Селекция растений: основные методы и роль естественного отбора. Самоопыление перекрестноопыляемых растений. Гетерозис. Полиплоидия и отдаленная гибридизация. Достижения селекции растений

В основе селекции растений лежит искусственный отбор, когда человек отбирает растения с интересующими его признаками. До ХУ1-ХУП вв. отбор происходил бессознательно, то есть человек, на­пример, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему на­правлении.

Только в последние столетия человек, еще не зная законов гене­тики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.

Однако методом отбора человек не может получить принципи­ально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в по­пуляции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию, скрещивая растения с жела­тельными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Например, один сорт пшеницы отличается прочным стеблем и устойчив к поле­ганию, а другой сорт с тонкой соломиной не заражается стеблевой ржавчиной. При скрещивании растений из двух сортов в потомстве возникают различные комбинации признаков. Но отбирают именно те растения, которые одновременно имеют прочную соломину и не бо­леют стеблевой ржавчиной. Так создается новый сорт.

Основные методы селекции вообще и селекции растений в част­ности — отбор и гибридизация.

Для перекрестноопыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего скрещивания. Таким образом получают, например, новые сорта ржи. Эти сорта не являются генети­чески однородными.

Если же желательно получение «чистой линии», то есть генетиче­ски однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной- единственной особи с желательными признаками. Таким методом бы­ли получены многие сорта пшеницы, капусты и др.

Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрестноопыляемых растений. При этом могут фе­нотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов.

Основная причина этого — переход многих генов в гомозиготное состояние. У любого организма в генотипе постепенно накапливают­ся неблагоприятные мутантные гены. Они чаще всего рецессивны и фенотипически не проявляются. Но при самоопылении они переходят в гомозиготное состояние, и возникает неблагоприятное наследствен­ное изменение. В природе у самоопыляемых растений рецессивные мутантные гены быстро переходят в гомозиготное состояние, и такие растения погибают, выбраковываясь естественным отбором.

Несмотря на неблагоприятные последствия самоопыления, его часто применяют у перекрестноопыляемых растений для получения гомозиготных («чистых») линий с нужными признаками. Это приво­дит к снижению урожайности. Однако затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями и в результа­те в ряде случаев получают высокоурожайные гибриды, обладающие нужными селекционеру свойствами. Это метод межлинейной гибри­дизации, при котором часто наблюдается эффект гетерозиса: гибри­ды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчиво­стью к неблагоприятным воздействиям.

Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. К сожале­нию, эффект гетерозисной (или гибридной) мощности бывает силь­ным только в первом гибридном поколении, а в следующих поколе­ниях постепенно снижается.

Основная причина гетерозиса заключается в устранении в гибри­дах вредного проявления накопившихся рецессивных генов. Другая причина — объединение в гибридах доминантных генов родитель­ских особей и взаимное усиление их эффектов. В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия, так как поли­плоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью.

В основе явления полиплоидии лежат следующие причины: каж­дому виду живых организмов присущ строго определенный набор хромосом. В половых клетках все хромосомы различны. Такой набор называется гаплоидным и обозначается буквой п. Клетки тела (сома­тические) обычно содержат двойной набор хромосом, называемый диплоидным (2п). Если хромосомы, удвоившиеся в процессе деления, не разойдутся в дочерние клетки, а останутся в одном ядре, то возни­кает явление кратного увеличения числа хромосом, называемое поли­плоидией. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свекла, четырехплоидные клевер, рожь и твер­дая пшеница, а также шестиплоидная мягкая пшеница.

Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего уд­воившиеся хромосомы не могут разойтись и остаются в одном ядре. Одно из таких веществ — колхицин. Применение колхицина для по­лучения искусственных полиплоидов является примером искусствен­ного мутагенеза, применяемого при селекции растений.

Путем искусственного мутагенеза и последующего отбора му­тантов были получены новые высокоурожайные сорта ячменя и пше­ницы. Этими же методами удалось получить новые штаммы грибов, выделяющие в 20 раз больше антибиотиков, чем исходные формы.

Сейчас в мире культивируют более 250 сортов сельскохозяйст­венных растений, созданных при помощи физического и химического мутагенеза. Это сорта кукурузы, ячменя, сои, риса, томатов, подсол­нечника, хлопчатника, декоративных растений.

При создании новых сортов при помощи искусственного мутаге­неза исследователи используют закон гомологических рядов Н.И. Ва­вилова. Организм, получивший в результате мутации новые свойства, называют мутантом. Большинство мутантов имеет сниженную жизне­способность и отсеивается в процессе естественного отбора. Для эво­люции или селекции новых пород и сортов необходимы те редкие особи, которые имеют благоприятные или нейтральные мутации.

Отдаленная гибридизация — это метод, при котором производят скрещивание растений разных видов одного рода или даже разных родов. Существуют гибриды ржи и пшеницы, пшеницы и дикого зла­ка эгилопс. Однако отдаленные гибриды, как правило, бесплодны, так как у них невозможен нормальный процесс созревания гамет из-за не­способности хромосом конъюгировать в профазе I мейоза.

К одному из достижений современной генетики и селекции отно­сится преодоление бесплодия межвидовых гибридов. Впервые это удалось сделать Г.Д. Карпеченко при получении капустно-редечного гибрида. В результате отдаленной гибридизации было получено новое культурное растение — тритикале — гибрид пшеницы с рожью (лат. Triticum — пшеница и Secale —рожь). Отдаленная гибридизация ши­роко применяется в плодоводстве.

Задать вопрос врачу онлайн
<< | >>
Источник: Каменский А. А.. ЕГЭ 100 баллов. Биология. Самостоятельная подготовка к ЕГЭ. / А. А. Каменский, Н. А. Соколова, А. С. Маклакова, Н. Ю. Сарычева, Н. А. Богданов. —М. : Издательство «УЧПЕДГИЗ»,2018. — 512 с. (Серия «ЕГЭ. 100 Баллов»). 2018

Еще по теме Селекция растений: основные методы и роль естественного отбора. Самоопыление перекрестноопыляемых растений. Гетерозис. Полиплоидия и отдаленная гибридизация. Достижения селекции растений:

  1. Растения содержат основные витамины
  2. Раздел II ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУЦИРУЮЩИХ ИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИ
  3. КОНТАКТ С ЯДОВИТЫМИ ЖИВОТНЫМИ И РАСТЕНИЯМИ (X20-X29)
  4. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ
  5. Глава 3 Группы крови и лекарственные растения
  6. Сборы, лекарственных растений
  7. ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ — ИСТОЧНИКИ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИПИДОВ
  8. Реферат. Лекарственные растения, содержащие лигнаны2017, 2017
  9. Использование лекарственных растений при отдельных клинических проявлениях хронического физического перенапряжения
  10. Только растения содержат балластные вещества
  11. Рабинович М. И.. Лекарственные растения в ветеринарной прак­тике: Справочник.— М.: Агропромиздат,1987.— 288 с., [8] л ил.: ил., 1987
  12. Глава 5 Лекарственные растения, обладающие иммунопротекторными свойствами. ЛИСТЬЯ КРАПИВЫ