Задачи селекции. Методы селекции растений

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ
Цель: Раскрыть сущность понятия «селекция»
Задачи:
1. Закрепить знания сорт, порода, штамм;
2. Раскрыть значение учения Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений для развития селекции;
3. Познакомиться с основными методами селекции

Селекция – это наука, изучающая биологические основы и методы создания и улучшения пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.
Сорт, порода, штамм – это искусственно полученные популяции (растений, животных, грибов, бактерий) с нужными для человека морфологическими, физиологическими признаками, с наследственно закрепленными особенностями и продуктивностью.

ПРЕДМЕТ СЕЛЕКЦИИ
Предмет – это исследование специфических закономерностей эволюции домашних животных и возделываемых растений, направляемое человеком.

Задачи селекции
Улучшение качества сельскохозяйственной продукции, сортов, пород, штаммов
Повышение урожайности сортов, продуктивности пород, штаммов с необходимыми человеку свойствами.
Повышение устойчивости к заболеваниям
Экологическая приспособленность сортов, пород, штаммов
Получение сортов, пород и штаммов, пригодных для механизированного промышленного выращивания, разведения, уборки.

Доместикация – это окультуривание растений и приручение животных, которые обеспечили людей питанием и одеждой.

НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ ВАВИЛОВ
(1887-1943)
Генетик и селекционер.
Выделил 8 центров происхождения культурных растений.

ЗАКОН ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДОВ:
Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости, поэтому, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов.

Центры происхождения культурных растений

ЮЖНОАЗИАТСКИЙ ТРОПИЧЕСКИЙ
(ИНДО - МАЛАЙСКИЙ) ЦЕНТР
Родина 50% культурных растений
баклажан
Черный перец
киви
гвоздика
корица
кокос
огурец
дурио
бадьян
Саговая
пальма
Дюшенея

ВОСТОЧНОАЗИАТСКИЙ (КИТАЙСКИЙ) ЦЕНТР
Родина 20% культурных растений
Также отсюда происходят
Просо
Гречиха
Сорго
Соя и др.
Слива
яблоня
вишня
шелковица
хурма

ЮГО – ЗАПАДНОАЗИАТСКИЙ ЦЕНТР
Родина 14% культурных растений,
в т.ч. лен, хлопок.
пшеница
рожь
Виноград
горох
Лук
морковь

СРЕДИЗЕМНОМОРСКИЙ ЦЕНТР
Родина 11% культурных растений, в т.ч. овса,
кинзы,
редьки,
репы,
редиса,
лаванды,
базилика,
майорана,
аниса,
тмина,
салата,
многих
других ….
Укроп
олива
Свекла
мак
капуста
петрушка

АБИССИНСКИЙ ЦЕНТР
Иногда делят на эфиопский и западносуданский
Также арбуз, тэф, масличная пальма
и др.
Банан зерна кофе обжаренные ячмень
Кивано ягоды кофе

ЦЕНТРАЛЬНОАМЕРИКАНСКИЙ ЦЕНТР
Или мексиканский
Также американский хлопчатник, агава, сизаль, питахайя, миртиллокактус, лофофора, чили, томат….
Кукуруза
перец
Тыква
фасоль
Душистый табак

ЮЖНОАМЕРИКАНСКИЙ ЦЕНТР
Или андийский
Папайя ваниль картофель
Питахайя
Теоброма какао
гевея
ананас

ПЁТР МИХАЙЛОВИЧ ЖУКОВСКИЙ
(1888-1975)
В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.

Австралийский
Африканский
Европейско-Сибирский
Северо-американский

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ РАСТЕНИЙ:
1. Гибридизация
2. Отбор

ОТБОР
ПОЛУЧАЮТ ЧИСТЫЕ ЛИНИИ

ГИБРИДИЗАЦИЯ:

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

ИНБРИДИНГ – ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ (НЕБЛАГОПРИЯТНЫЕ ГЕНЫ ПЕРЕХОДЯТ В ГОМОЗИГОТНОЕ СОСТОЯНИЕ)

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

Аутбридинг — (от англ. out вне и breeding разведение), скрещивание неродственных организмов разных сортов и видов.
ПРИВОДИТ К ГЕТЕРОЗИСУ

Гетерозис (гибридная сила) – мощное развитие гибридов первого поколения

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

2. Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования.
Сверхдоминирование - вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы.
Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.
Аа × Аа
АА 2Аа аа

СОРТ ПШЕНИЦЫ 1
(прочный стебель, устойчива к полеганию, легко поражается ржавчиной)
СОРТ ПШЕНИЦЫ 2
(тонкая и слабая соломина, устойчива к ржавчине)
СОРТ ПШЕНИЦЫ 3 - гибрид
(устойчив к полеганию и ржавчине)

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

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

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

ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ
РОЖЬ Х ПШЕНИЦА = ТРИТИКАЛЕ

Иван Владимирович Мичурин
(1855 – 1935 г.г.) – скрещивал географически отдаленные формы
алыча
ТЕРН ДИКИЙ
Домашняя слива

вишня
черемуха
Церападус – сладко-кислые с горечью

МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИПЛОИДОВ
Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена.
Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами.
Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.

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

ИСКУССТВЕННЫЙ МУТАГЕНЕЗ
Важным способом получения новых сортов является искусственный мутагенез, когда, подвергая растения действию проникающего излучения и химических веществ, вызывающих мутации, пытаются получить организмы с новыми полезными свойствами. Таким путем были получены новые высокоурожайные сорта ячменя и пшеницы.
Кроме того, при помощи искусственного мутагенеза выведены новые штаммы бактерий и разновидности грибов, выделяющие витамины, пищевые аминокислоты, антибиотики и т. п.

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

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