Биология

Селекция и ее задачи

Селекция – наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов, а также практическое выведение этих сортов, пород и штаммов.

Задачи селекции:

• повышение продуктивности сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов;
• изучение разнообразия растений, животных и микроорганизмов, являющихся объектами селекционной работы;
• анализ закономерностей наследственной изменчивости при гибридизации и мутационном процессе;
• исследование роли среды в развитии признаков и свойств организмов;
• разработка систем искусственного отбора, способствующих усилению и закреплению полезных для человека признаков у организмов с различными типами размножения;
• создание устойчивых к заболеваниям и климатическим условиям сортов и пород;
• получение сортов, пород и штаммов, пригодных для механизированного промышленного выращивания, разведения и уборки.

Генетика служит теоретической базой селекции, используя достижения теории эволюции, биохимии, молекулярной биологии и других наук. Селекция как наука родилась в начале ХХ века с появлением теории наследственности. Однако многие сорта растений и породы животных были получены намного ранее до появления генетики, процесс введения в культуру диких растений и последующего их улучшения представляет одну из интереснейших страниц истории человечества. Большинство возделываемых ныне растений – это результат хотя и бессознательного, но последовательного, постепенного улучшения их в течение многих сотен и даже тысяч лет.

На протяжении долгого времени отбирались организмы с необычным фенотипом, только позднее стало известно, что такое мутация. К примеру, махровые розы были известны со времен Средневековья, культурные бананы (в большинстве своем триплоидные) способны размножаться вегетативно, зато дают вкусные плоды без семян, межвидовые гибриды домашних яблони, сливы, цитрусовых (Рис. 1) наиболее вкусны.

Рис. 1. Межвидовые гибриды: махровая роза, дикий и культурный банан, домашние садовые растения 

Искусственный отбор без научных и биологических знаний, на основе одного лишь наблюдения получил название интуитивной селекции. За многие тысячелетия различные племена и народности обзавелись собственными сортами растений и породами животных. Основой успеха служило генетическое разнообразие исходного материала.

Работы отечественных селекционеров. Н.И. Вавилов

Использование многообразия флоры нашей планеты для селекции предложил российский академик Николай Иванович Вавилов (Рис. 2), знаменитый генетик и селекционер.

Рис. 2. Н.И. Вавилов (1887–1943) (Источник)

Он организовал многочисленные экспедиции в различные регионы нашей планеты для сбора информации о культурных и диких растениях. Было собрано более 160 тысяч образцов растений различных видов, сортов и разновидностей, на основании которых Н.И. Вавилов обосновал теорию центров происхождения культурных растений. Уникальнейшая коллекция, собранная Н.И. Вавиловым, хранится во Всероссийском институте растениеводства (Рис. 3) и используется в практической работе селекционеров.

Рис. 3. Всероссийский институт растениеводства, коллекция Н.И. Вавилова (Источник, Источник)

В результате гибридизации образцов аргентинских сортов пшеницы, привезенной Вавиловым, с отечественными сортами был получен известнейший сорт пшеницы Безостая-1, а его работа «Значение межвидовой и межродовой гибридизации в селекции» получила мировую известность.

В наше время коллекция, которую основал Н.И. Вавилов, насчитывает более 320 тысяч образцов, с образцами ведется селекционная работа.

Н.И. Вавилов выделил семь центров культурных растений.

1. Восточноазиатский – родина сои, проса, гречихи, яблони, сливы, редьки и многих других плодовых и овощных культур.
2. Южноазиатский тропический – родина риса, сахарного тростника, цитрусовых, баклажана, огурца и других овощных культур.
3. Юго-западноазиатский – родина пшеницы, ржи, бобовых культур, льна, конопли, моркови, винограда, дыни и других.
4. Средиземноморский – родина капусты, свеклы, маслин.
5. Абиссинский – родина твердой пшеницы, сорго, бананов, кофе, арбуза.
6. Центральноамериканский – родина кукурузы, какао, тыквы, табака, хлопчатника.
7. Южноамериканский – родина картофеля, ананаса, хинного дерева.

В дальнейшем были выделены еще пять центров на основании изыскательских работ ученых.

1. Переднеазиатский
2. Австралийский
3. Африканский
4. Европейско-сибирский
5. Североамериканский

Открытый Вавиловым закон гомологических рядов в наследственной изменчивости стал широко применяться в селекционной практике:

«Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов.

Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство».

Данный закон распространяется не только на растения, но и на животных.

Работы И.В. Мичурина

Неоценимый вклад в развитие селекции растений внес отечественный селекционер, выдающийся преобразователь природы Иван Владимирович Мичурин (Рис. 4).

Рис. 4. И.В. Мичурин (1855–1935) (Источник)

Мичурин вывел около 300 плодовых сортов растений, в своих работах он применял скрещивание географически отдаленных форм. Основные принципы работ Мичурина – гибридизация, отбор и воздействие условий среды. Для получения гибридов Мичурин широко использовал эколого-географические скрещивания – если родители происходят из разных географических районов или из разных мест обитания, то гетерозис проявляется наиболее сильно. Это вызвано тем, что эти родители имеют наиболее сильно различающие генотипы, сформировавшиеся в ходе естественного отбора в разных условиях. Примером может служить получение груши Бере зимняя при скрещивании французского сорта груши Бере рояль с дикой уссурийской грушей (рис. 5), которую можно выращивать в средней полосе России и которая отличается высокими вкусовыми качествами, а также зимостойкостью.

Рис. 5. Груша Бере рояль, дикая уссурийская груша, Груша Бере зимняя 

И.В. Мичурин рекомендовал широко использовать повторное скрещивание выделенных гибридов с лучшими сортами. Селекционерами нашей страны путем повторного скрещивания мичуринских сортов с местными или инорайонными сортами выведено большое число новых ценных сортов различных культур. Его методы успешно используются селекционерами в настоящее время.

Лженаучная теория Т.Д. Лысенко

Опираясь на ранние работы Мичурина, где он опровергал законы Менделя, и злоупотребляя его авторитетом, при замалчивании последних работ Мичурина, где он признавал закономерности, открытые Менделем, Трофим Денисович Лысенко создал лженаучное направление в биологии – мичуринскую агробиологию, идеологическую и философскую направленность агробиологии дал Исаак Израилевич Презент (Рис. 6).

Рис. 6. Т.Д Лысенко и И.И. Презент (Источник)

Мичуринская агробиология взяла от Мичурина лишь имя и некоторые его начальные работы, которые в дальнейшем он опроверг проведенными опытами. Лысенко, являющийся советским агрономом и селекционером, предложил и пропагандировал ряд агротехнических приемов, таких как яровизация злаков, чеканка хлопчатника и летняя посадка картофеля. Большинство методик и сортов, предложенных Лысенко, были подвергнуты критике и не нашли практического применения и нанесли огромный ущерб сельскому хозяйству нашей страны.

Основные положения лженаучной мичуринской агробиологии

1. Измененные условия внешней среды могут изменять процесс построения тела, в том числе и построение хромосом и гамет.
2. Наследственные признаки могут передаваться при прививке непосредственно от привоя к подвою.
3. Изменение наследственности, приобретение новых свойств и их усиление в ряде последовательных поколений всегда определяется условиями жизни организмов.
4. Клетки способны самозарождаться из неклеточной массы.
5. Математика и статические методы не могут быть полезны в биологических исследованиях.
6. Внутривидовой конкуренции не существует.
7. ДНК не является веществом наследственности.
8. Современные виды способны превращаться один в другой под воздействием условий внешней среды.

Лженаучная теория вообще отрицала значение хромосом как носителя наследственности, а также общепринятый в биологии принцип Вирхова – каждая клетка из клетки, не признавалась роль математики и статистических методов исследования.

Мы знаем, что любая научная теория должна подтверждаться экспериментально, и многочисленные опыты в нашей стране и за границей не подтвердили основные тезисы мичуринской агробиологии, опровергли их. Теория Лысенко вступала в противоречия с уже доказанными положениями генетики, цитологии и эмбриологии, так, например, самозарождение клеток из живого вещества вступает в противоречие с принципом Вирхова – каждая клетка из клетки.

Теория Лысенко получила распространение благодаря его заявлениям о получении быстрых высокоурожайных сортов и пород в короткие сроки, на то время хорошо соответствовала идеологии коммунистической партии Советского Союза в противопоставлении науки буржуазной и коммунистической. Классическая генетика представлялась наукой буржуазной, была организована травля ученых-генетиков, научные и практические результаты лысенковцев часто подделывались. В результате многие классические генетики в 30-е годы были репрессированы. Наиболее существенной потерей мировой генетики стал арест Н.И. Вавилова в 1940 году. Лысенковщина является примером опасности вмешательства политики и некомпетентности людей, обладающих большой властью, в жизнь научного сообщества, она нанесла заметный ущерб развитию генетики.

Заключение

Мы рассмотрели достижения и ошибки отечественных селекционеров. Опыт работы видных отечественных селекционеров, богатый исходный материал, благоприятные условия для творчества – все это позволит вывести новые сорта и гибриды, которые помогут современным ученым создать обилие сельскохозяйственных продуктов в стране.

 

Домашнее задание

1. Дать определение селекции и назвать ее задачи.
2. Какие центры культурных растений выделил Н.И. Вавилов?
3. Назовите основные принципы работ И.В. Мичурина.

 

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009.
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.
3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Sadisibiri.ru (Источник).
2. Studzona.com (Источник).
3. Km.ru (Источник).