Генетика и селекция. Селекция растений

Селекция -наука о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных и сортов культурных растении.
Селекция - процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.

На необходимость использовать в селек-ции растений все видовое многообразие флоры нашей планеты указывал еще академик Николай Иванович Вавилов, выдающийся генетик и селекционер.
Сейчас коллекция культурных и диких растений, начало которой положил Н. И. Вавилов, включает более 320 тыс.
образцов.

Основными методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор.
Различают две основные формы искусственного отбора: отбор массовый и отбор индивидуальный.
1. Отбор. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.
Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи.
Основные методы селекции растений

1. Массовый отбор для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). Результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.
2. Индивидуальный отбор для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). Потомство от одной особи является гомозиготным и называется чистой линией.
3. Естественный отбор играет определяющую роль, так как на любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов окружающей среды.
1-3. Искусственный и естественный отбор

Естественный отбор
Аутбридинг (неродствен-ное скрещивание)
Перекрестно-опыляемые растения (рожь, кукуруза, подсолнечник)
Самоопыляемые растения (пшеница, ячмень, горох)
Инбридинг (близкород-ственное скрещивание)
Искусственный отбор
Массо-вый отбор
Индиви-дуальный отбор
Отбор
Гибридизация
Чистая линия – потомство одной гомозиготной самоопыленной особи
Основные методы селекции растений

4-5. Инбридинг, эффект гетерозиса
5. Гетерозис («жизненная сила») – явление, при котором гибридные особи по своим характеристикам значительно превосходят родительские формы.
4. Инбридинг (близкородственное скрещивание) используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений (например, для получения линий кукурузы). Инбридинг приводит к «депрессии», поскольку рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние!

Гипотеза доминирования - гетерозис зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии: чем больше пар генов будут иметь доминантные гены, тем больше эффект гетерозиса
Гипотеза сверхдоминирования - гетерозиготное состояние по одному или нескольким парам генов дает гибриду превосходство над родительскими формами (сверхдоминирование)
AAbbCCdd x aaBBccDD
AaBbCcDd
АА х аа
Аа
Объясняют эффект гетерозиса две гипотезы:
4-5. Инбридинг, эффект гетерозиса

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов
Например, при создании новых сортов пшеницы поступают следующим образом:
У цветков растений одного сорта удаляются пыльники
Растения двух сортов накрываются общим изолятором
Рядом в сосуде с водой ставятся растения другого сорта
В результате получают гибридные семена
Перекрестное опыление самоопылителей используется с целью получения новых сортов
6. Перекрестное опыление самоопылителей

Полиплоидия. Полиплоиды – растения, у которых произошло увеличение хромосомного набора, кратное гаплоидному. У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена.
Естественные полиплоиды – пшеница, картофель и др., выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
7. Полиплоидия
Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Колхицин разрушает веретено деления и количество хромосом в клетке удваивается.

В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида 2n = 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но он стерилен, не образует семян.
С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко получил полиплоид, содержащий 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными. Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др.
8. Отдаленная гибридизация