Массовый отбор в селекции: примеры, преимущества и недостатки

Для выведения новых растений применяют методы селекции. Это целая наука, которая подразумевает сам процесс выведения новых сортов. В селекции используют индивидуальный и массовый отбор, метод гибридизации, мутагенез. Каждый из них помогает получить самые разные сорта культур.

История селекции

Историки утверждают, что первые работы по селекционированию проводились более десяти тысяч лет назад, когда люди стали осваивать новые территории. При переселении люди стали зависеть от определенных видов растений, что привело к необходимости проводить улучшение качества выращиваемых культур. Постепенно стали появляться новые сорта. Все они произошли от диких предков.

Первыми растениями, попавшими в культуру, стали хлебные злаки. Люди научились выращивать просо, рис, пшеницу, ячмень. Среди них проводились массовые отборы: забирались материалы, у которых сохранялись семена в колосе и не осыпались. Позже стали проводить сознательный выбор: люди поняли, что многие признаки передаются из поколения в поколение. В результате человек брал только те культуры, которые обладали определенными признаками, и сохранял их, а по возможности и усиливал.

Археологи доказали, что уже в древние времена люди обладали знаниями по селекционированию культурных растений, овощей.

Прорыв в селекции

Стремительное развитие в селекции произошло в девятнадцатом веке. В этот период были построены селекционные станции, где начали проводить эксперименты с растениями. На станциях массово отбирали только те растения, которые отвечали всем поставленным целям. Окончательное формирование селекции в качестве науки произошло только в двадцатом столетии. Основаниями для ее выделения стали генетика, эволюция, экология и биология, география сельского хозяйства.

Задачи и основы селекции

Основными задачами селекции является создание высокопродуктивных сортов, которые обладали бы высокой устойчивостью к болезням и неблагоприятным условиям среды. Были разработаны новые методы генетического селекционирования.

В качестве основы для выведения новых культур выступали знания об исходных материалах, типах наследственной изменчивости, роли среды, теоретические знания о массовом отборе и другие сведения.

При проведении селекции ученые тщательно подбирали материал с учетом всех известных им генетических особенностей. Большой вклад в эту науку сделал Н. Вавилов. Он провел более полусотни экспедиций в разные страны мира для сбора семян культурных растений и их диких предков. После этого была создана первая в мире энциклопедия растений, включающая более тысячи видов. Она все еще хранится в Институте растениеводства в Санкт-Петербурге. Работой Вавилова пользуются ученые по всему миру.

Улучшение растений

Н. Вавилов еще в тридцатых годах предположил, что для повышения устойчивости к болезням необходимо проводить индивидуальный отбор или же скрещивать между собой разные сорта. Главные сложности в создании устойчивых видов – это необходимость учитывать вредные организмы, которые поражают определенные виды растений, и особенности культур. В селекционной работе ученые применяют гибридизацию, массовый и индивидуальный отбор, биотехнологию, генную инженерию, мутагенез и другие методы, позволяющие получать поколения растений с высоким иммунитетом.

Методы получения новых культур

Традиционно используются следующие методы селекции:

1. Отбор. Он может быть массовым или индивидуальным.
2. Мутагенез.
3. Гибридизация. Этот метод предусматривает внутривидовую, удаленную гибридизацию, а также беккросс.

Каждый метод селекции имеет свои особенности и подвиды.

Отбор

Главным критерием получения новых видов растений является отбор. Наиболее эффективен этот метод в выведении новых культур при работе с самоопыляемыми и вегетативно-размножающимися растениями.

При проверке на устойчивость отбор проходит двумя способами: массово или индивидуально.

Массовый выбор

Самым старым считается массовый отбор в селекции, при помощи которого были получены ценные исходные материалы для нынешнего поколения селекционеров. Данная разновидность отбора помогает выбрать из большого количества растений те, которые соответствуют поставленным требованиям. При работе оценивается целый комплекс признаков, в числе которых устойчивость к болезням.

Во время массового отбора растений с них собирают семена, а затем их высевают на одном поле. Итогом проделанной работы должны стать культуры, которые полностью будут соответствовать определенному признаку.

Главным достоинством искусственного массового отбора является простота и возможность быстро улучшить сразу большие объемы материала. Однако у этого метода есть и недостатки: из материала невозможно определить ценные гибриды в плане селекции и применять их для дальнейшей работы. Примером массового отбора служат поля с пшеницей, рожью и другими хлебными злаками. Для получения такого же сорта (гибрида) необходимо постоянно скрещивать определенные виды. Брать для дальнейшей работы полученные от гибридов семена нельзя, так как они непригодны в генетическом плане.

Индивидуальный выбор растений

Одним из самых эффективных методов считается именно индивидуальный отбор. Он позволяет оценить растения на устойчивость, а также выявить ценность материала для дальнейшей работы. Именно этот тип получения новых сортов считается самым значимым.

Метод индивидуального отбора помогает получить отдельные устойчивые культуры, потомство которых размножают. Так ученые получают возможность поработать с каждой единицей полученных экземпляров: каждого «ребенка» изучают отдельно, оценивая по определенным критериям.

При вопросе о том, в чем отличие массового отбора от индивидуального, сразу напрашивается ответ – в выборе одной культуры, с которой работают ученые, а при массовом выбирают сразу много материала.

Индивидуальный отбор помогает оценивать генетическую ценность каждого отдельного сорта растений из выбранных генотипов, контролировать определенные признаки в потомстве на всех этапах селекционного процесса. Но чтобы получить новый сорт при помощи этого метода отбора, необходимо много времени. Зачастую он применяется как проверка на устойчивость к разным видам болезней и вредителям.

Массовый и индивидуальный методы могут быть одноразовыми и многоразовыми.

Одноразовый отбор

Данный метод применяется преимущественно при выведении новых сортов самоопыляемых растений. Одноразовый индивидуальный отбор предполагает последовательное изучение всех звеньев процесса отбора по определенным признакам. Одноразовый массовый выбор очень эффективен в семеноводческой практике, поэтому его еще называют оздоравливающим.

Многократный отбор

При работе с растениями, разводящимися перекрестно-опылительным методом, определяется эффективность гетерозиготности исходного материала. Многократный массовый отбор помогает поддерживать устойчивость растений к различным возбудителям болезни, например, к фузариозу, гнилям. Также этот метод помогает получить культуры, устойчивые к вредителям.

Преимущества и недостатки массового выбора

Преимущества метода массового отбора следующие:

1. Возможность получать сразу много материала. При засевах полей ученые получают сразу тонны материалов.
2. Возможность сбора семян только с лучших экземпляров культур. Все высаженные растения оцениваются по определенным признакам. После созревания урожая ученые собирают с самых лучших растений семена. Однако при использовании их в дальнейшей селекционной работе учитывается возможность получить гибриды: у перекрестно-опыленных культур семена имеют гены матери и отца. Впоследствии от новых сеянцев можно получить скорорастущие растения, которые будет легко разводить даже новичку.
3. Возможность выбора растений для разведения с учетом определенных признаков.

При массовом размножении можно получить сразу много растений с разными характеристиками. Селекционеры оценивают рост, плодоношение, степень устойчивости к болезням и вредителям и т.д. По каждому критерию находятся растения, которые идеально соответствуют требованиям. Далее с них получают посадочный материал, который сохраняет свойства родителя (разные виды культур способны сохранять свойства как отца, так и матери, причем выраженность свойств зависит от вида растения).

Другие методы получения новых сортов

Одним из самых устойчивых методов селекционирования, при котором получают высокоустойчивые сорта, является гибридизация. Она предполагает скрещивание между собой растений с разными генотипами и различными наследственными способностями. В результате получаются гибриды, сочетающие в себе родительские формы.

При определении устойчивости к болезням гибридизация эффективна в том случае, если хотя бы одна из родительских форм является носителем ценных признаков, способных обеспечить защиту будущего гибрида от потенциально опасных болезней и вредителей.

При получении растений с высокой степенью устойчивости к негативным факторам в селекции применяют разные методы изменения генов. Однако внутривидовая гибридизация не оказывает хороших результатов. Для достижения поставленных целей хотя бы одна родительская форма должна отвечать требуемому уровню эффективности: обычно от таких отцов и матерей передается ген устойчивости к болезням. Из-за этого все больше учеными стали применяться растения, принадлежащие к разным биологическим таксонам. Здесь учитывается, что самым лучшим иммунитетом обладают дикорастущие виды, а культурные практически всегда слабые.

Геномом устойчивости всегда были и остаются дикорастущие сородичи культурных сортов. Было время, когда отдаленный метод применялся редко из-за невозможности сбалансировать геномы родительских форм и с нежеланием передавать признаки.

Сейчас все изменилось. Отдаленные методы гибридизации позволили получить самые устойчивые виды, а также вывести новые сорта, формы зерновых и овощных культур.

«Ремонт» сортов

Иногда выведенные культуры теряют свои признаки. Чтобы этого не происходило, селекционеры проводят обратное скрещивание, т.е. выполняется опыление культуры с одной из родительских форм. Этот метод помогает «ремонтировать» сорта, улучшая их и добавляя новые признаки. Однако такой метод не дает возможности повысить производительность растения, а помогает только улучшить устойчивость к определенному виду болезней.

Работа селекционеров может занимать многие годы. Есть сорта растений, которые были получены после десятилетий работы. Также есть метод, который помогает получать гибриды с нужными качествами, но на это уходят долгие года. Для этого применяют метод мутагенеза. Его использование помогло вывести растения с максимальной устойчивостью к самым разным болезням. До применения этого способа в мире не было ни одной культуры с подобной защитой.