Многообразие пород животных и сортов растений и их выведения

Обновлено: 05.10.2024

Селекционная работа ведется по следующей схеме: создается желаемая модель сорта или породы, происходит подбор методов для работы, начинается планомерная деятельность по реализации задуманного.

При проведении селекционных экспериментов учитывают следующие факторы:

наличие богатого исходного материала (породы, сорта), предназначенного для исследований;
роль среды (модификационная изменчивость) в развитии признаков;
законы наследования признаков;
формы искусственного отбора.

Современная селекция, помимо гибридизации и искусственного отбора, использует в работе искусственный мутагенез или получение мутаций при воздействии на организм физических или химических агентов. Метод не всегда дает положительные результаты, поскольку полезные генные или геномные мутации возникают не так часто. Редко закрепляются в последующих поколениях, если не затрагивают ядерный геном. Полезные мутации у растений передаются и сохраняются с помощью вегетативного размножения.

Метод ментора. В крону гибридного дерева делается прививка саженца, который передает гибриду полезные свойства. Или наоборот – гибрид с заложенными свойствами прививается на подвой-дичок.
Метод вегетативного сближения. Проводится ранняя прививка одного вида растения на другой вид. В новом растении происходят биохимические и тканевые изменения. Пыльцевые трубки прорастают в пестик материнского растения. Происходит оплодотворение видов, которые не скрещиваются традиционным путем.
Метод посредника. Используется, когда виды А и В не скрещиваются. Вначале проводят гибридизацию В и С (посредника), а затем полученный гибрид скрещивают с А.
Метод опыления смесью пыльцы разных видов. Помогает прорастанию пыльцевых трубок в пестик цветка, что в ряде случаев приводит к оплодотворению.

Особенности селекционной работы с животными

На заметку: Чтобы получить значительное количество потомков и выбрать из вариативного ряда подходящие формы, применяют искусственное осеменение и искусственное оплодотворение в пробирке, с пересадкой зиготы в матку суррогатной матери.

Проводится селекция микроорганизмов, которые используются в получении продуктов, очистке сточных вод, получении лекарственных препаратов, борьбе с вредителями и в других сферах человеческой деятельности.

Жизнедеятельность микроорганизмов протекает по особому пути и метод гибридизации к ним неприменим. В селекции микроорганизмов результаты дает искусственный мутагенез. Клетки чувствительны к физическому и химическому воздействию. В ходе изменения генотипа происходят разные мутации, среди которых выбираются те, которые способны послужить на благо человека.

Вопрос 1. Как разрешил Ч. Дарвин вопрос о предках домашних животных?
Ч. Дарвин доказал, что группы домашних животных имеют своими предками небольшое количество диких форм. Так, все породы домашних кур произошли от дикой банкивской курицы, все утки — от дикой кряковой утки, голуби - от дикого скалистого голубя, породы кроликов — от дикого европейского кролика. Предками крупного рогатого скота были два вида диких туров, а собаки — волк.

Вопрос 2. Приведите примеры многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений. Чем объясняется это многообразие?
Существует множество примеров многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений. Так, например, из одного дикого вида капусты человеком выведены капуста белокочанная, цветная, кольраби, брокколи, брюссельская, кормовая (капуста со стеблем выше человеческого роста).
Известно много пород голубей, общим предком которых был дикий скалистый голубь. Множество сортов риса создано из нескольких диких видов - предков культурных растений риса. Такое многообразие объясняется тем, что внутри вида присутствует широкий спектр мутационной изменчивости, а человек, отбирая для своих специальных нужд особи, у которых сила проявления необходимого признака наиболее выражена, закрепляет и усиливает его, получая устойчивые формы различных генотипов в пределах вида.

Вопрос 3. В чем состоит основной метод выведения новых сортов и пород?
Основной движущей силой в возникновении сортов и пород является искусственный отбор. Под искусственным отбором понимается процесс создания новых пород животных и сортов культурных растений путем систематического сохранения и размножения особей в ряду поколений с определенными, ценными для человека признаками и свойствами. Дарвин выделял две формы искусственного отбора: сознательный, или методический, когда селекционером ставится конкретная задача и ведется отбор по одному-двум признакам, полезным для человека, и бессознательный (когда для размножения оставляют особи, лучшие по многим признакам). Первый является методом быстрого выведения пород. Например, для получения высокоурожайного картофеля на семена оставляли тот картофель, который давал высокий урожай. Коров, дающих мало молока, или неяйценосных кур съедали, а продуктивных животных сохраняли и получали от них потомство.

Вопрос 4. Как меняется строение и поведение животных в процессе одомашнивания? Приведите примеры.
При одомашнивании животные, с одной стороны, приобретают новые признаки и свойства, полезные человеку, а с другой стороны, теряют признаки и свойства, необходимые им для жизни в дикой природе. Например, домашние свиньи имеют большой слой подкожного жира, тучное тело, у них исчезла агрессивность и устойчивость к естественным врагам. Можно привести эксперимент академика Д. К. Беляева, поставленный на серебристо-черных лисах. Проводя отбор по поведенческим реакциям и оставляя для скрещивания животных спокойных, с выраженным исследовательским инстинктом, он отметил, что у животных в ряду поколений исчезают агрессивность и страх по отношению к человеку. Внешний вид лис также изменился, приблизившись к фенотипу (внешнему виду) домашних собак, — опустились уши, хвост завился крючком, на лбу появилась звездочка.

Человек ведет непрерывный отбор домашних животных, оставляя лучших, более отвечающих своим требованиям (экономическим, эстетическим и др.), используя в потребительских целях менее ценных. Так появилась селекция животных, которая первоначально была бессознательный, а затем постепенно стала принимать характер примитивного методического отбора.

Происхождение домашних животных

Все домашние животные произошли от диких предков. Прежде других животных в середине каменного века была одомашнена собака; предками ее являются волк и, возможно, шакал.

В конце каменного века одомашнены свинья, овца, коза, крупный рогатый скот, позднее — лошадь. Свиньи происходят от диких европейских и азиатских кабанов, овцы — от диких европейских овец, козы — от винторогого козла, крупный рогатый скот — от тура, лошадь — от тарпана и лошади Пржевальского.

Особенности селекции

Благодаря отбору в течение тысячелетий сформировались многочисленные местные породы, приспособленные к специфическим условиям различных территорий обитания человека и его потребностям. В настоящее время при выведении новых и улучшении существующих пород домашних животных селекционеры пользуются в принципе теми же методами, что и в растениеводстве.

Но селекция животных имеет ряд особенностей:

Размножаются половым путем, потому каждая порода является сложной гетерозиготной системой;
оценивают качества самцов, которые у них нельзя проверить внешне (яйценоскость, жирномолочность), по потомству и родителях;
у некоторых видов половое созревание наступает достаточно поздно;
рождается немногочисленное потомство.

Большое значение имеет подбор производителей по хозяйственно ценным признакам и экстерьеру животных. Экстерьер — совокупность фенотипических признаков животных. Принимается во внимание телосложение и соотношение размеров частей тела. Учет экстерьера важен потому, что организм представляет единое целое. Функции организма, его продуктивность тесно связаны со строением тела.

При селекции лошадей, свиней, овец, мясных пород крупного рогатого скота производители оцениваются по фенотипу (экстерьеру) и по качеству происходящего от них потомства.

При селекции крупного рогатого скота молочных пород отбор проводится в три этапа. Предварительный отбор быков основывается на сведениях о молочности матерей, бабок, сестер и признаках экстерьера. Затем оценивают быков по продуктивности потомства.

Наконец, производителей, выявленных как лучших, скрещивают с дочерьми, чтобы выяснить, не являются ли они носителями летальных и других нежелательных генов. Для получения большего потомства от наиболее ценных производителей используется искусственное осеменение.

Современные достижения

В селекции животных используется широкий спектр методов выведения ценных пород. Применяются старые способы, проверенные испытаниями, и новые, разработанные в 20 ст.. Новейшим и перспективным считается клеточная инженерия. В основе лежит передача наследственной информации через соматические клетки. Зоотехники выращивают клонов, которые могли бы стать точной копией предка, с набором соответствующих качеств. В 1997 году, ученым удалось с помощью клонирования вырастить овечку Долли, и несколько других животных.

Цигайская овца

Селекция животных помогла получить ряд ценных пород, их примеры:

Цигайская овца — имеет высокую плодовитость и приноситпримерно 100л молока за четыре месяца;
чёрно-пёстрый вид крупного рогатого скота — дает до 5 тонн молока в год (жирность — 3,6-3,8%);
асканийская овца — отличается быстрым ростом (за полтора года достигает размеров взрослой особи). Настриг шерсти достигает 20-30кг с одного барана.

Виды изменчивости в селекции животных

Изменчивость — различия, которые возникают между представителями одного или разных видов, прародителями и потомством, под воздействием генотипа и окружающей среды.

Выделяют два вида изменчивости:

наследственная — проявляется как изменение генетической информации потомков.
ненаследственная — проявляется изменением фенотипа под влиянием внешних факторов.

Наследственная изменчивость делится на мутационную и комбинативную.

Наследственная изменчивость

Мутационная изменчивость — возникает при воздействии на генетический материал мутагенных факторов. Они возникают спонтанно или в результате влияния температуры, радиации, химических веществ.

Комбинативная изменчивость — характеризуется особым сочетанием генов, которые переходят от родителей потомкам. Для получения новой породы изначально берут несколько пород, после скрещивания которых, в запланированной очередности, получают виды с желаемым набором генов.

Методы

Селекционеры используют следующие способы получения новых видов: внутрипородное разведение (инбридинг), межпородное скрещивание (аутбритинг), гетерозис, испытание производителей по потомству и искусственное осеменение.

Инбридинг (близкородственное скрещивание) — в селекции животных применяют с целью сохранения и улучшения качеств породы. На практике проводится отбор лучших по производительности видов, и выбраковка не соответствующих требованиям пород.

Для инбридинга подбирают пары для скрещивания с тесными родственными связями: братья и сестры, родители и их потомство. Так получают гомозиготные виды, обладающие ценными качествами. Недостаток метода заключается в ослаблении животных, ухудшении адаптивных возможностей и устойчивости к заболеваниям.

Аутбритинг — неродственное скрещивание животных, относящихся к разным породам и видам. Этот способ скрещивания приводит к гетерозису. Цель метода – создание новых пород, которые поддаются в дальнейшем строгому отбору.

С помощью аутбритинга получена немецкая овчарка, которая используется во всех видах служб, отлично сложенная, легко поддается дрессировке.

Гетерозис — наблюдается при скрещивании представителей разных пород в первом поколении. Полученные животные имеют ряд преимуществ по сравнению с родительскими формами. Быстрее растут, дают больше молока или мяса. К примеру, после скрещивания 2 мясных видов кур получают бройлерных кур, способных эффективно набирать массу.

Испытание производителей по потомству — выбирают самцов у которых не проявляются определенные качества и скрещивают их с дочерями. Так проводится оценка качества полученного потомства в сравнении с материнскими.

Искусственное осеменение — метод применяют для оплодотворения самок семенем самых производительных самцов. Половые клетки сохраняют жизнеспособность при низкой температуре длительное время.

Практическое воплощение законов наследственности и изменчивости нашло отражение в селекции животных, растений и микроорганизмов — способе выведения полезных для человека пород и сортов организмов. В этой главе вы познакомитесь с методами селекционной практики и некоторыми результатами работы ученых, узнаете о приемах, используемых в биотехнологии.

Селекция (от лат. selectio — отбор) представляет собой науку о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных и сортов культурных растений. Вместе с тем под селекцией понимают и сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.

В процессе становления человека как вида ему пришлось не только защищаться от диких зверей, устраивать убежища и т.п., но и обеспечивать себя пищей. Поиск съедобных растений и охота — не очень надежные источники пищи, и голод был постоянным спутником первобытных людей.

Естественный отбор на интеллект и развитие общественных отношений в первобытном людском стаде создали возможность организации искусственной среды обитания для человека, уменьшающей его зависимость от природных условий. Одним из крупнейших достижений человека на заре его развития стало создание постоянного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных и возделывания растений.

16.1. Создание пород животных и сортов растений

Возникновение новых пород домашних животных и сортов культурных растений стало возможно вследствие существования у диких видов комбинативной наследственной изменчивости как результата полового размножения и отбора, применяемого человеком. Животные и растения, выведенные человеком, имеют общие черты, резко отличающие их от диких видов. У культурных форм сильно развиты отдельные признаки, бесполезные или вредные для существования в естественных условиях, но полезные для человека. Например, способность некоторых пород кур давать 300 и более яиц в год лишена биологического смысла, поскольку такое количество яиц курица не может насиживать. Можно привести множество подобных примеров, относящихся не только к хозяйственно полезным признакам, но и к декоративным — у голубей, бойцовых петухов, некоторых пород собак.

Разнообразие и продуктивность культурных растений. Все современные домашние животные и возделываемые человеком растительные культуры произошли от диких предков. Процесс превращения диких животных и растений в культурные формы называют одомашниванием. Оно началось, по-видимому, со случайного выращивания молодняка диких животных. Некоторые оказались способными существовать в контакте с человеком и начали размножаться в созданных для них условиях. Этот процесс широко известен уже 6 — 8 тыс. лет. Именно в это время человек вовлек в культуру большинство животных и растений, используемых и поныне.

Размеры и продуктивность культурных растений выше, чем у родственных диких видов, но вместе с тем они лишены средств защиты от поедания: горьких или ядовитых веществ, шипов, колючек. Для более полного удовлетворения пищевых и технических потребностей человека создаются все новые сорта растений и породы животных с заранее заданными свойствами. Разработка теории и методов создания и совершенствования пород животных и сортов растений представляет предмет селекции. Селекционеры исследуют специфические закономерности эволюции домашних животных и возделываемых растений, происходящей под направляющим влиянием человека.

Центры многообразия и происхождения культурных растений. Успех селекционной работы зависит главным образом от генетического разнообразия исходной группы растений или животных. Между тем генофонд существующих пород животных или сортов растений, естественно, менее разнообразен по сравнению с генофондом исходного дикого вида. Поэтому при выведении новых сортов растений и пород животных очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков.

С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н.И. Вавилов организовал многочисленные экспедиции как в пределах территории нашей страны, так и во многие зарубежные страны. В результате этих экспедиций был собран огромный семенной материал, который был использован для селекционной работы. Н.И. Вавилов выделил семь центров происхождения культурных растений (табл. 16.1).

Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)

Родина культурных растений

Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, о-ва Юго-Восточной Азии

Рис, сахарный тростник, цитрусовые, огурец, баклажан, черный перец и др. (50% культурных растений)

Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань

Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня, редька и др. (20% культурных растений)

Малая Азия, Средняя Азия, Афганистан, Юго-Западная Индия

Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша и др. (14% культурных растений)

Страны по берегам Средиземного моря

Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер, чечевица, кормовые травы (11% культурных растений)

Абиссинское нагорье Африки

Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, сорго, бананы

Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, табак

Южная Америка вдоль западного побережья

Картофель, ананас, хинное дерево

Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками; после ряда уточнений в настоящее время насчитывается 12 первичных центров происхождения культурных растений.

Центры происхождения культурных растений, как показывают археологические исследования, тесно связаны с районами одомашнивания животных. Такие регионы получили название центров доместикации (от лат. domesticus — домашний). Многочисленные зоологические исследования подтвердили, что для каждого вида домашних животных, несмотря на обилие пород, существует, как правило, один дикий предок.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. На основе изучения богатейшего коллекционного материала Н.И. Вавиловым были сделаны важные обобщения, послужившие крупным вкладом в теорию селекции.

Изучение наследственной изменчивости у культурных растений и их предков позволило Н.И. Вавилову сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости: “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”.

На примере семейства Злаковых Н.И. Вавилов показал, что сходные мутации обнаруживаются у целого ряда видов этого семейства. Так, черная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и ряда других злаковых за исключением овса, проса и пырея, удлиненная форма зерна — у всех изученных видов. У животных также наблюдаются сходные мутации: альбинизм и отсутствие шерсти у млекопитающих, альбинизм и отсутствие перьев у птиц, короткопалость у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц. Некоторые наследственные заболевания и уродства, встречающиеся у человека, отмечены и у некоторых животных. Животных с такими болезнями используют в качестве модели для изучения дефектов у человека. Например, катаракта бывает у мышей, крыс, собак, лошадей; гемофилия — у мыши и кошки; диабет у крысы; врожденная глухота — у морской свинки, мыши, собаки и т.д. То, что сходные, наследственно обусловленные нарушения жизнедеятельности встречаются у представителей разных видов одного и того же класса — класса Млекопитающих, убедительно подтверждает закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Появление сходных мутаций объясняется общностью происхождения генотипов. В процессе возникновения новых видов от одного предка различия между ними устанавливаются только по части генов, обусловливающих успешное существование в конкретных условиях. Многие гены у видов, имеющих общее происхождение, остаются неизменными и при мутации дают сходные признаки.

Таким образом, обнаружение спонтанных или индуцированных мутаций у одного вида дает основание для поисков сходных мутаций у родственных видов растений или животных.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости успешно используется в селекционной практике. Работа по созданию семенных коллекций сортов культурных растений и их дикорастущих предков, начало которой положил Н.И. Вавилов, продолжается. В нашей стране в настоящее время коллекция включает более 320 тыс. образцов, относящихся к 1041 виду растений. Сюда входят дикие виды, сородичи культурных растений, старые местные сорта, все лучшее и новое, что создано за последнее время усилиями селекционеров всех стран мира. Из мирового генофонда ученые выделяют генетические источники хозяйственно ценных признаков: урожайности, скороспелости, устойчивости к болезням и вредителям, засухоустойчивости, устойчивости к полеганию и др. Современные генетические методы дают возможность добиваться в селекции растений очень крупных успехов. Так, использование ценных генов дикого эфиопского ячменя позволило создать выдающийся по продуктивности сорт ярового ячменя Одесский 100.

• Богатейший коллекционный материал собран Н.И. Вавиловым в различных районах мира. Его изучение позволило выявить родину и диких предков многих культурных растений.

• Развитие идей Н.И. Вавилова позволило выделить 12 центров происхождения культурных растений.

Вопросы и задания для повторения

1. Чем отличаются одомашненные и культурные организмы от диких?

2. Какое значение для селекции имеет знание центров происхождения культурных растений?

3. Изложите сущность закона гомологических рядов в наследственной изменчивости Н.И. Вавилова.

Читайте также: