Селекция

Селекция — наука о методах выведения и улучшения существующих сортов сельскохозяйственных растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.
Сортом растений, породой животных, штаммом микроорганизмов называют популяцию организмов, искусственно созданную человеком, которая характеризуется определённым генофондом, наследственно закреплёнными морфологическими и физиологическими признаками, определённым уровнем продуктивности.

В природе ключом к изменениям служит естественный отбор. В селекции главной движущей силой выступает искусственный отбор. Человек самостоятельно решает, какие организмы оставят потомство, ориентируясь на нужные признаки: крупный плод, густую шерсть или высокую скорость синтеза белка.

Открытия отечественного биолога Н. И. Вавилова заложили научную базу для выведения новых сельскохозяйственных культур.

В ходе экспедиций учёный выделил центры происхождения культурных растений. Всего описано семь основных центров, среди которых Средиземноморский, Южноазиатский, Центральноамериканский и другие. Эта информация нужна селекционерам для поиска полезных доминантных генов. Именно в центрах происхождения сосредоточено максимальное генетическое разнообразие диких предков, которые обладают устойчивостью к болезням, вредителям и неблагоприятному климату.

Второе важное открытие — закон гомологических рядов. Учёный установил, что генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости. Зная, какие мутации встречаются у одного вида, селекционер может целенаправленно искать такую же мутацию у родственного. Например, при появлении мягкой пшеницы без остей можно ожидать аналогичные изменения у ржи или ячменя. Этот закон позволяет предсказать существование ещё не открытых форм растений.

Первый этап работы — подбор родительских пар. Скрещивание планируют с учётом хозяйственной ценности организмов, их внешнего вида и географической удаленности друг от друга.

Далее собранный материал подвергается направленному изменению. Основные методы представлены в таблице.

Чтобы преодолеть бесплодие межвидовых гибридов растений, отечественный генетик Г. Д. Карпеченко применил полиплоидию — кратное увеличение числа хромосом. В результате каждая хромосома получила парную себе, процесс мейоза восстановился, и капустно-редечный гибрид стал давать семена.

В заданиях экзамена часто проверяют понимание границ применимости тех или иных методов.

Особенности работы с растениями:

1. Применяется искусственный мутагенез — воздействие радиацией или химическими веществами для получения случайных мутаций.
2. Используется полиплоидия для получения сортов с крупными плодами и мясистыми листьями.
3. Эффект гетерозиса сохраняется на долгие годы с помощью вегетативного размножения черенками, усами или клубнями.

Особенности работы с животными:

1. Возможно только половое размножение, количество рождающегося потомства невелико.
2. Полиплоидия и искусственный мутагенез не применяются. Для высших животных с хромосомным определением пола такие изменения летальны.
3. Применяется оценка самцов по качеству потомства. Метод используется для признаков, которые у самцов не проявляются физически. Например, качество генов быка-производителя определяют по удойности его дочерей.

Особенности селекции микроорганизмов:

1. Отличаются огромной скоростью размножения на искусственных питательных средах.
2. Искусственный мутагенез применяется для создания штаммов, способных синтезировать нужные вещества в сверхвысоких дозах.
3. Активно используются методы биотехнологии, клеточной и генной инженерии.

Рассмотрим алгоритмы решения тренировочных номеров.

Задание 1

Установите последовательность событий, происходящих при получении гетерозисных организмов. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1. Получение гомозиготных линий.
2. Многократное самоопыление родительских растений.
3. Поддержание полученного эффекта гетерозиса в ряду поколений вегетативным размножением высокопродуктивных гибридов.
4. Получение высокопродуктивных гибридов.
5. Скрещивание организмов двух разных чистых линий.

Решение
Гетерозис проявляется при скрещивании двух чистых линий (гомозиготных). Значит, сначала эти линии нужно создать за счет инбридинга — многократного самоопыления (пункт 2).
Результатом постоянного самоопыления становится чистая линия (пункт 1).
Чтобы получить эффект гетерозиса, две разные чистые линии нужно скрестить между собой (пункт 5).
В результате скрещивания получается потомство, которое превосходит родителей — высокопродуктивные гибриды (пункт 4).
Эффект гетерозиса угасает в следующих поколениях при половом размножении. Чтобы его сохранить, растение размножают вегетативно (пункт 3).

Обрати внимание на ошибку, которую часто делают в подобных заданиях: нельзя скрестить организмы, пока не получены чистые линии.

Ответ: 21543.

Задание 2

Выберите три верных ответа из шести. Какие перечисленные ниже методы относятся к методам селекции?
1. Массовый отбор.
2. Культивирование клеток на питательных средах.
3. Аутбридинг.
4. Индивидуальный отбор.
5. Создание и введение рекомбинантной ДНК.
6. Культивирование специально выведенных штаммов бактерий для получения антибиотиков.

Решение
Это задание требует умения классифицировать понятия. Нужны именно методы классической селекции, а не биотехнологии или генной инженерии.
Достаточно вспомнить основные инструменты работы селекционера: массовый отбор (1), аутбридинг (3) и индивидуальный отбор (4).
Культивирование клеток (2), создание рекомбинантной ДНК (5) и микробиологический синтез (6) относятся к современным направлениям биотехнологии и выходят за рамки классической селекции.

Ответ: 134.

Задание 1

Все перечисленные ниже признаки, кроме трёх, можно использовать для описания методов селекции животных. Определите три признака, выпадающих из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1. Отбор по экстерьеру.
2. Метод ментора.
3. Выращивание из культур клеток.
4. Увеличение плоидности.
5. Клонирование переносом ядра из соматической клетки в половую.
6. Испытание родителей по потомству.

Задание 2

Установите последовательность этапов получения полиплоидной смородины. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1. Формирование диплоидных гамет у взрослого растения.
2. Слияние гамет.
3. Воздействие на цветы колхицином.
4. Образование тетраплоидного растения.
5. Нарушение веретена деления при делении.

Теперь ты знаешь основные методы селекции, законы Вавилова и особенности работы с царствами живой природы. Самая частая ошибка в таких заданиях на ЕГЭ — применять методы селекции растений к многоклеточным животным. Внимательно читай условия и помни, что полиплоидия, искусственный мутагенез и вегетативное размножение для животных не используются. Чтобы довести навык до автоматизма, советуем решить 10–15 заданий из нашего банка заданий — обращай внимание на классификацию методов и не путай селекцию с биотехнологией.