Результаты и особенности селекционной работы

Селекция животных: особенности и методы отбора, виды изменчивости, современные достижения

Человек ведет непрерывный отбор домашних животных, оставляя лучших, более отвечающих своим требованиям (экономическим, эстетическим и др.), используя в потребительских целях менее ценных. Так появилась селекция животных, которая первоначально была бессознательный, а затем постепенно стала принимать характер примитивного методического отбора.

Происхождение домашних животных

Все домашние животные произошли от диких предков. Прежде других животных в середине каменного века была одомашнена собака; предками ее являются волк и, возможно, шакал.

В конце каменного века одомашнены свинья, овца, коза, крупный рогатый скот, позднее — лошадь. Свиньи происходят от диких европейских и азиатских кабанов, овцы — от диких европейских овец, козы — от винторогого козла, крупный рогатый скот — от тура, лошадь — от тарпана и лошади Пржевальского.

Особенности селекции

Благодаря отбору в течение тысячелетий сформировались многочисленные местные породы, приспособленные к специфическим условиям различных территорий обитания человека и его потребностям. В настоящее время при выведении новых и улучшении существующих пород домашних животных селекционеры пользуются в принципе теми же методами, что и в растениеводстве.

Но селекция животных имеет ряд особенностей:

Размножаются половым путем, потому каждая порода является сложной гетерозиготной системой;
оценивают качества самцов, которые у них нельзя проверить внешне (яйценоскость, жирномолочность), по потомству и родителях;
у некоторых видов половое созревание наступает достаточно поздно;
рождается немногочисленное потомство.

Большое значение имеет подбор производителей по хозяйственно ценным признакам и экстерьеру животных. Экстерьер — совокупность фенотипических признаков животных. Принимается во внимание телосложение и соотношение размеров частей тела. Учет экстерьера важен потому, что организм представляет единое целое. Функции организма, его продуктивность тесно связаны со строением тела.

При селекции лошадей, свиней, овец, мясных пород крупного рогатого скота производители оцениваются по фенотипу (экстерьеру) и по качеству происходящего от них потомства.

При селекции крупного рогатого скота молочных пород отбор проводится в три этапа. Предварительный отбор быков основывается на сведениях о молочности матерей, бабок, сестер и признаках экстерьера. Затем оценивают быков по продуктивности потомства.

Наконец, производителей, выявленных как лучших, скрещивают с дочерьми, чтобы выяснить, не являются ли они носителями летальных и других нежелательных генов. Для получения большего потомства от наиболее ценных производителей используется искусственное осеменение.

Современные достижения

В селекции животных используется широкий спектр методов выведения ценных пород. Применяются старые способы, проверенные испытаниями, и новые, разработанные в 20 ст.. Новейшим и перспективным считается клеточная инженерия. В основе лежит передача наследственной информации через соматические клетки. Зоотехники выращивают клонов, которые могли бы стать точной копией предка, с набором соответствующих качеств. В 1997 году, ученым удалось с помощью клонирования вырастить овечку Долли, и несколько других животных.

Цигайская овца

Селекция животных помогла получить ряд ценных пород, их примеры:

Цигайская овца — имеет высокую плодовитость и приноситпримерно 100л молока за четыре месяца;
чёрно-пёстрый вид крупного рогатого скота — дает до 5 тонн молока в год (жирность — 3,6-3,8%);
асканийская овца — отличается быстрым ростом (за полтора года достигает размеров взрослой особи). Настриг шерсти достигает 20-30кг с одного барана.

Виды изменчивости в селекции животных

Изменчивость — различия, которые возникают между представителями одного или разных видов, прародителями и потомством, под воздействием генотипа и окружающей среды.

Выделяют два вида изменчивости:

наследственная — проявляется как изменение генетической информации потомков.
ненаследственная — проявляется изменением фенотипа под влиянием внешних факторов.

Наследственная изменчивость делится на мутационную и комбинативную.

Наследственная изменчивость

Мутационная изменчивость — возникает при воздействии на генетический материал мутагенных факторов. Они возникают спонтанно или в результате влияния температуры, радиации, химических веществ.

Комбинативная изменчивость — характеризуется особым сочетанием генов, которые переходят от родителей потомкам. Для получения новой породы изначально берут несколько пород, после скрещивания которых, в запланированной очередности, получают виды с желаемым набором генов.

Методы

Селекционеры используют следующие способы получения новых видов: внутрипородное разведение (инбридинг), межпородное скрещивание (аутбритинг), гетерозис, испытание производителей по потомству и искусственное осеменение.

Инбридинг (близкородственное скрещивание) — в селекции животных применяют с целью сохранения и улучшения качеств породы. На практике проводится отбор лучших по производительности видов, и выбраковка не соответствующих требованиям пород.

Для инбридинга подбирают пары для скрещивания с тесными родственными связями: братья и сестры, родители и их потомство. Так получают гомозиготные виды, обладающие ценными качествами. Недостаток метода заключается в ослаблении животных, ухудшении адаптивных возможностей и устойчивости к заболеваниям.

Аутбритинг — неродственное скрещивание животных, относящихся к разным породам и видам. Этот способ скрещивания приводит к гетерозису. Цель метода – создание новых пород, которые поддаются в дальнейшем строгому отбору.

С помощью аутбритинга получена немецкая овчарка, которая используется во всех видах служб, отлично сложенная, легко поддается дрессировке.

Гетерозис — наблюдается при скрещивании представителей разных пород в первом поколении. Полученные животные имеют ряд преимуществ по сравнению с родительскими формами. Быстрее растут, дают больше молока или мяса. К примеру, после скрещивания 2 мясных видов кур получают бройлерных кур, способных эффективно набирать массу.

Испытание производителей по потомству — выбирают самцов у которых не проявляются определенные качества и скрещивают их с дочерями. Так проводится оценка качества полученного потомства в сравнении с материнскими.

Искусственное осеменение — метод применяют для оплодотворения самок семенем самых производительных самцов. Половые клетки сохраняют жизнеспособность при низкой температуре длительное время.

Источник

Селекция

Селекция (лат. selectio — выбирать) — наука и отрасль практической деятельности, направленная на создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающих полезными для человека свойствами.

Этими полезными свойствами могут быть размер и форма плодов, урожайность, удойность у коров, устойчивость к факторам внешней среды (к засушливому климату, к морозу).

Основы селекции

В основе селекции лежит способность генотипа живых организмов к изменениям, что происходит главным образом за счет комбинативной и мутационной изменчивости. В процессе селекции происходит искусственный отбор организмов с полезными для человека свойствами и их размножение.

В результате множества последовательных скрещиваний, в конце концов, селекционерам удается достичь желаемой цели: вывести гибридов с нужными признаками.

Мутационная изменчивость существует благодаря мутациям — случайным ненаправленным изменениям генотипа. Благодаря мутациям, к примеру, возник безалкалоидный сорт люпина. И.В. Мичуриным на яблоне сорта Антоновка Могилевская были обнаружены необычайно крупные плоды, ветвь с которым послужила для появления нового сорта — Антоновки шестистограммовой. Эти плоды — результат произошедшей в естественных условиях мутации соматических клеток.

«Сколько ждать этой естественной мутации?» — спросите вы. Может один день, а может и 100, и 10000 лет — всем властвует случайность. На наш век может не выпасть удача, а мы такого допустить не можем! 🙂

Именно по этой причине в селекции растений часто используются искусственно вызванные мутации — авто- и аллополиплоидию.

Автополиплоидия

Автополиплоидия — кратное (4n,6n,8n) увеличение исходного набора хромосом, который характерен для особей вида.

Автополиплоидия возникает в результате обработки почек колхицином, который нарушает образование нитей веретена деления, и, соответственно, нарушает расхождение хромосом в мейозе, в результате чего набор хромосом в половых клетках (гаметах) оказывается удвоенным. Таким способом получают полиплоиды — сорта растений, обладающие повышенной урожайностью.

Существуют различные тетраплоидные сорта свеклы, мака, кукурузы и других сельскохозяйственных культур, которые отличаются большими размерами плодов.

Аллополиплоидия

Аллополиплоидия (греч. állos — другой и polýploos — многократный) — соединение в клетках организма хромосомного набора от разных видов или родов, в результате которого образуется гибридная зигота.

Благодаря аллополиплоидии получают новые сорта растений. Наиболее известным примером является гибрид ржи и пшеницы — тритикале. Некоторые межвидовые гибриды табака обладают повышенной устойчивостью к возбудителям заболеваний мучнистой росы, табачной мозаики.

В рамках биотехнологии разработаны методы, с помощью которых стало возможным создание бактерий, синтезирующих полезные для человека белки, многие из которых используются как лекарства: аминокислоты, антибиотики, инсулин.

Скрещивание особей в селекции

Каждое скрещивание как сдача новых карт: может повезет, а может и нет. Вполне возможно, что особь унаследует полезные признаки от родителей и сможет передать их своим потомкам, всегда есть и шанс того, что появятся новые полезные для человека признаки, равно как и шанс, что ничего полезного из проводимого скрещивания не выйдет.

Близкородственное скрещивание в течение нескольких поколений приводит к переходу генов в гомозиготное состояние, вследствие чего потомство ослабевает и становится более подвержено наследственным заболеваниям.

Замечу, что под инбридингом подразумевают близкородственное скрещивание животных. Для самоопыления у растений существует иной термин — инцухт.

В селекции инбридинг применяют для выведения чистых линий (гомозиготных особей — aa, AA, bb, BB), которые используются, например, для анализирующего скрещивания. Инбридинг использовался при выведении абсолютно всех пород животных, и в настоящее время активно используется в питомниках для выведения нужных пород животных (кошек, собак и т.д.)

Аутбридинг заключается в скрещивании неродственных особей, которые могут принадлежать к одному сорту, породе, виду или роду. Аутбридинг ведет к явлению гетерозиса — получения гетерозисных форм, которые превосходят родительских особей по ряду признаков.

Гетерозис — явление увеличения жизнеспособности особей у гибридов, которые получены при скрещивании двух чистых линий. Такой эффект связан с переходом генов в гетерозиготное состояние, что повышает выживаемость организмов, плодовитость, и множество других полезных свойств.

Применение отдаленной гибридизации заключается в скрещивании особей, принадлежащих к разным родам и видам. Такие особи обладают крайне полезными для человека свойствами, но часто бесплодны (стерильны).

Известным примером отдаленной гибридизации является мул — гибрид осла (самца) и лошади (самки). Отличаются большой выносливостью и работоспособностью, живут до 40 лет, обладают хорошим иммунитетом к заболеваниям, не требовательны в корме и уходе.

Обратный пример: гибрид ослицы (самки) и жеребца (самца) — лошак. Встречаются гораздо реже по сравнению с мулом, так как обладают меньшей выносливостью и работоспособностью. В большинстве случаев бесплодны.

Отбор в селекции

Отбор в селекции осуществляет человек с единственной целью: размножить особей с нужными и полезными признаками, свойствами. Очевидно, что такой отбор называется искусственным, в противовес естественному отбору, главный критерий которого — приспособленность.

Отбор организмов исключительно на основе внешних данных (фенотипа). Основным критерием для человека служит проявление признака: размер плодов, цвет лепестков, цвет листьев и т.д. Этот вид отбора характеризуется массовостью и быстротой.

В результате массового отбора формируется группа особей, которые обладают нужными и полезными для человека признаками. В дальнейшем они подвергаются размножению.

Выборочный отбор и сохранение особей с ценными для человека признаками. В ходе индивидуального отбора оценивается не только фенотип, но и генотип, вследствие чего данный вид отбора занимает большее время, но оказывается более эффективен.

Индивидуальный отбор требует оценки потомства от выбранной особи в ряду поколений. Иногда подобный отбор применяют у самоопыляемых растений: пшеницы, ячменя — с целью получения чистых линий. Как было сказано ранее, чистые линии характеризуются гомозиготностью и являются исходным материалом для селекции.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Методы селекции — понятие, виды и основные характеристики

Методы селекции – различные составляющие искусственного отбора, направленные на формирование организмов с полезными для человека признаками. Данный вопрос изучается на уроках биологии в школе. Основные моменты и термины, необходимые для понимания темы, представлены ниже.

Что такое селекция

Это наука, которая разрабатывает методы выведения новых пород, сортов, штаммов, решает вопросы, связанные с анализом отдаленных результатов эффективности методов отбора.

Методы селекции включают в себя: отбор, гибридизацию, искусственный мутагенез и полиплоидию.

Отбор

Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора, их отличия и схожесть отражены в таблице.

Звено, осуществляющее отбор

Осуществляется под влиянием окружающей среды

Совершенствуются в процессе эволюции, наследственная передача

В роли материала выступает

Индивидуальный признак или признаки

Характеристики, не несущие ценности

Выбраковываются в процессе отбора

Выбраковываются в процессе борьбы за существование

Основные задачи, диктующие необходимость отбора

Сохранением свойств полезных человеку

Приспособлением растения, животного, микроорганизма к меняющимся условиям существования

Получение новых штаммов, сортов, пород

Проводимый индивидуально; проводимый массово;

При изменении внешних условий – движущий, при постоянных условиях направлен на сохранение и закрепление признака – стабилизирующий.

Массовый отбор сопровождается выделением организмов, интересующих человека по своим внешним фенотипическим параметрам. Генотип при этом не учитывается. Этот метод применяют издревле, что обусловлено сохранением генетической устойчивости пород и сортов на протяжении ряда лет. Это позволяет выводить сорта с высокой урожайностью.

Если отбор выполняют, учитывая влияние генотипа – совокупности генов одного организма, говорят об индивидуальном отборе. Фенотип здесь не учитывают, основное внимание здесь отводят проявлению признака в поколениях. Оценка по потомству – необходимый прием индивидуального отбора.

Гибридизация

Межвидовая

Проводят неродственное скрещивание. Здесь используют особей разных видов или сортов, с целью получения необходимого набора морфологических характеристик. Так создается новая популяция, сочетающая в себе лучшие качества обеих сторон. На основе данного метода возможно выведение новых видов, с улучшенными свойствами.

Существует отдаленная гибридизация, здесь организмы принадлежат к различным видам или родам. Такое скрещивание в ряде случаев может привести к бесплодному потомству. Пример мул – гибрид зебры и лошади.

Внутривидовая

Для закрепления полезных свойств применяют инбридинг. Последний подразумевает скрещивание представителей близкородственных линий, с наилучшими генотипами (их выявляют индивидуально). Такие организмы обладают родственными набором аллелей.

Гомологичные аллели приводят к гетерозису — явлению гибридной силы, проявляющемуся в дочерних линиях. Скрещивание родственных видов направлено на сохранение генотипа популяции, что необходимо для закрепления полезных признаков.

Полиплоидия

Явление полиплоидии в селекции характерно для растений. При этом происходит увеличение числа хромосом в два, три и более раз. Это количество или кратность носит название плоидности. Подвергаются последней как соматические, содержащие двойной набор хромосом, так и половые с одинарным. Причем гаплоидные клетки (одинарные) не имеют идентичной хромосомной пары по сравнению с соматическими (диплоидными).

Причины полиплоидии различны:

Изменение температурного режима.

Нарушение расхождения хромосом при митотическом и мейотическом делении. Например, вместо клетки, содержащей генетический материал от материнской и отцовской – диплоидной, формируется структура с тетраплоидным набором (содержащей хромосомы в удвоенном количестве).

Если число хромосом превышает исходное в три и более раз, говорят о геномных мутациях – эуплоидии. Участки, ответственные за передачу наследственной информации, могут кратно возрастать при скрещивании разных видов. Это аллополиплоидия. Последняя направлена на создание новых культур. Полиплоидные организмы обладают большей массой, объемом, но зачастую низкой плодовитостью.

Мутагенез

Метод, сопровождающийся изменением структуры генов организма в ходе мутагенного воздействия. Различают спонтанный и индуцированный, оба действуют, повреждая ДНК. Факторы, вносящие дефекты в генетический аппарат, носят определение мутагенов и ведут к мутациям (генным перестройкам).

Механизмы индукции: апуринизация, дезаминирование, образование тиминовых димеров.

Мутантов выбирают на основе мониторинга и фенотипических параметров. В первом случае селекционеры выполняют количественное исследование нового параметра среди организмов, оказавшихся влиянием мутагенного воздействия. При втором учитывают фенотип, развившийся вследствие воздействия мутагена: ауксотрофность, резистентность и др.

Методы селекции животных

Отбор, проводимый человеком среди животных, носит индивидуальный характер — массовый не подходит для контроля за фенотипом.

Активно применяют скрещивание: инбридинг, аутбридинг. В первом случае удается закрепить ценные характеристики, прослеживающиеся в поколении. Во втором — получить новые качества.

В современном мире расцветает генная инженерия. Это позволяет изменять структуру определенных генов. Однако генетическая коррекция данным методом требует дорогостоящего оборудования.

Методы селекции растений

Здесь применяются индивидуальный и массовый отбор, межлинейная гибридизация, полиплоидия, мутагенез.

Последний позволяет получать улучшенные сорта растений, более крупные семена, сорта с высокой плодовитостью и устойчивостью к перепадам температур, и многое другое.

Источник

Селекция как наука о модификации пород живых организмов #55

Теоретической основой селекции является генетика. Породой, сортом, штаммом называют популяцию организмов, искусственно созданную человеком и характеризующуюся определенными наследственными особенностями. Все особи внутри сорта, породы, штаммы имеют сходную наследственную организацию, внешние признаки и однотипную реакцию на влияние факторов внешней среды. Например, молочные породы крупного рогатого скота отличаются величиной удоя, процентом жирности и содержанием белка в молоке.

Основными задачами современной селекции являются:

повышение урожайности сортов культурных растений, увеличение продуктивности пород домашних животных и штаммов микроорганизмов;
улучшение качества продукции (технологические свойства льна, содержание белка и клейковины в зерне и т.п.);
улучшение физиологических свойств (скороспелость, иммунитет к заболеваниям, морозостойкость и т.п.);
повышение интенсивности развития (у растений «отзывчивость» на подкормку, у животных на корм и содержание).

Особенно важно получение сортов растений, устойчивых к заболеваниям и поддающихся механизированной уборке, например короткостебельных неполегающих сортов злаков.

Для успешной селекционной работы необходимо:

исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных;
изучениероли мутации в проявлении и развитии исследуемых признаков;
исследованиезакономерностей наследования при гибридизации;
применение различных форм искусственного отбора.

Успех селекционной работы во многом зависит от генетического разнообразия исходной группы растений и животных. Генофонд существующих пород животных и сортов растений ограничен по сравнению с генофондом исходного дикого вида. С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н.И. Вавилов провел многочисленные экспедиции в разные уголки земного шара. В результате работы этих экспедиций был собран огромный семенной материал, используемый в селекционной работе, и выделены центры происхождения культурных растений. Их семь:

южноазиатский – родина риса, сахарного тростника, цитрусовых;
восточноазиатский – родина сои, проса, гречихи, многих плодовых и овощных культур;
юго-западноазиатский – родина пшеницы, гороха, чечевицы, винограда;
средиземноморский – родина маслин, капусты, свеклы;
абиссинский – родина твердых пшениц, ячменя, кофейного дерева;
центральноамериканский – родина кукурузы, какао, перца, фасоли, длинноволокнистого хлопка;
южноамериканский – родина картофеля, табака, ананаса, подсолнечника.

Открытые Н. И. Вавиловым закономерности географического распределения сельскохозяйственных растений и расселения их из первичных центров облегчают работу селекционеров, позволяют быстрее подбирать необходимый для опытов исходный материал и в определенной мере предвидеть результаты. Исходный материал имеет первостепенное значение для успешной селекции. Им могут быть дикие формы, искусственно полученные мутантные формы, особи с комбинативной изменчивостью, сорта и породы‚ полученные в других климатических условиях.

Селекция растений

Основными методами селекции растений являются гибридизация и искусственный отбор.

В начале селекционной работы ставится конкретная задача, для выполнения которой подбирают соответствующие родительские формы. При невозможности найти нужный исходный материал получают индуцированные мутации, среди которых иногда удается найти и полезные, используемые в дальнейшей селекционной работе.

Гибридизация – это получение гибридов от скрещивания генетически разнородных организмов. В селекции применяют близкородственное скрещивание (инбридинг) и скрещивание неродственных организмов (аутбридинг).

Близкородственная гибридизация у растений основана на искусственном опылении своей пыльцой обычно перекрестноопыляемых растений. Самоопыление ведет к повышению гомозиготности и закреплению наследственных свойств. Потомство, полученное от одного гомозиготного растения путем самоопыления, называется чистой линией. У особей чистых линий часто снижаются жизнеспособность и урожайность.

Если скрестить разные чистые линии между собой (межлинейная гибридизация)‚ то наблюдается явление гетерозиса – повышенная жизнеспособность и плодовитость в первом поколении гибридов, которая постепенно снижается. Гетерозис объясняется переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. Межлинейная гибридизация позволяет повысить урожайность семян кукурузы на 20 — 30%. Явление гетерозиса у растений можно закрепить при вегетативном размножении (клубнями, черенками, луковицами и т.д.).

Отдаленная гибридизация позволяет сочетать в одном организме ценные признаки разных видов и даже родов. Такая гибридизация осуществляется с трудом, и межвидовые гибриды обычно бесплодны, так как затруднена конъюгация хромосом разных видов при мейозе. Преодолеть бесплодность межвидовых гибридов впервые удалось Г.Д. Карпеченко (1924). Он получил гибрид редьки и капусты с диплоидным набором хромосом – 9 «редечных» и 9 «капустных», который был бесплоден. Для преодоления бесплодия Карпеченко удвоил число хромосом каждого вида (получил полиплоидную форму гибрида), в результате чего в кариотипе оказалось 36 хромосом, по 18 «редечных» и «капустных». Это создало возможность коньюгации гомологичных хромосом капусты с «капустными» и редьки с «редечными». Каждая гамета несла по одному набору хромосом капусты и редьки (9 + 9 = 18). В зиготе вновь оказывалось 36 хромосом. Полученный межвидовой гибрид стал плодовитым. Таким образом, полиплоидия является одним из способов восстановления плодовитости межвидовых гибридов у растений. Кроме того, многие полиплоидные формы растений обладают большей урожайностью и стойкостью к неблагоприятным условиям среды по сравнению с диплоидными.

После получения гибридов производится искусственный отбор. Отбор заключается в сохранении для размножения растений с желаемой комбинацией признаков. При массовом отборе выделяют группу особей с нужными признаками и получают потомство. При повторных посевах отбор приходится повторять, так как особи могут в дальнейшем давать расщепление. Индивидуальный отбор проводят путем выращивания потомков одной особи. При таком отборе результат достигается быстрее, но потомков получается значительно меньше. Индивидуальный отбор чаще проводят среди самоопыляющихся растений и получают чистые линии, которые дают ценный исходный материал для дальнейшей селекции.

Искусственный отбор на основе наследственной изменчивости служит основным способом получения новых сортов растений. Однако, одновременно на сорт действует и естественный отбор, повышая приспособленность растений к конкретным условиям среды. Вновь созданный сорт всегда является результатом деятельности человека и окружающей среды.

В последние годы селекционеры получают целые растения (плодовые кустарники, земляника) путем стимулирования деления клеток тканей растений в культуре. В этом случае образуются клоны растений с одинаковым генотипом.

Выведение новых высокоурожайных сортов растений позволяет резко интенсифицировать сельскохозяйственное производство и обеспечить население продовольствием. Творческое использование всех методов селекционной работы приводит к большим успехам. Озимая пшеница Безостая 1, созданная академиком П.П. Лукьяненко, имеет высокую урожайность и отличные мукомольные качества. Урожайность новых сортов пшениц (Аврора, Кавказ) достигают 100 ц/га. Академиком Н.В. Цициным получен ценный гибрид пшеницы и ржи – тритикале, который сочетает качества пшеницы (высокие мукомольные качества) и ржи (способность расти на бедных почвах). Коллектив селекционеров, возглавляемый академиком В.С. Пустовойтом, добился увеличения содержания масла в семенах подсолнечника на 20%. За последние годы благодаря созданию новых полиплоидных сортов (А.Н. Лутков, В.П. Зосимович) резко повысилась сахаристость и урожайность сахарной свеклы.

Селекция животных

Основные подходы к селекции животных не отличаются от принципов селекции растений. Новые породы животных получают на основе наследственной изменчивости путем искусственного отбора. Однако селекция животных имеет и некоторые особенности, вытекающие из природы организма животного:

животные, имеющие хозяйственное значение, размножаются только половым способом;
половая зрелость у них наступает относительно поздно;
самки приносят немногочисленное потомство, что затрудняет и замедляет процесс селекции.

При селекционной работе с животными важное значение имеет учет экстерьерных признаков. Экстерьер – это совокупность наружных форм животных, их телосложение и соотношение частей тела. Разные породы животных неодинаково реагируют на изменения внешних условий. Так, у мясных пород крупного рогатого скота улучшение питания прежде всего сказывается на увеличении массы тела, а у молочных – на повышении удоев. Началом селекционной работы является подбор родительских пар исходя из поставленной задачи. В подборе производителей важно учитывать их родословные, в которых должны быть отмечены экстерьерные особенности и продуктивность, в течение ряда поколений.

Скрещивание при работе с животными является основным способом получения разнообразия исходного материала. Как и при селекции растений, применяют два типа скрещивания: неродственное (аутбридинг) и родственное (инбридинг).

Аутбридинг – скрещивание между особями одной или разных пород – при строгом отборе приводит к поддержанию свойств или улучшению их в ряду поколений гибридов.

Инбридинг – скрещивание особей одного поколения или родителей и потомков – применяется для перевода большинства генов в гомозиготное состояние. Происходит закрепление хозяйственно ценных признаков, однако при этом часто наблюдается ослабление животных, уменьшение их устойчивости к воздействию факторов среды. Чтобы этого избежать, проводят строгий отбор особей. При селекционной работе инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения пореды. За ним следует скрещивание разных линий, что переводит большинство генов в гетерозиготное состояние, при котором проявляется гетерозис (бройлерные цыплята).

В селекции домашних животных для определения наследственных свойств самцов по признакам, которые у них не проявляются, например по количеству молока и жирномолочности у быков или яйценоскости у петухов, используется метод определения качества производителей по потомству. От производителя получают немногочисленное потомство и сравнивают его продуктивность со средней продуктивностью породы. Если продуктивность дочерей выше, чем матерей, то это говорит о большой ценности производителя и его используют для дальнейшего улучшения породы. От хорошего самца можно получить большое потомство с помощью искусственного осеменения. В последнее время эмбрионы ценных пород крупного рогатого скота получают в пробирке или проводят клонирование, а затем полученные эмбрионы вводят в матку беспородных животных для дальнейшего развития. Эти методы позволяют значительно ускорить селекционную работу.

Ценные породы домашних животных получены академиком М.Ф. Ивановым, например белая украинская свинья и асканийский рамбулье. Высокой молочной продуктивностью характеризуется костромская порода крупного рогатого скота.

Наряду с внутривидовой гибридизацией в животноводстве применяется и отдаленная гибридизация. С глубокой древности человек использует мула (гибрид кобылы с ослом). В Казахстане в результате гибридизации тонкорунных овец с диким горным бараном архаром выведена новая порода тонкорунных овец – архаромеринос. Ведутся работы по гибридизации яка с крупным рогатым скотом.

Селекция микроорганизмов

Микроорганизмы способны производить жизненно важные продукты, но природные штаммы их в основном низкопродуктивны. Поэтому в микробиологической промышленности применяют селекционные методы: индуцированный‚ мутагенез и искусственный отбор. Для получения мутаций используют ионизирующие излучения и химические мутагены. Применение мутагенных факторов и целенаправленного отбора позволило повысить продуктивность штаммов в сотни и тысячи раз.

Микроорганизмы отличаются характерными особенностями, важными для производства и селекции:

содержат значительно меньше генов, чем клетки высокоорганизованных видов;
имеют простую регуляцию генной активности;
очень быстро размножаются;
их гаплоидный геном позволяет проявляться фенотипически любой мутации уже в первом ппоколении.

Использование человеком живых организмов и биологических процессов для промышленного получения продуктов называется биотехнологией. Биотехнологические процессы используются человеком с древних времен: молочнокислые бактерии – для получения молочнокислых продуктов, различные штаммы дрожжей – в виноделии, пивоварении, хлебопечении.

Особенно интенсивно начала развиваться микробиологическая промышленность с семидесятых годов ХХ века. В качестве питательной среды для бактерий начали использоваться непищевые продукты: жидкие парафины нефти, синтетические спирты, отходы деревообрабатывающей промышленности и др. Получаемые таким путем белково-витаминные препараты позволяют решить проблему нехватки кормового белка и повысить продуктивность животноводства. Кроме того, микробиологическая промышленность производит ферменты, антибиотики, гормоны, аминокислоты и другие лечебные препараты, необходимые человеку.

Для создания новых штаммов микроорганизмов в последнее время применяют генную инженерию конструирование новых генетических структур по заранее намеченному плану. Генная инженерия развивается на базе молекулярной биологии, генетики, биохимии и микробиологии. Генная инженерия включает четыре основных этапа:

получение нужного гена (выделение природного или искусственный его синтез);
включение этого гена в молекулу ДНК-переносчик – получение рекомбинантной молекулы ДНК;
введение рекомбинантной ДНК в клетку, где она встраивается в генетический аппарат;
отбор трансформированных клеток.

На основе генной инженерии в настоящее время уже освоено промышленное производство белка инсулина (гормона поджелудочной железы для лечения диабета) и интерферонов – белков, подавляющих размножение вирусов.

Генная инженерия позволяет конструировать и эукариотические клетки с новой генетической программой. В последнее время получают гибриды соматических клеток разных видов и даже животных и растений. Получены гибриды лимфоцитов с опухолевыми клетками (гибридомы), способные к длительному синтезу антител определенного типа. Созданы растения, способные усваивать атмосферный азот, что в будущем не только обогатит растительную пищу белками, но сделает ненужным применение азотных удобрений.

Биотехнология – одно из ведущих направлений современной биологии. В ближайшем будущем методы генной инженерии позволят человечеству избавиться от ряда наследственных болезней.

Источник

События

Основные направления и результаты селекционной работы

Н. Г. Казыдуб, др с.х. наук,

С. П. Кузьмина, канд. с.х. наук,

Т. В. Маракаева, канд. с.х. наук,

А. А. Бурлаков, аспирант

М. М. Плетнева, аспирант

Основные направления и результаты селекционной работы зернобобовых культур в Омском гау

Соответствие биологии сортов местным условиям принципиально необходимо для обеспечения высокой продуктивности и качества семян бобовых культур в южной лесостепи Западной Сибири. В процессе выполнения программы научных исследований впервые созданы сорта фасоли овощной, а также после длительного перерыва возобновлена селекция зерновой фасоли в регионе. Кроме этого, в университете ведется селекционная работа по следующим культурам: горох овощной, нут, бобы овощные, люпин. Представленные результаты подтверждают, что внедрение в производства адаптированных новых сортов должно создать предпосылки по повышению производства импортозамещаемой сельскохозяйственной продукции зернобобовых культур. Также на основе научных исследований установлено, что в условиях южной лесостепи Западной Сибири на пищевые цели могут эффективно возделываться следующие зернобобовые культуры: фасоль овощного и зернового использования, нут, горох овощной, бобы овощные.

Введение

Проблема повышения продуктивности сибирской земли остается в центре внимания науки и практики. Разнообразие природноклиматических условий региона, их суровость и изменчивость во времени и пространстве создают исключительно сложные проблемы земледелия. Особенности западносибирского резко континентального климата заключаются в том, что по характеру распределения и интенсивности проявления метеорологических факторов по годам и в течение вегетационного периода наблюдается значительная нестабильность, а почвенный покров характеризуется разнообразием и выраженной комплексностью. В этой связи одно из центральных мест в повышении производительности сибирской земли принадлежит сорту как динамической биологической системе, обладающей способностью реализовать потенциал генотипа при определенных технологических условиях. Для сельскохозяйственного производства, как в благоприятных, так и в экстремальных погодных условиях, предпочтительнее сорта с высокой потенциальной продуктивностью, экологической устойчивостью и отличным качеством продукции. В селекционной проработке зернобобовых культур в Сибири наибольшее внимание традиционно отведено гороху. До сего времени в регионе посевы таких культур, как нут, фасоль, чечевица, бобы овощные, чина, практически не имеют производственного значения, носят чисто опытнический характер и возделываются на небольших площадях, в основном как садовоогородная культура [1, 2, 8].

Зернобобовые культуры являются важными продуктами питания благодаря высокому содержанию легкоусвояемого белка, витаминов, биологически активных веществ, минеральных солей. За счет питательной ценности признаны частью здорового питания, обладают огромным биоресурсным потенциалом и занимают ведущее место в развитии пищевых технологий третьего поколения, которые обеспечивают более полную и глубинную переработку сырья и регулируют химический состав по критериям пищевой и биологической ценности. Сейчас уже неоспоримо, что в ближайшем будущем питание людей будет совершенствоваться благодаря более широкому использованию продуктов, богатых растительным белком. Как считают аналитики, в XXI в. будет продолжаться процесс интенсивной биологизации земледелия и растениеводства за счет снижения техногенной нагрузки на биосферу путем минимизации обработки почвы и уменьшения применения средств химизации. В связи с этим необходимо общее увеличение площадей под зернобобовые культуры, расширение их ассортимента, а также внедрение в производство новых, нетрадиционных культур. Расширение ассортимента и ареала возделывания этих культур в Сибири может произойти только при выведении и распространении новых адаптированных сортов.

Материалы и методы

Сортоизучение и создание исходного материала зернобобовых культур проводили в Омском ГАУ с 1999 по 2017 гг. на малом опытном поле (Учхоз) кафедры агрономии, селекции и семеноводства при соблюдении агротехники, общепринятой для возделывания бобовых культур в южной лесостепи Западной Сибири. Материалом для исследования ежегодно служили образцы, сорта, гибриды, линии коллекции: фасоли зернового и овощного использования, гороха и бобов овощных, нута.

Почва, где закладывали опыты, луговочерноземная, предшественник – яровая пшеница. Погодные условия в годы исследования различались по количеству и распределению выпавших осадков и температурному режиму, что позволило качественно оценить образцы, гибриды и линии коллекционных образцов по основным хозяйственноценным признакам. Изучение коллекционного материала проводили по методике ВИР (Л.,1975 г.) и методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных растений (М., 1989 г.). Полевую оценку поражения болезнями проводили по шкале, в соответствии с классификатором (ВИР, 1984 г.). Клубенькообразующую способность устанавливали в фазу цветения и начала образования бобов на растении – по количеству, размеру и местонахождению клубеньков по методике Г. С. Посыпанова (1991 г.). Химический состав семян и зеленых бобов проводился в фазу технической спелости и выполнялся в ФГБУ «Федеральный центр оценки безопасности и качества зерна и продуктов его переработки», Омский филиал [2]. Математическая обработка проводилась по Б. А. Доспехову (1985).

Результаты исследований и их обсуждение

Селекционная работа по зернобобовым культурам в Омском ГАУ началась с культуры фасоль. В 1997 г. под руководством доцента кафедры селекции, генетики и физиологии растений Т. С. Рыжковой были получены первые коллекционные образцы фасоли (10 шт.) из ВИРа. С 1998 г. и по сегодняшнее время работу по изучению коллекции и созданию исходного материала зернобобовых культур в лаборатории селекции и семеноводства полевых культур продолжила профессор кафедры Н. Г. Казыдуб. Коллекция фасоли в 2017 г. насчитывает около 200 образцов из различных стран мира.

Задача исследований заключается во всестороннем изучении биологических особенностей культуры и сортового разнообразия, выделении из коллекции наиболее перспективных по важнейшим хозяйственноценным признакам образцов и рекомендаций для схемы селекционного процесса в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Ежегодно на сортоизучении находится более 150 образцов фасоли; ведется селекционная работа на продуктивность, скороспелость, устойчивость к болезням и вредителям, пригодность к механизированному возделыванию, повышенную интенсивность азотфиксации, а также на качество зеленых бобов и высокое содержание белка и микро, макроэлементов в семенах. В результате многолетней научноисследовательской работы разработана и предложена модель
сорта фасоли овощного и зернового использования для условий южной
лесостепи Западной Сибири с учетом лимитирующих факторов: температуры и влаги, особенно их распределения по фазам развития растений. В процессе выполнения программы научных исследований для условий южной лесостепи Западной Сибири впервые созданы сорта фасоли овощной, после длительного перерыва возобновлена селекция и зерновой фасоли в регионе.

Первые созданные сорта фасоли: овощной – Памяти Рыжковой, Золото
Сибири, Маруся, Сибирячка; зерновой – Лукерья, Оливковая, Омская юбилейная, Сибаковская 100, Омичка (авторы – Н. Г. Казыдуб, Н. В. Храмцова, А. П. Клинг,
С. П. Кузьмина, Т. В. Маракаева, М. М. Коробейникова и др.). Особенность новых
сортов фасоли селекции Омского ГАУ – высокая урожайность семян и зеленых бобов, содержание белка в зерне и развариваемость, пригодность к консервированию
и заморозке, устойчивость к антракнозу, высокое прикрепление нижнего боба,
а также пригодность к механизированной уборке при возделывании в промышленном производстве. У сортов селекции Омского ГАУ потенциальная урожайность семян от 3,
1–4,9 т/га. Результаты изучения коллекции и созданных новых адаптированных
к региону сортов свидетельствуют о перспективности возделывания фасоли в условиях южной лесостепи Западной Сибири, а созданный ценный исходный материал фасоли обыкновенной эффективно используется в селекционном процессе кафедры агрономии, селекции и семеноводства и лаборатории селекции и семеноводства полевых культур им. С. И. Леонтьева [3, 4].

Кроме того, ведется разработка технологии конвейерного производства зеленых бобов в южной лесостепи Западной Сибири.

Учитывая факт вступления России в ВТО, важно оценить конкурентоспособность отеычественных сортов в сравнении с зарубежными аналогами. Поставленная перед нами цель по созданию сорта для условий южной лесостепи Западной Сибири выполнена. Полученные нами данные демонстрируют, что сорта фасоли селекции Омского ГАУ по урожайности и качеству зерна и бобов не уступают иностранным. Работа выполнялась в рамках программы Министерства сельского хозяйства и продовольствия Омской области и Министерства сельского хозяйства РФ. Считаем крайне необходимым уделить больше внимания изучению и разработке сортовой агротехники районированных и перспективных сортов фасоли обыкновенной.

С 2004 г. впервые началось изучение коллекции бобов овощных, привезенной из ВНИИСОК. Сейчас в коллекции бобов более 30 образцов из России, Германии, Польши и других стран. Проводится сравнительная оценка коллекционных образцов культуры по биологическим особенностям, урожайности и ее элементам, продолжительности созревания, устойчивости к болезням и вредителям, пригодности к механизированному возделыванию, симбиотической активности, качеству семян. Образцы бобов овощных, выделенные по комплексу ценных признаков, включены в гибридизацию и селекционный процесс Омского ГАУ. Полученный селекционный материал проходит всестороннее испытание и отбор в условиях южной лесостепи Омской области [5].

В 2008 г. начата работа по изучению коллекции гороха овощного и созданию исходного материала для селекции в условиях Омской области. Сначала в коллекции изучались образцы ВНИИСОК, в последующем были включены сорта из Польши, Германии, Китая. В 2016, 2017 гг. коллекция дополнена образцами, полученными из ВИРа. Всего в 2017 г. в коллекции изучается более 70 номеров. Задача исследований заключается в проведении хозяйственнобиологической оценки сортов гороха овощного, выявлении источников ценных признаков и создании исходного материала для селекции гороха в южной лесостепи Западной Сибири. Коллекция гороха изучается по урожайности и ее элементам, продолжительности межфазных и вегетационного периодов, устойчивости к болезням и вредителям, пригодности к механизированному возделыванию, симбиотической активности, качеству семян, вкусовым достоинствам, пригодности к консервированию и заморозке. Выделенные источники ценных признаков включены в гибридизацию, полученные гибридные популяции изучаются на опытном поле Омского ГАУ [6].

В 2011 г. под руководством доцента кафедры селекции, генетики и физиологии растений С. П. Кузьминой впервые началось изучение коллекции нута, состоящей из 12 номеров, полученных из ВИРа. В Омской области нут не имеет широкого распространения, несмотря на свои достоинства, в связи с отсутствием адаптированных сортов к условиям региона. Поэтому актуально комплексное изучение образцов нута и выделение источников хозяйственноценных признаков с целью создания новых сортов, пригодных для возделывания в Западной Сибири. Усилия селекционеров прежде всего направлены на скороспелость, дружность созревания, продуктивность, устойчивость к болезням и вредителям, пригодность к механизированному возделыванию, содержание белка и микро, макроэлементов в семенах. В 2012 г. коллекция нута пополнилась сомаклонами из Сибирского НИИ кормов (г. Новосибирск). В настоящее время в коллекции изучается около 70 образцов и линий нута. Создан оригинальный гибридный материал с комплексом ценных признаков, находящийся на разных этапах селекции [7].

В 2016 г. коллекция зернобобовых в Омском ГАУ пополнилась новыми перспективными культурами: люпином и чечевицей (коллекционные образцы из ВИРа).

В настоящее время коллекция люпина состоит из 60 образцов, принадлежащих к 8 видам: узколистный, желтый, белый, изменчивый, песчаноравнинный, волосистый, двуцветный и карликовый. Коллекционные образцы изучаются по их биологическим особенностям, урожайности и ее элементам, продолжительности созревания, устойчивости к болезням и вредителям, пригодности к механизированному возделыванию, симбиотической активности.

В последние годы в лаборатории селекции и семеноводства полевых культур им. С. И. Леонтьева продолжаются научные исследования в рамках Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции сырья и продовольствия на 2016–2017 годы по теме «Разработка ускоренных методов семеноводства новых сортов фасоли овощной (зерновой) селекции Омского ГАУ с использованием инновационных технологий для обеспечения импортозамещения на агропродовольственном рынке России».

Выводы

Таким образом, результаты селекции свидетельствуют о выполнении поставленной задачи по созданию новых сортов фасоли. Полученные сорта соответствуют разработанной модели для условий южной лесостепи Западной Сибири и конкурентоспособны в сравнении с зарубежными аналогами. Целесообразно отметить еще и то, что, помимо создания сортов, в 2016 г. нами было получено 1,5 т элитных семян фасоли зернового и овощного использования. Представленные результаты подтверждают, что внедрение в производство адаптированных новых сортов должно создать предпосылки по повышению производства импортозамещаемой сельскохозяйственной продукции зернобобовых культур. Также на основе научных исследований установлено, что в условиях южной лесостепи Западной Сибири на пищевые цели могут эффективно возделываться бобовые культуры: фасоль овощного и зернового использования, нут, горох овощной, бобы овощные, чечевица.

1. Бороевич С. Принципы и методы селекции растений / пер. с сербохорв. В.В. Иноземцева; под ред. и с предисл. А.К. Федорова. – М.: Колос, 1984. 344 с.

2. Казыдуб Н.Г. Селекция и семеноводство фасоли в условиях южной лесостепи Западной Сибири: дисс. … дра с.х. наук: 06.01.05 / Казыдуб Нина Григорьевна. – Тюмень, 2013. 296 с.

3. Казыдуб Н.Г. Результаты государственного испытания новых сор
тов фасоли селекции ОмГАУ им. П.А. Столыпина / Н.Г. Казыдуб, С.П. Кузьмина, Н.А. Шитиков // Вестник ОмГАУ. Омск. гос. аграр. унт. – Омск, 2013. № 4. С. 7–12.

4. Казыдуб Н.Г. Результаты участия Омского ГАУ в реализации государственной программы импортозамещения / Н.Г. Казыдуб, С.П. Кузьмина, М.М. Коробейникова // Труды Кубанского государственного аграрного университета. – № 2 (59), 2016. С. 162–167.

5. Казыдуб Н.Г. Результаты изучения коллекции бобов в Омском ГАУ / Казыдуб Н.Г., Кузьмина С.П., Безуглова Е.В., Лемешова Л.Н., Шмидт В.Я.// Зернобобовые культуры – развивающееся направление в России, первый международный форум. ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина». 2016. С. 71–73.

6. Кузьмина С.П. Результаты хозяйственнобиологической оценки образцов коллекции гороха овощного в Омском ГАУ // Кузьмина С.П., Казыдуб Н.Г., Мерзлякова Е.В.// Зернобобовые культуры – развивающееся направление в России, первый международный форум. ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина». 2016. С. 83–86.

7. Кузьмина С.П. Результаты изу
чения сортообразцов коллекции нута для селекционных целей в Омском ГАУ // Кузьмина С.П., Казыдуб Н.Г., Бурлаков А.А.// Зернобобовые культуры – развивающееся направление в России, первый международный форум. ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина». 2016.
С. 79–83.

8. Епихов В.А. Анализ проявления признаков продуктивности
в простых и сложных (многокомпонентных) гибридах F2 и F3 овощного гороха / В.А. Епихов, Е.П. Пронина // Науч. тр. Селекция овощных культур. – М.: ВНИИССОК, 1988.
С. 31–39.

Источник