колхицин, който блокира образуването на микротубули на вретено, Карпеченко удвои хромозомния набор от хибриди до тетраплоид (4 n -36, 2 n -18). В резултат на това става възможно конюгирането, образуването на гамети и възстановяването на плодовитостта.

Стана възможно да се произвеждат хибриди при животни с помощта на клетъчно инженерство.

Избор

Изкуствени селекция - създаване на нови породи и сортове чрез системно запазване и размножаване на индивиди с определени характеристики. Отначало селекцията се извършваше несъзнателно: човекът я извършваше от началото на опитомяването на животните. Съвременната селекция се извършва съзнателно, въз основа на знанията за селекцията и генетиката, тоест законите на наследствеността и изменчивостта.

Теоретичните основи са поставени от Чарлз Дарвин. Той доказа, че сортовете и породите имат един общ прародител и не са независими видове. Човекът създава сортове и породи според собствените си интереси, често в ущърб на жизнеспособността на животните.

- масивна насочени към запазване на групата. Използва се предимно за микроорганизми и кръстосано опрашвани растения. Изборът се извършва според фенотип , като по този начин желаната черта се развива все повече.

- индивидуален насочени към запазване на индивидите. Използва се за самоопрашване на растения (получаване на чисти линии) и животни. Тъй като периодът за създаване на потомство при животните е доста дълъг, селекцията се извършва според генотип , отделни индивиди се оставят за размножаване.

Мутагенеза

Мутагенезата е производството на мутации с помощта на физични и химични агенти. Например метод полиплодизация , чийто ефект се постига чрез излагане на отровата колхицин, която разрушава нишките на вретеното.

Характеристики на селекцията

1) Растения

Характерно полови и безполово размножаване, използва се масов подбор по фенотип. Различни форми на хибридизация. Полиплоидията се използва за повишаване устойчивостта на сортовете и преодоляване на стерилитета на хибридите.

Мичурин – менторски метод : насочено влияние на родителското растение върху свойствата на младия хибрид след присаждане.

Характеристики на селекцията на животните

Животните се размножават само по полов път, което значително ограничава методите за селекция. Основните методи са индивидуален подбор и различни формихибридизация. В селското стопанство се използва явлението хетерозис и изкуственото осеменяване.

Астауров - копринена бубачрез полиплодизация.

Иванов – Украинско бяло степно прасе чрез междувидова хибридизация

Характеристики на селекцията на микроорганизми

Бактериалният геном е хаплоиден, представен от една кръгова ДНК молекула, така че всякакви мутации се появяват още в първото поколение. Въпреки това, много високата степен на възпроизводство улеснява търсенето на мутанти. Основните методи са експериментална изкуствена мутагенеза и селекция на най-продуктивните щамове. Така е получен щам на гъбата пеницил, чиято продуктивност е увеличена няколко пъти.

Съвременни допълнителни методи за отглеждане .

1. Изкуствено осеменяване.

2. Хормонална суперовулация.

3. Трансплантация на ембриони.

Възгледите на Дарвин

Дарвин изучава методи за отглеждане на нови породи и установени етапи: развъдчикът избира индивиди с характеристиките, от които се нуждае; получава потомство от тях; подбира индивиди, при които желаната черта е по-добре изразена. След няколко поколения белегът се фиксира, става стабилен и се образува нова порода или сорт.
Следователно изборът се основава на следните фактори:

1. Първоначалното разнообразие на индивида, тоест тяхната естествена променливост.

2. Предаване на белези по наследство.

3. Изкуствен подбор.

Попълнете заявление за подготовка за Единния държавен изпит по биология или химия

Кратка формаобратна връзка

1. Структура на съвременната селекция

2. Теорията на селекционния процес

3. Изкуствен подбор

4. История на селекцията в Русия

5. Частна селекция на растения, животни и микроорганизми

1. Структура на съвременната селекция

Селекция (от латински selectio, seligere - селекция) е наука за методите за създаване на високопродуктивни сортове растения, породи животни и щамове микроорганизми.

Модерна селекция е обширна област на човешката дейност, която е смесица от различни отрасли на науката, селскостопанската продукция и нейната сложна обработка.

По време на селекцията възникват стабилни наследствени трансформации на различни групи организми. В образния израз на Н.И. Вавилова, „...селекцията представлява еволюция, ръководена от волята на човека.“ Известно е, че постиженията на селекцията са широко използвани от Чарлз Дарвин при обосноваването на основните принципи на еволюционната теория.

Съвременната селекция се основава на постиженията на генетиката и е в основата на ефективно, високопродуктивно земеделие и биотехнологии.

Проблеми на съвременната селекция

Създаване на нови и подобряване на стари сортове, породи и сортове със стопански полезни признаци.

Създаване на технологично напреднали, високопродуктивни биологични системи, които използват максимално суровините и енергийните ресурси на планетата.

Повишаване на продуктивността на породи, сортове и щамове от единица площ за единица време.

Подобряване на потребителските качества на продуктите.

Намаляване дела на вторичните продукти и цялостната им преработка.

Намаляване дела на загубите от вредители и болести.

Структура на съвременната селекция

Учението за съвременната селекция беше нашият изключителен сънародник - агроном, ботаник, географ, пътешественик, международно признат авторитет в областта на генетиката, селекцията, растениевъдството, растителния имунитет, основен организатор на селскостопанската и биологичната наука у нас - Николай Иванович Вавилов (1887–1943). Много икономически полезни признаци са генотипно сложни, определени от комбинираното действие на много гени и генни комплекси. Необходимо е да се идентифицират тези гени и да се установи естеството на взаимодействието между тях, в противен случай селекцията може да се извърши сляпо. Следователно Н.И. Вавилов твърди, че генетиката е теоретичната основа на селекцията.

Н.И. Вавилов идентифицира следните раздели на селекцията:

1) учението за първоначалния сортов, видов и родов потенциал;

2) учението за наследствената променливост (модели в променливостта, учението за мутациите);

3) учението за ролята на околната среда при идентифицирането на сортовите характеристики (влиянието на отделните фактори на околната среда, учението за етапите в развитието на растенията във връзка с размножаването);

4) теорията за хибридизацията както в рамките на близки форми, така и на отдалечени видове;

5) теория на селекционния процес (самоопрашители, кръстосани опрашители, вегетативно и апогамно размножаващи се растения);

6) изучаване на основните направления в развъдната работа, като селекция за имунитет, физиологични свойства (студоустойчивост, устойчивост на суша, фотопериодизъм), селекция за технически качества, химичен състав;

7) частна селекция на растения, животни и микроорганизми.

Ученията на Н.И. Вавилов за центровете на произход на културните растения

Доктрината за изходния материал е в основата на съвременната селекция. Изходният материал служи като източник на наследствена изменчивост - основа за изкуствен подбор. Н.И. Вавилов установява, че на Земята има райони с особено високо ниво на генетично разнообразие на култивираните растения и идентифицира основните центрове на произход на култивираните растения (първоначално Н. И. Вавилов идентифицира 8 центъра, но след това намалява техния брой до 7). За всеки център са идентифицирани най-важните земеделски култури, характерни за него.

1. Тропически център – включва териториите на тропическа Индия, Индокитай, Южен Китай и островите на Югоизточна Азия. Поне една четвърт от световното население все още живее в тропическа Азия. В миналото относителното население на тази област е било още по-голямо. Около една трета от култивираните в момента растения произхождат от този център. Той е дом на растения като ориз, захарна тръстика, чай, лимон, портокал, банан, патладжан, както и голям брой тропически плодови и зеленчукови култури.

2. Източноазиатски център – включва умерените и субтропичните части на Централен и Източен Китай, Корея, Япония и повечетоО. Тайван. Около една четвърт от световното население също живее на тази територия. Около 20% от световната култивирана флора произхожда от Източна Азия. Това е родното място на растения като соя, просо, райска ябълка и много други зеленчукови и овощни култури.

3. Югозападен азиатски център – включва териториите на вътрешна планинска Мала Азия (Анадола), Иран, Афганистан, Централна Азияи Северозападна Индия. Тук е съседен и Кавказ, чиято културна флора, както показват проучванията, е генетично свързана със Западна Азия. Родина на мека пшеница, ръж, овес, ечемик, грах, пъпеш.

Този център може да бъде разделен на следните фокуси:

а) кавказка с много оригинални видове пшеница, ръж и плодове. За пшеницата и ръжта, както се разкрива от сравнителни изследвания, това е най-важният глобален център на техния видов произход;

б) западноазиатски , включително Мала Азия, Вътрешна Сирия и Палестина, Трансйордания, Иран, Северен Афганистан и Централна Азия заедно с китайски Туркестан;

в) Северозападна Индия , което включва в допълнение към Пенджаб и съседните провинции на Северна Индия и Кашмир също Белуджистан и Южен Афганистан.

Около 15% от цялата световна културна флора произхожда от тази територия. Дивите роднини на пшеницата, ръжта и различни европейски плодове са съсредоточени тук в изключително видово разнообразие. И до днес е възможно да се проследи за много видове непрекъсната поредица от култивирани към диви форми, тоест да се установят запазени връзки между диви форми и култивирани.

4. Средиземноморски център – включва държави, разположени по бреговете на Средиземно море. Този забележителен географски център, характеризиран в миналото с най-големите древни цивилизации, е дал началото на приблизително 10% от култивираните растителни видове. Сред тях са твърда пшеница, зеле, цвекло, моркови, лен, грозде, маслини и много други зеленчукови и фуражни култури.

5. Абисински център . Общият брой на видовете култивирани растения, свързани по произход с Абисиния, не надвишава 4% от световната култивирана флора. Абисиния се характеризира с редица ендемични видове и дори родове културни растения. Сред тях са кафееното дърво, динята, зърнената култура (Eragrostis abyssinica), особен маслодаен нуг (Guizolia ahyssinica) и специален вид банан.

В рамките на Новия свят е установена поразително стриктна локализация на два центъра на видообразуване на най-важните култивирани растения.

6. Централноамерикански център, покриваща голяма площ от Северна Америка, включително Южно Мексико. В този център могат да се разграничат три фокуса:

а) планински южно мексикански,

б) Централна Америка,

в) остров Западна Индия.

Около 8% от различните култивирани растения произхождат от центъра на Централна Америка, като царевица, слънчоглед, американски памук с дълги телца, какао (шоколадово дърво), редица бобови растения, тиквички и много плодове (гуаяве, анона и авокадо) .

7. Андски център, в рамките на Южна Америка, ограничен до хребета на Андите. Това е родното място на картофите и доматите. Оттук произхождат хиновото дърво и кокаиновият храст.

Както се вижда от списъка на географските центрове, първоначалното въвеждане в културата на огромен брой култивирани растения е свързано не само с флористични райони, характеризиращи се с богата флора, но и с древни цивилизации. Само сравнително малко растения са въведени в култивиране в миналото от дивата флора извън изброените основни географски центрове. Седемте посочени географски центъра отговарят на най-древните земеделски култури. Южноазиатският тропически център е свързан с висока древна индийска и индокитайска култура. Последните разкопки показват голямата древност на тази култура, синхронна с близкоазиатската. Източноазиатският център се свързва с древната китайска култура, а югозападноазиатският – с древната култура на Иран, Мала Азия, Сирия, Палестина и Асиро-Вавилония. Средиземноморието е дом на етруските, елинската и египетската култури в продължение на много хилядолетия пр.н.е. Своеобразната абисинска култура има дълбоки корени, вероятно съвпадащи във времето с древната египетска култура. В Новия свят центърът на Централна Америка се свързва с великата култура на маите, постигнала огромен успех в науката и изкуството преди Колумб. Центърът на Андите в Южна Америка е съчетан в развитието си със забележителните цивилизации преди инките и инките.

Н.И. Вавилов идентифицира група вторични култури, произхождащи от плевели: ръж, овес и др. Н.И. Вавилов установява, че „ важен моментпри оценка на материал за селекция се определя наличието на разнообразие от наследствени форми в него. Н.И. Вавилов разграничава следните групи изходни сортове: местни сортове, чужди и чужди сортове. При разработването на теорията за въвеждане (внедряване) на чужди сортове и чужди сортове „е необходимо да се разграничат първичните центрове на формиране от вторичните“. Например в Испания са открити „изключително голям брой сортове и видове пшеница“, но това се обяснява с „привличането тук на много видове от различни огнища“. Н.И. Вавилов придава голямо значение на новите хибридни форми. Разнообразие на гени и генотипове в изходния материал Н.И. Вавилов нарича генетичен потенциал на изходния материал.

Развитие на учението на Н.И. Вавилов за центровете на произход на културните растения.

За съжаление, много от идеите на Н.И Вавилов не са оценени адекватно от своите съвременници. Едва през втората половина на 20-ти век във Филипините, Мексико, Колумбия и други чужди страни са създадени големи центрове за опазване на генофонда на култивирани растения и техните диви роднини.

През втората половина на 20в. появиха се нови данни за разпространението на културните растения. Като взема предвид тези данни, академик П.М. Жуковски развива учението на Н.И. Вавилов за центровете на произход на културните растения. Той създава теорията за мегацентровете (генетични центрове, или генни центрове), обединяващи първичните и вторичните центрове на произход на културните растения, както и на някои от дивите им роднини. В книгата си „Световният генофонд от растения за развъждане“ (1970) P.M. Жуковски идентифицира 12 мегацентъра: китайско-японски, индонезийско-индокитайски, австралийски, хиндустански, централноазиатски, западноазиатски, средиземноморски, африкански, евросибирски, централноамерикански, южноамерикански, северноамерикански. Изброените мегацентрове заемат обширни географски региони (например, цялата територия на Субсахарска Африка е класифицирана като Африкански център). В същото време П.М. Жуковски идентифицира 102 микрогенни центъра, в които са открити отделни растителни форми. Например, родното място на сладкия грах, популярно декоративно растение, е о. Сицилия; От някои региони на Грузия произхождат уникални форми на пшеница, по-специално пшеница Zanduri, която е надспецифичен комплекс, устойчив на много гъбични заболявания (в допълнение, сред тези пшеници са открити форми с цитоплазмена мъжка стерилност).

Закон за хомоложните редове

Систематизирайки доктрината за изходния материал, Н.И. Вавилов формулира закона за хомоложните серии (1920):

1. Видовете и родовете, които са генетично близки, се характеризират с подобни серии от наследствена променливост с такава редовност, че, познавайки сериите от форми в рамките на един вид, може да се предвиди наличието на паралелни форми в други видове и родове. Колкото по-близо са генетично разположени в обща системародове и видове, толкова по-пълно е сходството в степените на тяхната изменчивост.

2. Целите семейства растения обикновено се характеризират с определен цикъл на изменчивост, преминаващ през всички родове и видове, които съставляват семейството.

Съгласно този закон генетично близките видове и родове имат близки гени, които дават подобни серии от множество алели и варианти на даден признак.

Теоретичен и практическо значениезакон на хомоложните редове:

Н.И. Вавилов ясно разграничава вътрешновидовата и междувидовата променливост. В същото време видът се разглежда като цялостна, исторически развита система.

Н.И. Вавилов показа, че вътревидовата изменчивост не е неограничена и се подчинява на определени модели.

Законът за хомоложните серии дава насоки на развъдчиците, позволявайки им да предскажат възможни варианти на черти.

Н. И. Вавилов е първият, който извършва целенасочено търсене на редки или мутантни алели в естествени популации и популации на култивирани растения. В днешно време търсенето на мутантни алели продължава да повишава продуктивността на щамове, сортове и породи.

Откриване на ниво биологично разнообразиеи неговото опазване

За да намери центрове на разнообразие и богатство на растителни форми, Н.И. Вавилов многобройни експедиции, които за 1922...1933г. посети 60 страни по света, както и 140 региона на страната ни.

Важно е да се подчертае, че търсенето на култивирани растения и техните диви роднини не се извършва сляпо, както в повечето страни, включително Съединените щати, а се основава на хармонична, строга теория за центровете на произход на културните растения, разработена от Н.И. Вавилов. Ако преди него ботаниците-географи търсеха „общата“ родина на пшеницата, то Вавилов търсеше центрове на произход отделни видове, групи от видове пшеница в различни региони на земното кълбо. В този случай беше особено важно да се идентифицират областите на естествено разпространение (области) на сортовете от даден вид и да се определи центърът на най-голямото разнообразие от неговите форми (ботанико-географски метод). За да се установи географското разпределение на сортовете и расите на култивираните растения и техните диви роднини, Н.И. Вавилов изучава центровете на древната земеделска култура, чието начало той вижда в планинските райони на Етиопия, Западна и Централна Азия, Китай, Индия, в Андите на Южна Америка, а не в широките долини на големи реки - Нил , Ганг, Тигър и Ефрат, както твърдяха учените по-рано.

В резултат на експедициите е събран ценен фонд от световните растителни ресурси, наброяващ над 250 000 проби. Подобна колекция е създадена в САЩ, но тя значително отстъпва на колекцията на Вавилов както по брой екземпляри, така и по видов състав.

Колекционни проби, събрани под ръководството на Н.И. Вавилов, се съхраняват в Ленинград по време на Всесъюзен институтрастениевъдство (VIRE), създадено от N.I. Вавилов през 1930 г. на базата на Всесъюзния институт по приложна ботаника и нови култури (бивш отдел по приложна ботаника и селекция, а още по-рано Бюрото по приложна ботаника). По време на Великата отечествена война, по време на обсадата на Ленинград, служители на ВИР денонощно дежурят за събиране на зърнени семена. Много служители на VIR умряха от глад, но безценното видово и сортово богатство, от което животновъдите по света все още черпят материал за създаване на нови сортове и хибриди, беше запазено.

През втората половина на 20 век са организирани нови експедиции за събиране на проби за попълване на колекцията на VIR; В момента тази колекция включва до 300 хиляди растителни екземпляра, принадлежащи към 1740 вида.

За съхраняване на изходния материал в жива форма се използват различни насаждения: колекционерски разсадници, колекционерски развъдници, развъдници и промишлени насаждения. За запазване на колекционните проби се използва голямо разнообразие от методи: съхраняване на семена с периодично повторно засяване, съхраняване на замразени проби (резници, пъпки), поддържане на тъканни клетъчни култури. През 1976 г. в Кубан е построено Националното хранилище за семена за генофонда VIR с капацитет 400 хиляди проби. В това хранилище семената се съхраняват при строго определена температура, което им позволява да запазят кълняемостта и да предотвратят натрупването на мутации, вкл. при температура на течен азот (–196 °C).

Систематичното изследване на световните растителни ресурси на най-важните култивирани растения коренно промени разбирането за сортовия и видовия състав дори на толкова добре проучени култури като пшеница, ръж, царевица, памук, грах, лен и картофи. Сред видовете и много разновидности на тези култивирани растения, донесени от експедиции, почти половината се оказаха нови, все още неизвестни на науката. Събраната богата колекция е внимателно проучена с помощта на най-съвременни методи на селекция, генетика, биотехнологии, както и с помощта на географски култури.

Намаляването на генетичното разнообразие на популационно ниво е знак за нашето време

Много съвременни сортове растения (бобови култури, кафеени дървета и т.н.) произхождат от няколко индивида основатели. Стотици породи домашни животни са на ръба на изчезване. Например, развитието на промишленото птицевъдство доведе до рязко намаляване на породния състав на пилетата в целия свят: само 4...6 от известните 600 породи и разновидности са най-разпространени. Същата ситуация е характерна и за други земеделски видове. Значителна роля в процеса на намаляване на нивото на разнообразие играе нерационалното земеделие, което игнорира еволюционно установената системна организация както на природните, така и на селскостопанските популации, тяхното естествено разделение на генетично различни субпопулации. Идеи Н.И. Идеите на Вавилов за необходимостта от идентифициране и запазване на разнообразието са разработени в трудовете на A.S. Серебровски, С.С. Четвериков и други местни учени. Методите за отглеждане, насочени към запазване на биологичното разнообразие, ще бъдат разгледани по-долу.

Понастоящем изходният материал за селекция се признава като:

Култивирани и отглеждани в момента сортове и породи.

Сортове и породи, които са излезли от производство, но имат голяма генетична и развъдна стойност по определени параметри.

Местни сортове и местни породи.

Диви родственици на културни растения и домашни животни: видове, подвидове, екотипове, вариетети, форми.

Диви видове растения и животни, които са перспективни за въвеждане в култура и опитомяване. Известно е, че в момента се отглеждат само 150 вида селскостопански растения и 20 вида домашни животни. По този начин огромният видов потенциал на дивите видове остава неизползван.

Експериментално създадени генетични линии, изкуствено получени хибриди и мутанти.

В днешно време е общоприето, че както местният, така и чуждестранният изходен материал трябва да се използва като изходен материал. Изходният материал трябва да бъде достатъчно разнообразен: колкото по-голямо е разнообразието му, толкова по-голяма е възможността за избор. В същото време изходният материал трябва да бъде възможно най-близо до идеалния образ (модел) на селекционния резултат - сорт, порода, щам (виж по-долу). В момента продължава търсенето на мутантни алели за повишаване на продуктивността на сортове, породи и щамове.

Индуцирана мутагенеза.

Експериментално получаване на мутации в растения и микроорганизми и използването им в селекцията

Ефективните начини за получаване на изходен материал са методи индуцирана мутагенеза – изкуствено производство на мутации. Индуцираната мутагенеза дава възможност за получаване на нови алели, които не могат да бъдат открити в природата. По този начин са получени например високопродуктивни щамове микроорганизми (продуценти на антибиотици), сортове растения джуджета с повишена ранозрелост и др. Експериментално получените мутации в растения и микроорганизми се използват като материал за изкуствена селекция. По този начин са получени високопродуктивни щамове микроорганизми (продуценти на антибиотици), сортове растения джуджета с повишена ранозрелост и др.

За получаване на индуцирани мутации в растенията се използват физически мутагени (гама лъчение, рентгеново и ултравиолетово лъчение) и специално създадени химически супермутагени (например N-метил-N-нитрозокарбамид).

Дозата на мутагените се подбира така, че да загинат не повече от 30...50% от третираните обекти. Например, когато се използва йонизиращо лъчение, такава критична доза варира от 1...3 до 10...15 и дори 50...100 килорентгена. При използване на химически мутагени се използват техните водни разтвори с концентрация 0,01...0,2%; време за обработка – от 6 до 24 часа или повече.

Обработват се прашец, семена, разсад, пъпки, резници, луковици, грудки и други части от растения. Растенията, отгледани от третирани семена (пъпки, резници и др.), се обозначават със символа M1 (първо мутантно поколение). При M1 селекцията е трудна, тъй като повечето мутации са рецесивни и не се проявяват във фенотипа. В допълнение, наред с мутациите, често се срещат ненаследствени промени: фенокопии, терати, морфози.

Следователно изолирането на мутациите започва в M2 (второто мутантно поколение), когато се появят поне някои от рецесивните мутации и вероятността за персистиране на ненаследствени промени намалява. Обикновено селекцията продължава 2...3 поколения, въпреки че в някои случаи са необходими до 5...7 поколения, за да се избият ненаследствените промени (такива ненаследствени промени, които продължават няколко поколения, се наричат ​​дългосрочни модификации) .

Получените мутантни форми или директно пораждат нов сорт (например домати джуджета с жълти или оранжеви плодове), или се използват в по-нататъшна селекционна работа.

Въпреки това, използването на индуцирани мутации в развъждането все още е ограничено, тъй като мутациите водят до унищожаване на исторически установени генетични комплекси. При животните мутациите почти винаги водят до намалена жизнеспособност и/или безплодие. Няколко изключения включват копринената буба, с която е извършена интензивна развъдна работа с помощта на авто- и алополиплоиди (B.L. Astaurov, V.A. Strunnikov).

Соматични мутации. В резултат на индуцирана мутагенеза често се получават частично мутантни растения (химерни организми). В този случай говорим за соматични (бъбречни) мутации. Много сортове овощни растения, грозде и картофи са соматични мутанти. Тези сортове запазват свойствата си, ако се възпроизвеждат вегетативно, например чрез присаждане на пъпки (резници), третирани с мутагени, в короната на немутантни растения; По този начин например се размножават портокали без семки.

Полиплоидия. Както е известно, терминът "полиплоидия" се използва за означаване на голямо разнообразие от явления, свързани с промени в броя на хромозомите в клетките.

Автополиплоидия представлява множество повторения на един и същи хромозомен набор (геном) в клетка. Автополиплоидията често е придружена от увеличаване на размера на клетките, поленовите зърна и общия размер на организмите. Например триплоидната трепетлика достига гигантски размери, издръжлива е и дървесината й е устойчива на гниене. Сред култивираните растения са широко разпространени както триплоидите (банани, чай, захарно цвекло), така и тетраплоидите (ръж, детелина, елда, царевица, грозде, както и ягоди, ябълкови дървета, дини). Някои полиплоидни сортове (ягоди, ябълки, дини) са представени както от триплоиди, така и от тетраплоиди. Автополиплоидите се характеризират с повишено съдържание на захар и повишено съдържание на витамини. Положителните ефекти на полиплоидията са свързани с увеличаване на броя на копията на същия ген в клетките и съответно с увеличаване на дозата (концентрацията) на ензимите. По правило автополиплоидите са по-малко плодородни в сравнение с диплоидите, но намаляването на плодовитостта обикновено е повече от компенсирано от увеличаване на размера на плода (ябълка, круша, грозде) или повишено съдържание на определени вещества (захари, витамини ). В същото време в някои случаи полиплоидията води до инхибиране на физиологичните процеси, особено при много високи нива на плоидност. Например, пшеница с 84 хромозоми е по-малко продуктивна от пшеница с 42 хромозоми.

Алополиплоидия – Това е комбинацията от различни набори от хромозоми (геноми) в една клетка. Алополиплоидите често се получават чрез далечна хибридизация, тоест чрез кръстосване на организми, принадлежащи към различни видове. Такива хибриди обикновено са стерилни (образно се наричат ​​„растителни мулета“), но чрез удвояване на броя на хромозомите в клетките може да се възстанови тяхната плодовитост (фертилност). По този начин са получени хибриди от пшеница и ръж (тритикале), череша и трънка, черница и мандарина.

Полиплоидията в развъждането се използва за постигане на следните цели:

Получаване на високопродуктивни форми, които могат да бъдат директно въведени в производството или използвани като материал за по-нататъшна селекция;

Възстановяване на плодовитостта при междувидови хибриди;

Прехвърляне на хаплоидни форми на диплоидно ниво.

При експериментални условия образуването на полиплоидни клетки може да бъде причинено от излагане на екстремни температури: ниски (0...+8 °C) или високи (+38...+45 °C), както и от третиране на организми или техните части (цветя, семена или разсад на растения, яйца или животински ембриони) митотични отрови. Към митотичните отрови спадат: колхицин (алкалоид от есенния минзухар – известно декоративно растение), хлороформ, хлоралхидрат, винбластин, аценафтен и др.

Изборе наука за създаване на нови и подобряване на съществуващи породи животни, сортове растения и щамове микроорганизми. Изборът се основава на методи като напр хибридизация и селекция. Теоретичната основа на селекцията е генетиката. Развитието на селекцията трябва да се основава на законите на генетиката като наука за наследствеността и променливостта, тъй като свойствата на живите организми се определят от техния генотип и са обект на наследствена и модификационна променливост. Генетиката е тази, която проправя пътя за ефективно управление на наследствеността и изменчивостта на организмите. В същото време селекцията се основава и на постиженията на други науки:

• таксономия и география на растенията и животните,
• цитология,
• ембриология,
• биология на индивидуалното развитие,
• молекулярна биология,
• физиология и биохимия.

Бързото развитие на тези области на природните науки разкрива напълно нови перспективи. Още днес генетиката е достигнала нивото на целенасочен дизайн на организми с желани характеристики и свойства. Генетиката играе решаваща роля при решаването на почти всички проблеми на развъждането. Помага рационално, въз основа на законите на наследствеността и променливостта, да се планира процесът на селекция, като се вземат предвид характеристиките на наследяване на всеки конкретен признак.

За успешно решаване на проблемите, пред които е изправена селекцията, академик Н.И. Вавилов подчерта значението:

• изучаване на сортовото, видовото и родовото разнообразие на културите;
• изучаване на наследствената изменчивост;
• влиянието на околната среда върху развитието на признаци, представляващи интерес за развъдчика;
• познаване на моделите на наследяване на признаци по време на хибридизация;
• характеристики на селекционния процес за само- или кръстосани опрашители;
• стратегии за изкуствен подбор.

Породи, сортове, сортове- изкуствено създадени от човека популации от организми с наследствено фиксирани характеристики:

• производителност,
• морфологичен,
• физиологични признаци.

Всяка порода животни, сортове растения, щамове на микроорганизми са адаптирани към определени условия, поради което във всяка зона на нашата страна има специализирани станции за тестване на сортове и развъдни ферми за сравняване и тестване на нови сортове и породи. Развъдна работазапочва с избора на изходен материал, който може да се използва като култивирани и диви форми на растения.

В съвременната селекция се използват следните основни видове и методи за получаване на изходен материал.

Естествени популации.Този вид изходен материал включва диви форми, местни сортове културни растения, популации и образци, представени в световната колекция от селскостопански растения VIR.

Хибридни популациисъздадени в резултат на кръстосване на сортове и форми в рамките на един вид (вътрешновидови) и получени в резултат на кръстосване на различни видове и родове растения (междувидови и междуродови).

Самоопрашени линии (инкубирани линии). При кръстосано опрашващите се растения важен източник на изходен материал са самоопрашващите се линии, получени чрез многократно принудително самоопрашване. Най-добрите линии се кръстосват една с друга или със сортове и получените семена се използват в продължение на една година за отглеждане на хетеротични хибриди. Хибридите, създадени на базата на самоопрашени линии, за разлика от конвенционалните хибридни сортове, се нуждаят възпроизвеждат ежегодно.

Изкуствени мутации и полиплоидни форми. Този вид изходен материал се получава чрез излагане на растенията на различни видоверадиация, температура, химикалии други мутагенни агенти.

Във Всесъюзния институт по растениевъдство N.I. Вавилов събра колекция от сортове култивирани растения и техните диви предци от цялото земно кълбо, която в момента се попълва и е в основата на работата по селекцията на всяка култура. Най-богати по отношение на броя на културите са древните центрове на цивилизацията. Именно там се е зародила най-ранната земеделска култура, а изкуственият подбор и селекция на растенията се извършват от по-дълъг период от време.

Класическите методи за отглеждане на растения бяха и остават хибридизация и селекция.Има две основни форми на изкуствен подбор: масов и индивидуален.

Масова селекцияизползвани при селекцията на кръстосано опрашващи се растения (ръж, царевица, слънчоглед). В този случай сортът е популация, състояща се от хетерозиготни индивиди и всяко семе има уникален генотип. С помощта на масовата селекция се запазват и подобряват сортовите качества, но резултатите от селекцията са нестабилни поради произволно кръстосано опрашване.

Индивидуален подборизползвани при селекцията на самоопрашващи се растения (пшеница, ечемик, грах). В този случай потомството запазва характеристиките на родителската форма, е хомозиготно и се нарича чиста линия. Чистата линия е потомството на един хомозиготен самоопрашващ се индивид. Тъй като мутационните процеси протичат постоянно, в природата практически няма абсолютно хомозиготни индивиди.

Естествен подбор. Този тип селекция играе решаваща роля при селекцията. Всяко растение се влияе от комплекс от фактори на околната среда по време на живота си и трябва да бъде устойчиво на вредители и болести и адаптирано към определен температурен и воден режим.

Хибридизация- процесът на образуване или производство на хибриди, който се основава на комбинацията от генетичен материал от различни клетки в една клетка. Може да се извърши в рамките на един вид (вътрешновидова хибридизация) и между различни систематични групи (дистанционна хибридизация, при която се комбинират различни геноми). Първото поколение хибриди често се характеризира с хетерозис, който се изразява в по-добра приспособимост, по-голяма плодовитост и жизнеспособност на организмите. При далечна хибридизация хибридите често са стерилни. Най-често срещаните в растениевъдството метод за хибридизиране на форми или сортовев рамките на един вид. По този метод са създадени повечето съвременни сортове селскостопански растения.

Дистанционна хибридизация- по-сложен и отнемащ време метод за получаване на хибриди. Основната пречка за получаване на отдалечени хибриди е несъвместимостта на зародишните клетки на кръстосаните двойки и стерилността на хибридите от първото и следващите поколения. Дистанционната хибридизация е кръстосването на растения, принадлежащи към различни видове. Отдалечените хибриди обикновено са стерилни, тъй като имат мейоза(два хаплоидни комплекта хромозоми от различни видове не могат да се конюгират) и следователно не се образуват гамети.

Хетерозис(„хибридна жизненост“) е явление, при което хибридите превъзхождат своите родителски форми по редица признаци и свойства. Хетерозисът е характерен за хибридите от първо поколение, като първото хибридно поколение дава увеличение на добива до 30%. В следващите поколения ефектът му отслабва и изчезва. Хетерозисният ефект се обяснява с две основни хипотези. Хипотеза за доминиранепредполага, че ефектът от хетерозиса зависи от броя на доминиращите гени в хомозиготно или хетерозиготно състояние. Колкото повече гени са в доминантно състояние в един генотип, толкова по-голям е ефектът от хетерозиса.

Хипотеза за свръхдоминиранеобяснява явлението хетерозис с ефекта на свръхдоминиране. Свръхдоминация- тип взаимодействие алелни гени, при които хетерозиготите превъзхождат по своите характеристики (по тегло и продуктивност) съответните хомозиготи. Започвайки от второ поколение, хетерозисът избледнява, тъй като някои гени стават хомозиготни.

Кръстосано опрашванесамоопрашители прави възможно комбинирането на свойствата на различни сортове. Например, когато развъждате пшеница, процедирайте по следния начин. Отстраняват се прашниците на цветовете на растение от един сорт, до него в съд с вода се поставя растение от друг сорт, а растенията от двата сорта се покриват с общ изолатор. В резултат на това се получават хибридни семена, които съчетават характеристиките на различни сортове, желани от селекционера.

Метод за получаване на полиплоиди.Полиплоидните растения имат по-голяма маса вегетативни органи и по-големи плодове и семена. Много култури са естествени полиплоиди: пшеница, картофи; отгледани са сортове полиплоидна елда и захарно цвекло. Наричат ​​се видове, при които един и същи геном се умножава многократно автополиплоиди. Класическият начин за получаване на полиплоиди е третирането на разсад с колхицин. Това вещество блокира образуването на микротубули на вретено по време на митоза, наборът от хромозоми в клетките се удвоява и клетките стават тетраплоидни.

Използване на соматични мутации. Соматичните мутации се използват за селекция на вегетативно размножени растения. И.В. използва това в работата си. Мичурин. Като се използва вегетативно размножаваневъзможно е да се запази полезна соматична мутация. В допълнение, само чрез вегетативно размножаване се запазват свойствата на много сортове овощни и ягодоплодни култури.

Експериментална мутагенеза. Въз основа на откриването на ефектите от различни лъчения за получаване на мутации и използването на химически мутагени. Мутагените позволяват получаването на широк спектър от различни мутации. Днес в света са създадени повече от хиляда разновидности, произлизащи от отделни мутантни растения, получени след излагане на мутагени.

Методи за отглеждане на растения, предложени от I.V. Мичурин. Използвайки метода на наставника I.V. Мичурин се стреми да промени свойствата на хибрида в желаната посока. Например, ако хибридът трябва да бъде подобрен вкусови качества, в короната му са присадени резници от родителски организъм с добър вкус или върху подложка е присадено хибридно растение, към което е необходимо да се променят качествата на хибрида. И.В. Мичурин посочи възможността за контролиране на доминирането на определени признаци по време на развитието на хибрид. За да направите това на ранни стадииразвитието изисква излагане на определени външни фактори. Например, ако се отглеждат хибриди открит терен, на бедни почви тяхната устойчивост на замръзване се увеличава.

При растенията се осъществява чрез принудително самоопрашване на кръстосано опрашващи се форми ( инкубация). При животните това е кръстосването на индивиди, които имат близка степен на родство и следователно генетично сходство. Инбридингът се използва за получаване на чисти или хомозиготни линии. Сами по себе си тези линии нямат селективна стойност, тъй като инбридингът е придружен от депресия на развитието. Отрицателният ефект от инбридинга се обяснява с прехода на много вредни рецесивни гени към хомозиготно състояние. Подобно явление се наблюдава по-специално при хората по време на кръвно-родствени бракове, въз основа на което те са забранени. В същото време в природата има видове растения и животни, за които автогамията е норма (пшеница, ечемик, грах, боб), което може да се обясни само като се приеме, че те имат механизъм, който предотвратява освобождаването на вредни комбинации от гени.

В развъждането инбредните линии на растения и животни се използват широко за получаване на междулинейни хибриди. Такива хибриди имат изразен хетерозис, включително по отношение на генеративната сфера. По-конкретно, по този начин се получават хибридни семена от царевица, с които се засяват по-голямата част от световните площи, предназначени за тази култура.

Въз основа на инкубация от известния саратовски селекционер E.M. Plachek, е създаден изключителен сорт слънчоглед Саратовски 169.

Обратното на инбридинга е аутбридинг- несвързано кръстосване на организми. Наред с междупородните и междусортовите кръстосвания включва и вътрешнопородни и вътрешносортови кръстосвания, ако родителите не са имали общи предци в 4-6 поколения. Това е най-често срещаният тип кръстоски, тъй като хибридите са по-жизнеспособни и устойчиви на вредни ефекти, т.е. проявяват различна степен на хетерозис. Феноменът на хетерозис е описан за първи път от изключителния немски хибридизатор от 18 век. I. Koelreuter. Естеството на това явление обаче все още не е напълно разбрано. Смята се, че хетерозисът се дължи на предимството на хетерозиготното състояние за много гени, както и Голям бройблагоприятни доминантни алели и техните взаимодействия.

Важен момент, усложняващ използването на хетерозис в развъждането, е неговото отслабване в следващите поколения. В тази връзка животновъдите са изправени пред задачата да разработят начини за консолидиране на хетерозиса в хибридите. Генетиката смята, че един от тях е прехвърлянето на хибридни растения към апомиктичен метод на възпроизвеждане.

Друг вид кръстосване, който се използва в развъждането е далечна хибридизация. Това включва кръстоски между сортове, видове и родове. Кръстосването на генетично отдалечени форми е трудно поради тяхната несъвместимост, която може да се прояви на различни нива. Например, при растенията по време на далечна хибридизация може да няма растеж на цветен прашец на стигмата; при животните пречка може да бъде несъответствие във времето на възпроизвеждане или разлики в структурата на репродуктивните органи. Въпреки това, въпреки съществуването на бариери, междувидовата хибридизация се среща както в природата, така и в експеримента. За да се преодолее невъзможността за кръстосване на видовете, животновъдите разработват специални методи. Например, хибриди между царевица и нейния апомиктичен див роднина, трипсакум, се получават чрез скъсяване на царевичните близалца до дължината на поленовите тръбички на трипсакум. По време на далечна хибридизация на плодове I.V. Мичурин разработи методи за преодоляване на непроходимостта, като метода на предварителното вегетативно сближаване (присаждане), медиаторния метод, опрашването със смес от цветен прашец от различни видове и др. Например, за да се получи хибрид от праскова със студоустойчиви Монголски бадем, той за първи път кръстоса бадемите с полукултивираната праскова Давид. След като получи хибриден посредник, той го кръстоса с праскова.

През 20-те години ХХ век в Изследователския институт по земеделие на Югоизтока в Саратов G.K. Майстер произвежда първите пшенично-ръжени хибриди, които се засяват на доста големи площи. Тук изключителният селекционер A.P. Шехурдин, въз основа на кръстосването на мека и твърда пшеница, получи висококачествени сортове мека пшеница Sarrubra и Sarroza, които послужиха като донори на гени за други прекрасни сортове и бяха култивирани в района на Волга на огромни площи. През 1930 г. Н.В. Цицин е първият в света, който кръстосва пшеница с житна трева и скоро С.М. Верушкин получи хибриди между пшеница и елимус. Още в средата на 30-те години. Саратовските учени станаха лидери в областта на отглеждането на пшеница и слънчоглед у нас. И в момента стотици хиляди хектари са засети със сортове пшеница и слънчоглед, отглеждани от саратовски животновъди. Създаден от N.N. Сортът Салтиков от твърда зимна пшеница Янтар от региона на Волга беше награден със златни и сребърни медали на Всеруския изложбен център.

По метода на дистанционна хибридизация V различни страниПолучени са устойчиви на болести и вредители сортове картофи, тютюн, памук и захарна тръстика.

Отрицателен аспект на отдалечената хибридизация е частичната или пълната стерилност на отдалечените хибриди, причинена главно от мейотични нарушения по време на образуването на зародишни клетки. Смущения могат да се появят както при съвпадение, така и при разминаване на броя на хромозомите в оригиналните форми. В първия случай причината за нарушенията е липсата на хомология на хромозомните комплекти и нарушение на процеса на конюгация, във втория тази причина се допълва от образуването на гамети с небалансиран брой хромозоми. Дори ако такива гамети са жизнеспособни, тогава тяхното сливане произвежда анеуплоиди в потомството, които често се оказват нежизнеспособни и се елиминират. Например, при кръстосване на 28-хромозомни и 42-хромозомни видове пшеница се образуват хибриди с 35 хромозоми. При F2 хибридите броят на хромозомите варира от 28 до 42. В следващите поколения растенията с небалансиран брой постепенно се елиминират и в крайна сметка остават само две групи с родителски кариотипове.

При далечна хибридизация, по време на образуването на хибриди, възниква процес на формиране: образуват се хибридни форми с нови характеристики. Например, в потомството на житно-житни хибриди се появяват многоцветни форми, разклонени уши и т. н. Тези форми, като правило, са генетично нестабилни и стабилизирането им изисква дълъг период от време. Отдалечената хибридизация обаче позволява на животновъдите да решават проблеми, които не могат да бъдат решени с други методи. Например, всички сортове картофи са силно засегнати от различни болести и вредители. Възможно е да се получат устойчиви сортове само чрез заемане на това свойство от диви видове.

Задължителен етап от всеки процес на селекция, включително използването на метода на хибридизация, е селекция, с помощта на които селекционерът консолидира характеристиките, необходими за създаване на нов сорт или порода.

Чарлз Дарвин разграничава два вида изкуствен подбор: несъзнателен и методичен. В продължение на много хилядолетия хората са подбирали несъзнателно, избирайки най-добрите екземпляри от растения и животни за черти, които ги интересуват. Благодарение на тази селекция са създадени всички култивирани растения.

При методичен подбор човек предварително си поставя за цел кои характеристики и в каква посока ще промени. Тази форма на селекция започва да се използва от края на 18 век. и постигна изключителни резултати в подобряването на домашните животни и култивираните растения.

Подборът може да бъде масов или индивидуален. Масова селекция- по-прости и по-достъпни. При масовата селекция едновременно се избират голям брой индивиди в популация с желан признак, а останалите се изхвърлят. При растенията семената на всички избрани индивиди се комбинират и засяват в една област. Масовият подбор може да бъде единичен или многократен, което се определя преди всичко от метода на опрашване на растенията: при кръстоски селекцията обикновено се извършва в продължение на няколко поколения, докато се постигне хомогенност на потомството. Понякога селекцията продължава непрекъснато, за да се избегне загубата на ценни черти. Създаден чрез масова селекция голям бройстари сортове селскостопански растения, например сортът елда Богатир, създаден в началото на ХХ век и сега остава един от най-добрите от тази култура.

Метод на индивидуален подборпо-сложни и отнемащи време, но много по-ефективни. Чрез индивидуална селекция от един единствен елитен екземпляр се създава нов сорт. Методът включва селекция в потомството на това растение в продължение на няколко поколения, което прави процедурата за създаване на сорт много дълга.

Индивидуалният подбор намира широко приложение в животновъдството. В този случай се използва методът за проверка на бащата по потомство, при който генетичната стойност на бащата се определя въз основа на качеството на потомството. Например, качеството на производителите се оценява въз основа на продуктивността на техните дъщери. Друг метод за оценка се нарича sibselection. В този случай оценката се прави въз основа на производителността на свързани лица - братя и сестри.

Най-ефективната селекция ще бъде тази, проведена на фона на среда, която максимално разкрива наследствените възможности на организма. Невъзможно е да се избере устойчивост на суша по време влажен климат. Често селекцията се извършва специално при изкуствено създадени екстремни условия, т.е. на провокативен фон.

Селекция и хибридизацияса традиционни методиселекции, които играят основна роля в развъдните схеми за дълго време. Въпреки това, успешното развитие на генетиката през ХХ век. доведе до значително обогатяване на арсенала от методи за размножаване. По-специално, такива генетични явления като полиплоидия, хаплоидия, цитоплазмен мъжки стерилитет (CMS).

АвтополиплоидиВ много култури, например ръж, детелина, мента, ряпа, те се използват като изходен материал за създаване на нови сортове. В ГДР и Швеция през първата половина на ХХ век. Получени са тетраплоидни късостъблени сортове ръж, които имат по-едри зърна в сравнение с диплоидните сортове. Академик Н.В. Цицин създаде тетраплоидна разклонена ръж, която има висока продуктивност. В.В. Сахаров и А.Р. Жебрак получи едросеменни тетраплоидни форми на елда с високо съдържание на нектар.

Базиран полиплоидияНай-големи резултати са постигнати при селекцията на захарното цвекло. Създадени са хибридни триплоидни сортове, които съчетават високи добиви с повишено съдържание на захар в кореноплодите. Същевременно са създадени високопродуктивни тетраплоидни сортове и хибриди на захарно и кръмно цвекло. Японският генетик Г. Кихара, чрез кръстосване на тетраплоидни и диплоидни форми на диня, получи диня без семена, характеризираща се с висок добив и отличен вкус.

Друга форма на полиплоидия е намерила приложение в селекцията на редица растения - алополиплоидия. Алополиплоидите са междувидови хибриди, при което наборът от хромозоми се удвоява или повече. Когато диплоидният набор от хромозоми на хибрид, получен от кръстосването на два различни вида или рода, се удвои, се образуват плодородни тетраплоиди, които се наричат ​​амфидиплоиди. Характеризират се с изразен хетерозис, който се запазва и в следващите поколения. По-специално, една нова зърнена култура, тритикале, е амфидиплоид. Получено е от В.Е. Писарев чрез кръстосване на мека зимна пшеница (2 н= 42) със зимна ръж (2 н= 14). За да се удвои наборът от хромозоми в междуродов 28-хромозомен хибрид, растенията бяха третирани с колхицин, клетъчна отрова, която блокира сегрегацията на хромозомите в мейозата. Получените 56-хромозомни тритикале амфидиплоиди се характеризират с високо съдържание на протеин и лизин, големи уши, бърз растеж, повишена устойчивост на болести и зимна издръжливост. 42-хромозомното тритикале е с още по-голяма развъдна стойност. Те са още по-продуктивни и устойчиви на вредни влияния.

Използването на колхицин за изкуствено производство на полиплоиди доведе до истинска революция в областта на експерименталната полиплоидия. С негова помощ са получени триплоидни и тетраплоидни форми в повече от 500 вида растения. Някои дози йонизиращо лъчение имат и полиплоидизиращ ефект.

Използването на явлението хаплоидия откри големи перспективи в развитието на технологиите за бързо създаванехомозиготни линии чрез удвояване на набора от хромозоми в хаплоидите. Честотата на спонтанната хаплоидия при растенията е много ниска (при царевицата - един хаплоид на хиляда диплоиди) и затова са разработени методи за масово производство на хаплоиди. Един от тях е производството на хаплоиди чрез култура на прашници. Прашниците на етап микроспори се засаждат върху изкуствена хранителна среда, съдържаща стимуланти на растежа - цитокинини и ауксини. От микроспорите се образуват ембриоподобни структури - ембриоиди с хаплоиден брой хромозоми. От тях впоследствие се развиват разсад, който след трансплантация произвежда нова среданормални хаплоидни растения. Понякога развитието е придружено от образуване на калус с огнища на морфогенеза. След трансплантация в оптимална среда от тях също се образуват ембриоиди и разсад, които растат в нормални хаплоидни растения.

Чрез създаване на хомозиготни диплоидни линии от хаплоиди и тяхното кръстосване са получени ценни хибридни сортове царевица, пшеница, ечемик, рапица, тютюн и други култури. Използването на хаплоиди позволява да се намали времето, необходимо за създаване на хомозиготни линии с 2-3 пъти.

В схемите за развъждане за производство на хибридни семена от царевица, пшеница и редица други култури се използва феноменът CMS, което позволява да се опрости и намали цената на този процес, т.к. Ръчната процедура на кастрация на мъжки съцветия при получаване на F 1 хибриди беше премахната.

Използването на най-новите постижения в генетиката и създаването на ефективни технологии направи възможно многократно увеличаване на продуктивността на култивираните сортове растения. През 70-те години Появява се терминът „зелена революция“, който отразява значителния скок в производителността на най-важните земеделски култури, постигнат с помощта на нови технологии. Според изчисленията на икономистите приносът на генетичните методи за увеличаването на добива е 50%. Останалото идва от използването на подобрени техники за обработка на земята и напредъка в агрохимията. Въвеждането на сложни технологии доведе до широкомащабно отглеждане на определени видове от ограничен брой култури. Това предизвика проблеми, свързани с болести и епидемии в резултат на увреждане на растенията от различни вредители. Именно устойчивостта на растенията към тези вредни фактори заема челно място в списъка на признаците за селекция.