Достижения современной селекции

Достижения  современной селекции

Содержание

• Что такое селекция
• Задачи современной селекции и её методы
• Достижения современных селекционеров
• Селекция НИИСХ “Элита”
• Связь селекции с генетикой

1. Что такое селекция

Слово "селекция" произошло от лат. " selectio ", что в переводе обозначает " выбор , отбор ". Селекция – это наука, которая разрабатывает новые пути и методы получения сортов растений и их гибридов, пород животных. Это также и отрасль сельского хозяйства, занимающаяся выведением новых сортов и пород с нужными для человека свойствами: высокой продуктивностью, определенными качествами продукции, невосприимчивых к болезням, хорошо приспособленных к тем или иным условиям роста.

Селекция – искусственная  эволюция, направляемая волей человека.

(По Н. И. Вавилову)

2. Задачи современной  селекции и её методы

Основные методы, применяемые  в селекции.

Основа любого сорта растений или  породы животных - родоначальник . Его ценность состоит в накоплении в генотипе многих генов, обусловливающих высокую продуктивность или другие нужные качества. Потомство от выдающегося родоначальника, сходное с ним по фенотипу и генотипу составляет линии животных или растений. Они поддерживаются целенаправленным отбором. Особенно отбор применяется в животноводстве, где отбор производителей играет первостепенную роль в племенном деле. В народе говорят: "Производитель - половина стада".

Гибридизация

Гибридизацией называют скрещивание  организмов с различной наследственностью. В результате получают новый организм, сочетающий наследственные задатки родителей. Для первого поколения гибридов часто характерен гетерозис. При гетерозисе при скрещивании организмов с разной наследственностью происходит биохимическое обогащение гибрида, у него усиливается обмен веществ. В последующих поколениях эффект гетерозиса постепенно затухает. У вегетативно размножаемых растений (картофель, плодовые и ягодные культуры) возможно закрепление гетерозиса в потомстве. Гибридизацию применяют для получения ценных форм растений и животных. Скрещивание особей, принадлежащих к разным видам, называют отдаленной гибридизацией, а скрещивание подвидов, сортов растений или пород животных - внутривидовой. В зоотехнии (наука о разведении, кормлении, содержании и правильном использовании сельскохозяйственных животных, теоретическая основа животноводства) различают собственно гибридизацию и межпородное скрещивание животных, потомство от которых называется помесным, помесями. Помеси легко скрещиваются между собой и дают потомство.

Процесс гибридизации, преимущественно  естественной, наблюдали очень давно. Гибриды от скрещивания лошади с ослом (мул, лошак) существовали уже за 2000 лет до н.э. Искусственные гибриды (при скрещивании гвоздик) впервые получил английский садовод Т. Фэрчайлд в 1717 году. Большое число опытов по гибридизации провел Чарльз Дарвин.

Полиплоидия

В 1892 году русский ботаник И.И. Герасимов  исследовал влияние температуры  на клетки зеленой водоросли спирогиры  и обнаружил удивительное явление - изменение числа ядер в клетке. После воздействия низкой температурой или снотворным (хлороформом и хлоралгидратом) он наблюдал появление клеток без ядер, а также с двумя ядрами. Первые вскоре погибали, а клетки с двумя ядрами успешно делились. При подсчете хромосом оказалось, что их вдвое больше, чем в обычных клетках. Так было открыто наследственное изменение, связанное с мутацией генотипа, т.е. всего набора хромосом в клетке. Оно получило название полиплоидии, а организмы с увеличенным числом хромосом – полиплоидов.

В природе хорошо отлажены механизмы, обеспечивающие сохранение постоянства генетического материала. Каждая материнская клетка при делении на две дочерние строго распределяет наследственное вещество поровну. При половом размножении новый организм образуется в результате слияния мужской и женской гаметы. Чтоб сохранилось постоянство хромосом у родителей и потомства, каждая гамета должна содержать половину числа хромосом обычной клетки. И в самом деле, происходит уменьшение в два раза числа хромосом, или, как назвали ученые редукционное деление клетки, при котором в каждую гамету попадает только одна из двух гомологичных хромосом. Итак, гамета содержит гаплоидный набор хромосом - т.е. по одной от каждой гомологичной пары. Все соматические клетки диплоидны. У них два набора хромосом, из которых один поступил от материнского организма, а другой от отцовского. Полиплоидия успешно используется в селекции.

Мутагенез

В 20-х годах стало развиваться  мутационная генетика - учение о  возникновении мутаций, т.е. таких  изменений признаков организмов, которые передаются по наследству. Мутации возникают в половых клетках.

Советский ученый Н.И. Вавилов установил, что у родственных растений возникают  сходные мутационные изменения, например у пшеницы в окраске  колоса, остистости. Эта закономерность объясняется сходным составом генов  в хромосомах родственных видов. Открытие Н.И. Вавилова получило название закона гомологических рядов. На основании его можно предвидеть появление тех или иных изменений у культурных растений.

Изменчивость организмов - одно из важнейших проявлений жизни. В природе  не существует двух совершенно сходных особей. Различия обусловлены наследственными и внешними факторами. Поэтому изменчивость организмов выражается в двух формах: наследственной и модификационной. Внешний вид окружающих нас организмов - это результат сложного взаимодействия их наследственной основы и факторов окружающей среды. Каждое растение в разных условиях выглядит по-разному. Например, во влажный год у растений крупные, мясистые листья, а в засушливый - мелкие, тонкие. Если бы листья в сухих условиях оставались такими же крупными, избыточное испарение влаги привело бы к их гибели. Свойство организмов реагировать на изменение окружающей среды названо нормой реакции.

Модификационная изменчивость играет огромную роль в сохранении и распространении  вида. Эволюция происходит за счет наследственных изменений, мутаций и рекомбинаций наследственных факторов.

У одного и того же организма стабильность генов различна: один ген может  мутировать в несколько раз чаще другого. Различия в мутабельности  отмечены не только между разными генами, но и разными формами вида. Склонность к мутированию не одинакова и у разных видов. На частоту мутирования оказывают влияние физиологические и биохимические изменения, происходящие в клетке под влиянием внешних условий. Под действием некоторых внешних факторов количество мутаций увеличивается в сотни раз.

К мутациям принято относить разного  рода генетические преобразования, связанные  с ядром и цитоплазмой клетки. Причиной мутации могут быть химические изменения гена, мелкие и крупные  перестройки хромосом, изменение числа хромосом, а также изменения органелл цитоплазмы. Отсюда название разных типов мутаций. Генные или точковые мутации затрагивают изменения молекулярной структуры молекулы ДНК. Происходит замена или включение одной пары азотистых оснований, а также выпадении нескольких их пар. Результат действия генных мутаций - образование белка нового типа или отсутствие белка из-за препятствия его синтеза. Мутации, связанные с разрывами и перестройками хромосом, называют хромосомными.

Причиной возникновения мутаций в естественных условиях пока с полной достоверностью не установлены. Мутации проводимые искусственным путем происходят за счет воздействия радиацией, действием химических веществ.

Применение селекции

В сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве нашей страны усиленно применяется селекция для вывода новых сортов растений. Благодаря ей удалось в десятки раз, по сравнению с 1917 годом повысить урожайность многих видов растений на единицу площади. Растения, выведенные нашими селекционерами успешно выращиваются не только в России, но и за ее пределами. Сорта интенсивного типа, выведенные П.П. Лукьяненко (Безостая-1, Аврора, Кавказ), В.Н. Ремесло (Мироновская-808,Мироновская юбилейная, Ильичевка и др.), с урожайностью в производственных условиях 50-100 ц с 1 га занимает в нашей стране и зарубежом миллионы гектаров.

В животноводстве

Благодаря работам советских селекционеров  в животноводстве выведены ценные высокопродуктивные породы крупного рогатого скота - костромская, казахская белоголовая; овец - асканийская, красноярская, казахский архаромеринос и др. С помощью селекции получены каракульские овцы, дающие шкурки различной окраски. В птицеводстве созданы линии, используемые для получения скороспелых гибридов мясного (бройлеры) и яичного направлений. Усиливаются работы по селекции новых видов и пород животных, отвечающих требованиям индустриальных технологий животноводства. Совершенствуются племенные и продуктивные качества скота и птицы.

2. Достижения отечественных селекционеров

Сорт озимой пшеницы Бестужая 1 (интенсивного роста), выведенный П.П. Лукьяненко с сотрудниками Краснодарского института  сельского хозяйства (методом гибридизации географически отдаленных форм и  индивидуального отбора). Урожайность  его в производственных условиях 40-50 ц с 1 га. Новые перспективные сорта Лукьяненко – Аврора и Кавказ – еще более продуктивны – 55-70 ц с 1 га. У распространенных сортов В.Н. Ремесло – Мироновская 808, Мироновская Юбилейная, Ильичевка – урожайность на сортоучастках превышает 100 ц с 1 га.

Из сортов яровой пшеницы наибольшую площадь – 26 млн. га – в 1974 г. (около 60% посевов культуры) занимали засухоустойчивые зерна сорта Саратовская 29, Саратовская 210, Саратовская 38 и др. Селекции НИИСХ  Юго-Востока (А.П. Шехурдин, В.Н. Мамонтова) известны работы Цицина по отдаленной гибридизации злаков. Им впервые в мире получены пшенично-пырейные гибриды, многолетняя и зернокормовая пшеница. В селекции пшеницы особое внимание уделяется созданию высокоурожайных короткостебельных с комплексом полезных признаков сортов озимой и яровой пшеницы для условий орошаемого земледелия, гибридной пшеницы высокобелковых ржано-пшеничных амридиплоидов (тритикуле).

Достигнуты успехи и в селекции кукурузы. Созданы и районированы на больших площадях высокоурожайные гибриды. Буковинский 303 ТВ. Многие из них в полевых условиях дают 120-150 ц с 1 га зерна. М.Ш. Ходжиновым получены высоколизиновые гибриды (Краснодарский 303 ВЛ, Кубанский 4 ВЛ и др.)

4. Селекция института  “Элита”

Научно-исследовательский ордена Трудового Красного знамени институт сельского хозяйства Юго-Востока организован в 1910 г.

В сеть института входит четыре опытных  станции, государственное опытно-конструкторское  бюро и девять опытно-производственных хозяйств. Институт располагает земельными угодьями площадью 110 тыс. га, на которых апробируются адаптивные системы земледелия, новые технологии возделывания и производятся семена высших репродукций районированных и новых сортов полевых культур селекции НИИСХ Юго-Востока в объеме более 50 тыс. тонн ежегодно.

В штате института – 327 человек. Научных сотрудников – 161, из них  докторов наук – 13, кандидатов наук – 53.

Основные направления  деятельности

1. Теоретические исследования по физиологии, генетике и биохимии засухо-, жаро- и морозоустойчивости полевых культур, генетике репродуктивных систем растений.
2. Усовершенствование биотехнологических методов селекции растений.
3. Селекция полевых культур, сочетающих высокую продуктивность, устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам и качество зерна.
4. Разработка научных основ адаптивно-ландшафтного земледелия и систем рационального использования почвенного плодородия.
5. Разработка низкозатратных, влагосберегающих и экологически безопасных технологий возделывания полевых культур, технических средств и систем защиты растений.
6. Улучшение пород сельскохозяйственных животных, адаптированных к суровым условиям юго-восточного региона России.

Результаты работы

В области  фундаментальных исследований:

• изучены закономерности адаптивности растений;
• разработаны методы создания засухоустойчивых сортов полевых культур;
• предложены методы использования клеточных технологий в селекции и семеноводстве;
• созданы наборы анеуплодных и изогенных линий пшеницы, осуществлен перенос в пшеницу ценных чужеродных генов, изучены эффекты генов;
• разработаны модели засухоустойчивых сортов пшеницы, дан физиологический анализ продукционного процесса в посевах пшеницы, усовершенствованы методы оценки сортов на потенциальную продуктивность и устойчивость к стрессорам в полевых условиях.

В области  селекции:

Селекционерам института и опытных  станций создано 315 сортов. На 200 год  в Российский Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, включено 103 сорта  и гибрида, которые возделываются  на десятках миллионов гектаров:

Озимая мягкая пшеница – Ершовская 10, Саратовская 90, Смуглянка, Саратовская остистая;

Яровая мягкая пшеница – Альбидум 188, Альбидум 28, Альбидум 29, Белянка, Ершовская 32, Л-503, Л-505, Прохоровка, Самсар, Саратовская 29,39,42,55,46,58,60,62,64,66, Юго-Восточная 2;

Яровая твердая пшеница – Валентина, Краснокутка 6,10, Людмила, Саратовская 57,59, Саратовская золотистая, Ник;

Озимая рожь – Саратовская 4,5,6,7, Саратовская крупнозерная;

Яровой ячмень – Нутанс 108,553,642;

Просо – Ильиновское, Саратовское 3,6,8,10;

Нут – краснокутский 28,36,123,195, Юбилейный, Заволжский;

Соя – Соер 1,3,4

Кукуруза – Белозерный 1МВ, Белозерка М, Мова и мн. др.

Подсолнечник – Саратовский 82,85, Скороспелый, Скороспелый 87, Степной 81, Юбилейный 75, ЮВС 2,3;

Сорго зерновое, Сорго  сахарное, Люцерна, Эспарцет, Житняк и др.

В области  животноводства:

Созданы заводские типы и линии  овец цигайской и ставропольской пород, приспособленные к суровым  условиям юго-востока. Ведутся исследования по улучшению генетической структуры  стад крупного рогатого скота и свиней.

5. Связь селекции с  генетикой

Теоретической основой селекции является генетика - наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах  управления ими. Она изучает закономерности наследования признаков и свойств  родительских форм, разрабатывает методы и приемы управления наследственностью. Применяя их на практике при выведении новых сортов растений и пород животных, человек получает нужные формы организмов, а также управляет их индивидуальным развитием - онтогенезом.