В селекции растений массовый отбор: Массовый и индивидуальный отбор как метод селекции растений

Массовый и индивидуальный отбор как метод селекции растений

Отбор как самостоятельный метод селекции растений основан на использовании природной внутривидовой изменчивости растений.

В селекции методы отбора используются в зависимости от задач конкретных селекционных программ и особенностей селектируемой культуры (самоопылитель, перекрестник, вегетативно размножающееся растение) и генетической структуры будущего сорта (самоопыленная линия, клон, сорт-популяция, гибрид простой или сложный, сорт, состоящий из отдельных линий или семей). Э. Э. Гешеле подчеркивает, что в практике селекции на иммунитет необходимо четко различать такие понятия, как генотип, фенотип, среда, норма реакции генотипа.

Генотип — совокупность всех наследственных факторов организма — генов, локализованных в хромосомах, и всех внехромосомных цитоплазматических наследственных элементов (плазмон). Генотип определяет норму реакции организма в изменяющихся условиях внешней среды и на основе взаимодействия со средой формирует фенотип особи.

Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних структур и функций организма, включая защитные механизмы растения-хозяина, носящие активный и пассивный характер.

Соотношение между генотипом и фенотипом можно выразить простой формулой: генотип + среда = фенотип.

Один и тот же генотип в одинаковых условиях дает одинаковые фенотипы, а в разных условиях внешней среды — разные фенотипы. Последнее явление называют модификацией.

Говоря о наследовании устойчивости растений, необходимо иметь в виду, что наследуются не признаки устойчивости, а норма реакции, которая во взаимодействии со средой проявляет то, что мы называем степенью устойчивости.

При улучшении самоопыляющихся культур отбор имеет наибольшее значение при работе со смешанным материалом, например с местными сортами. Улучшение таких сортов начинается с массового (популяционного) отбора, заменяемого на последующих этапах селекции индивидуальным отбором. При массовом отборе все особи из высеянной популяции (сорта), выделяющиеся повышенной устойчивостью к вредному организму, отбираются и используются для последующего посева. Такой отбор ведется из поколения в поколение, пока не будет достигнута стабильность сорта по признаку устойчивости.

Наибольший эффект дает отбор, проводимый на инфекционном фоне в обычные годы или на естественном фоне в годы массового размножения вредителей или эпизоотии.

Индивидуальный отбор основан на оценке по потомству отобранных и индивидуально размножаемых лучших по устойчивости растений. Метод однократного индивидуального отбора в селекции самоопыляющихся растений предусматривает проведение его через все этапы селекционного процесса однажды отобранных элитных растений. Одной из разновидностей индивидуального отбора у перекрестноопыляющихся растений является индивидуально-семейственный отбор, при котором семена каждого элитного растения высеваются по семьям на отдельных изолированных площадках.

Массовым отбором называют такую форму отбора, при которой из исходной популяции сразу отбирается большое число растений, сходных по комплексу признаков (в нашем случае устойчивых к вредным организмам в сочетании с другими хозяйственно ценными признаками). После тщательной браковки урожай этих растений объединяется и высевается на следующий год на одной делянке.

Однократный массовый отбор может быть эффективен только у самоопылителей. У перекрестноопыляющихся растений необходимый эффект достигается лишь при многократных отборах. В тех случаях, когда для поддержания устойчивости сорта многократно применяют массовые отборы на всем протяжении использования сорта, такой отбор называют непрерывным.

Путем массовых отборов на инфекционном фоне были выделены первые сорта подсолнечника, устойчивые к подсолнечниковой огневке и заразихе.

Сорт твердой яровой пшеницы Народная был создан путем индивидуального отбора из местных украинских форм. Методом группового отбора из сорта Народная, высевавшегося под зиму, В. Н. Ремесло создан озимый сорт пшеницы Мироновская 264, устойчивый к гессенской мухе.

Устойчивый к шведской мухе сорт ячменя Харьковский 306 выведен А. В. Заговора с помощью индивидуального отбора из эфиопского образца. Этот сорт высокоурожайный, скороспелый и устойчивый к пыльной головне и гельминтоспориозу. У растений этого сорта развитие стеблей происходит дружно, отсутствует ярусность.

Наиболее просто решается вопрос, когда удается из популяции существующего сорта выделить растения, хорошо отличающиеся от остальных высокой устойчивостью к вредному организму. В этих случаях применяются различные методы отбора, основанные на определенном уровне гетерозиготности популяции данного сорта.

Отбор наиболее эффективен при селекции растений, размножающихся вегетативно (клоповый отбор). С помощью отбора была успешно решена проблема создания в США устойчивых сортов люцерны к люцерновой тле. Этот вид тли впервые был обнаружен в США в 1954 г. и вызвал огромные потери. Уже через три года в результате совместной работы министерства сельского хозяйства и опытных сельскохозяйственных станций разных штатов был создан сорт Моапа. Это был синтетический сорт — смесь отборов из сорта Африкан. В 1963 г. из 13 растений, отобранных из сорта Африкан в Калифорнии, Аризоне и Неваде, был выведен сорт Сонора. В Канзасе в 1959 г. был создан устойчивый к тле синтетический сорт Коди. Этот сорт происходит от 22 растений, отобранных из сорта Буффало. Пример создания устойчивых к люцерновой тле сортов люцерны можно считать классическим, демонстрирующим высокую эффективность селекции методами отбора. Ф. Бриггс и П. Ноулс (1972) считают, что столь быстрое выведение сортов, устойчивых к тле, является рекордом в селекции растений.

Наряду с самостоятельным значением, как наиболее древнего метода создания сортов, отбор имеет и вспомогательное значение при селекции растений более сложных (синтетических) сортов.

В 40—50-е годы методы прямого отбора в селекции начали успешно вытесняться методами гибридизации. В связи с этим среди современных сортов преобладают сорта, имеющие гибридное происхождение.

Особенности cелекции растений 9 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Особенности селекции растений

В се­лек­ции рас­те­ний раз­ли­ча­ют три ос­нов­ных ме­то­да (рис. 1), два из ко­то­рых ис­поль­зо­ва­лись еще на заре че­ло­ве­че­ства – это отбор и ги­бри­ди­за­ция.

Рис. 1. Основные методы селекции растений (Источник) 

А вот метод, ко­то­рый по­явил­ся срав­ни­тель­но недав­но, носит на­зва­ние ис­кус­ствен­ныйму­та­ге­нез.

Отбор

От­ли­ча­ют два вида от­бо­ра – мас­со­вый и ин­ди­ви­ду­аль­ный (рис. 2).

Рис. 2. Виды отбора (Источник) 

Мас­со­вый отбор про­во­дят у пе­ре­крест­но-опы­ля­е­мых рас­те­ний, таких как, на­при­мер, рожь или ку­ку­ру­за. При мас­со­вом от­бо­ре от­би­ра­ют из по­пу­ля­ции рас­те­ний ка­кую-то груп­пу, име­ю­щую важ­ное для че­ло­ве­ка при­зна­ки, так как это рас­те­ния пе­ре­крест­но-опы­ля­е­мые, то боль­шин­ство из них яв­ля­ют­ся ге­те­ро­зи­го­та­ми. От­би­ра­ют груп­пу для вы­яв­ле­ния и со­хра­не­ния в даль­ней­шем этого бла­го­при­ят­но­го при­зна­ка. К со­жа­ле­нию, мас­со­вый отбор яв­ля­ет­ся до­ста­точ­но неустой­чи­вым, по­то­му что из-за ге­те­ро­зи­гот­но­сти при­зна­ки могут про­па­дать со вре­ме­нем. И такой отбор при­хо­дит­ся по­вто­рять не од­на­ж­ды.

Ин­ди­ви­ду­аль­ный отбор, со­от­вет­ствен­но, про­во­дят у рас­те­ний, ко­то­рые опы­ля­ют­ся сами, то есть са­мо­опы­ля­е­мых рас­те­ний, к ним от­но­сят­ся хо­ро­шо зна­ко­мый вам горох, пше­ни­ца и яч­мень. При ин­ди­ви­ду­аль­ном от­бо­ре от­би­ра­ют уже кон­крет­ный ор­га­низм, об­ла­да­ю­щий кон­крет­ным для че­ло­ве­ка при­зна­ком. Так как рас­те­ния са­мо­опы­ля­е­мые, то ор­га­низ­мы в ге­не­ти­че­ском плане будут яв­лять­ся го­мо­зи­гот­ны­ми. И в даль­ней­шем про­во­дится уже раз­мно­же­ние этого кон­крет­но­го ор­га­низ­ма и со­хра­не­ние по­явив­ше­го­ся у него бла­го­при­ят­но­го при­зна­ка.

Гибридизация

Вто­рой метод, ко­то­рый ис­поль­зу­ет­ся в се­лек­ции рас­те­ний, – это ги­бри­ди­за­ция (рис. 3), а проще го­во­ря, скре­щи­ва­ние.

Рис. 3. Гибридизация (Источник) 

На схеме по­ка­за­ны три ос­нов­ных типа ги­бри­ди­за­ции у рас­те­ний. Это от­да­лен­ная ги­бри­ди­за­ция, нерод­ствен­ное скре­щи­ва­ние (аут­бри­динг), а также близ­ко­род­ствен­ное скре­щи­ва­ние (ин­бри­динг).

Близ­ко­род­ствен­ное скре­щи­ва­ние – ин­бри­динг про­во­дят в том слу­чае, если хотят за­кре­пить ка­кой-ли­бо по­явив­ший­ся при­знак в потом­стве. К со­жа­ле­нию, у этого ме­то­да есть неболь­шие недо­стат­ки, хотя по­лез­ные при­зна­ки при ин­бри­дин­ге пе­ре­хо­дят в со­сто­я­ние го­мо­зи­гот­но­сти, то есть за­креп­ля­ют­ся, но, кроме них, в со­сто­я­ние го­мо­зи­гот­но­сти пе­ре­хо­дят небла­го­при­ят­ные при­зна­ки, а зна­чит, рас­те­ние по­сте­пен­но осла­бе­ва­ет. Из-за вот такой по­те­ри жиз­не­спо­соб­но­сти часто про­во­дить ин­бри­динг (или, как еще его на­зы­ва­ют, «при­ну­ди­тель­ное са­мо­опы­ле­ние пе­ре­крест­ных рас­те­ний») не сле­ду­ет. Од­на­ко здесь есть еще и по­ло­жи­тель­ные сто­ро­ны: если скре­щи­вать между собой такие ор­га­низ­мы, по­лу­чен­ные в ре­зуль­та­те ин­бри­дин­га, то их потом­ство будет об­ла­да­ть ге­те­ро­зи­сом. Ге­те­ро­зис – это уве­ли­че­ние жиз­не­спо­соб­но­сти и пло­до­ви­то­сти потом­ства в пер­вом по­ко­ле­нии.   Ге­те­ро­зис­ные ор­га­низ­мы по­лу­ча­ют­ся до­ста­точ­но силь­ны­ми и пло­до­ви­ты­ми. Но опять же есть одно но: уже на­чи­ная со сле­ду­ю­ще­го по­ко­ле­ния ге­те­ро­зис­ные яв­ле­ния за­ту­ха­ют, и по­это­му по­лу­чать се­ме­на от таких рас­те­ний  невы­год­но. Если вы об­ра­ща­ли вни­ма­ние при покупке семян для по­сад­ки их на даче, за на­зва­ни­ем неко­то­рых из них стоит буква F1. Как вы пом­ни­те, в ге­не­ти­ке это обо­зна­че­ние пер­во­го по­ко­ле­ния. Вот такое обо­зна­че­ние ха­рак­те­ри­зу­ет то, что дан­ные се­ме­на яв­ля­ют­ся ге­те­ро­зис­ны­ми, а это зна­чит, что в этом году вы обя­за­тель­но по­лу­чи­те от них очень хо­ро­ший уро­жай. Но если вы ре­ши­те по­лу­чить се­ме­на, а потом вы­са­дить эти се­ме­на на бу­ду­щий год, то уро­жай вас разо­ча­ру­ет, по­это­му надо это учи­ты­вать, и если вы бе­ре­те ге­те­ро­зис­ные се­ме­на, то по­ку­пать такие се­ме­на нужно каж­дый год.

Вто­рой спо­соб ги­бри­ди­за­ции – от­да­лен­ная ги­бри­ди­за­ция – пред­став­ля­ет собой скре­щи­ва­ние ор­га­низ­мов, от­но­ся­щих­ся к раз­ным видам, а ино­гда даже родам. Несмот­ря на то что ор­га­низ­мы при­об­ре­та­ют новые при­зна­ки, у от­да­лен­ной ги­бри­ди­за­ции есть очень се­рьез­ная про­бле­ма. Дело в том, что в ге­но­ти­пе таких ор­га­низ­мов хро­мо­со­мы не могут конъ­юги­ро­вать, а зна­чит, на­ру­ша­ет­ся про­цесс мей­о­за, об­ра­зо­ва­ние по­ло­вых кле­ток, со­от­вет­ствен­но, такие рас­те­ния будут бес­плод­ны­ми. Но се­лек­ци­о­не­рам уда­лось еще в 1924 году пре­одо­леть эту про­бле­му: со­вет­ский уче­ный Г.Д. Карпеченко нашел спо­соб пре­одо­ле­ния бес­плод­но­сти ги­бри­дов путем удва­и­ва­ния числа хро­мо­сом и по­лу­че­ния по­лип­ло­и­да (рис. 4).

Рис. 4. Получение полиплоида (Источник) 

Редь­ка и ка­пу­ста в ди­пло­ид­ном на­бо­ре имеют по 18 хро­мо­сом, сле­до­ва­тель­но, га­ме­ты несут по 9 хро­мо­сом, по­лу­чен­ный ги­брид имел 18 хро­мо­сом, 9 из ко­то­рых ре­деч­ные и 9 – ка­пуст­ные. При мей­о­зе ре­деч­ные и ка­пуст­ные хро­мо­со­мы не конъ­юги­ро­ва­ли и ги­брид был бес­плод­ный. С по­мо­щью хи­ми­че­ско­го ве­ще­ства кол­хи­ци­на, ко­то­рый яв­ля­ет­ся му­та­ге­ном, уда­лось удво­ить хро­мо­сом­ный набор ги­бри­да (рис. 5).

Рис. 5. Удвоение хромосомного набора гибрида (Источник) 

При этом по­лип­ло­ид стал иметь 36 хро­мо­сом: каж­дая хро­мо­со­ма имела себе пар­ную. Это со­зда­ло воз­мож­ность конъ­юга­ции го­мо­ло­гич­ных хро­мо­сом – ка­пу­сты с ка­пуст­ны­ми, а редь­ки с ре­деч­ны­ми (рис. 6).

Рис. 6. Конъюгация гомологичных хромосом (Источник) 

Каж­дая га­ме­та несла по од­но­му на­бо­ру хро­мо­сом ка­пу­сты и редь­ки, то есть по 18 хро­мо­сом. А в зи­го­те по­лу­ча­лось снова 36 хро­мо­сом. Таким об­ра­зом, по­лу­чен­ный ги­брид стал пло­до­ви­тым и был похож од­но­вре­мен­но на ка­пу­сту и редь­ку. Одна по­ло­ви­на струч­ка на­по­ми­на­ла стру­чок ка­пу­сты, а дру­гая – стру­чок редь­ки. После по­лу­че­ния та­ко­го ре­зуль­та­та от­да­лен­ную ги­бри­ди­за­цию стали ак­тив­но ис­поль­зо­вать в се­лек­ции и были выведены ги­бри­ды мно­гих куль­тур, ко­то­рые ис­поль­зу­ют­ся сей­час как кор­мо­вые.

Сле­ду­ю­щий тип ги­бри­ди­за­ции – нерод­ствен­ное скре­щи­ва­ние (аут­бри­динг) – пред­став­ля­ет собой скре­щи­ва­ние ор­га­низ­мов, от­но­ся­щих­ся к раз­ным сор­там, и необ­хо­дим для по­лу­че­ния по­лез­ных на­след­ствен­ных ка­честв. Так как раз­ные сорта все-та­ки от­но­сят­ся к од­но­му и тому же виду, то таких про­блем, как при от­да­лен­ной ги­бри­ди­за­ции, у аут­бри­дин­га нет, по­это­му аут­бри­динг давно и ак­тив­но ис­поль­зу­ет­ся се­лек­ци­о­не­ра­ми.

Искусственный мутагенез

От­но­си­тель­но недав­но по­явив­ший­ся метод се­лек­ции рас­те­ний – ис­кус­ствен­ный му­та­ге­нез – пред­став­ля­ет собой по­лу­че­ние ин­ду­ци­ро­ван­ных, то есть вы­зван­ных че­ло­ве­ком му­та­ций под дей­стви­ем раз­лич­ных му­та­ге­нов, чаще всего это ра­дио­ак­тив­ное из­лу­че­ние или дей­ствие хи­ми­че­ских ве­ществ на­по­до­бие кол­хи­ци­на, ко­то­ро­му под­вер­га­ют­ся се­ме­на рас­те­ний. После такой об­ра­бот­ки в ге­не­ти­че­ском ап­па­ра­те семян про­ис­хо­дит из­ме­не­ние либо на ген­ном уровне, либо на хро­мо­сом­ном, либо на ге­ном­ном. В любом слу­чае воз­ни­ка­ют ка­кие-то новые при­зна­ки, ко­то­рые потом се­лек­ци­о­не­ры отбирают уже с по­мо­щью мас­со­во­го или ин­ди­ви­ду­аль­но­го от­бо­ра. Ис­кус­ствен­ный му­та­ге­нез  при­ме­ня­ет­ся для по­лу­че­ния по­лип­ло­и­дов, а по­лип­ло­и­ды об­ла­да­ют по­вы­шен­ной жиз­не­спо­соб­но­стью, по­вы­шен­ной уро­жай­но­стью и до­ста­точ­но круп­ны­ми пло­да­ми.

Заключение

Все рассмотренные ме­то­ды ха­рак­тер­ны для се­лек­ции рас­те­ний, они нужны в первую оче­редь для того, чтобы че­ло­ве­че­ство по­лу­ча­ло вы­со­ко­уро­жай­ные, устой­чи­вые к вре­ди­те­лям и раз­лич­ным за­бо­ле­ва­ни­ям сорта рас­те­ний. Ведь сей­час, когда население на нашей пла­не­те столь ве­ли­ко и сво­бод­ных зе­мель оста­ет­ся мало, необ­хо­ди­мо пе­ре­хо­дить к ин­тен­сив­ным, вы­со­ко­тех­но­ло­гич­ным спо­со­бам ве­де­ния сель­ско­го хо­зяй­ства, и пер­вым по­мощ­ни­ком в этом людям яв­ля­ет­ся наука се­лек­ция.

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. Postnauka.ru (Источник). 
2. Beaplanet.ru (Источник). 
3. Beaplanet.ru (Источник). 
4. Licey.net (Источник).   

Домашнее задание

1. В чем различие между массовым и индивидуальным отбором?
2. Каковы основные типы гибридизации у растений?
3. Что представляет собой искусственный мутагенез?

Улучшение сортов на фермах Часть II: Селекция и селекция растений

Эта статья является продолжением статьи «Селекция растений на фермах Pt. I: Начало работы с разнообразием» , опубликовано в SFQ за лето 2019 года. Начиная с этого, вы получите больше контекста для понимания следующей информации.

Что такое отбор?

Пример селекции огурцов с отбором по форме и качеству плодов. Mazourek Lab / CALS

В основе селекции растений лежит селекция. Когда мы как селекционеры говорим об отборе, мы имеем в виду искусственный отбор — мы выходим на свое поле и продвигаем подмножество особей растений (сохраняя их семена/клубни/черенки и пересаживая их), которые соответствуют нашим целям. Оглядываясь назад во времени, можно увидеть, как одомашнивались и улучшались сельскохозяйственные культуры: фермеры выбирали растения, которые давали лучший урожай, имели большие съедобные части, не были горькими, опушенными или ядовитыми и т. д. Это контрастирует с естественным отбором или «выживанием». наиболее приспособленных», что, конечно же, происходит в естественных экосистемах, но также происходит и на сельскохозяйственных полях. Возможность для вас практиковать селекцию в вашей области зависит от генетического разнообразия, которое выражается в фенотипе растения. Способы создания такого разнообразия были в центре внимания первой части этой серии.

Таким образом, вы создали достаточно разнообразия для отбора путем скрещивания двух разных сортов, посадки гибридного сорта без каких-либо ограничений интеллектуальной собственности или определения сорта или популяции с открытым опылением, которые уже демонстрируют вариации по признакам, которые вы хотите улучшать.

Полезные термины:

Аллель : одна из нескольких версий гена; разные версии имеют разные функции или нефункциональны. Обычно вызывается генетической мутацией в какой-то момент истории урожая.

Наследуемость: доля наблюдаемой (фенотипической) изменчивости, которая определяется генетически и, следовательно, передается потомству.

Гетерозигота: Два разных аллеля гена, присутствующего в растении; по одному экземпляру каждого.

Гомозиготные: Присутствуют две копии одного и того же аллеля.

Сегрегация: В популяции сегрегация относится к фенотипической изменчивости, возникающей в результате случайного распределения аллелей в клетках пыльцы/яйцеклеток, создающих потомство с разными фенотипами. Например, некоторые потомки гетерозиготного растения гороха с пурпурными стручками дают пурпурные стручки, а некоторые — зеленые стручки.

Что и как вы будете выбирать?

Очень важным шагом в этом процессе является определение вашей цели: какую черту или черты вы выберете? И если их больше одного, что вы отдадите приоритет? Еще один очень важный шаг — убедиться, что черта, которую вы хотите улучшить, является наследуемой. Это означает, что вариации, которые вы наблюдаете, в основном связаны с генетическими вариациями (которые вы можете выбрать), а не с вариациями окружающей среды (которые вы не можете). Наследуемость — относительное понятие — ее ценность меняется во времени и пространстве. Примеры признаков, которые обычно имеют низкую наследуемость, включают урожайность, энергию проростков и восприимчивость к болезням или стрессовым факторам, таким как засуха. Признаки, которые, как правило, в большей степени передаются по наследству, включают цвет и форму плодов или корней, дни до цветения или содержание белка в зерне или структуру растений. Это не означает, что вы не можете добиться каких-либо улучшений, выбирая черты с низкой наследуемостью на своей ферме, просто это займет больше времени, а изменения окружающей среды (и стратегии контроля над ними) будут играть более важную роль.

Родственное понятие — простые и сложные признаки, которое относится к тому, сколько генов отвечает за признак или фенотип. Например, урожайность обычно зависит от многих генов, в то время как окраска цветков часто зависит от одного гена. Устойчивость к болезням может быть простой или сложной, в зависимости от болезни и механизма устойчивости.

Существует явное разнообразие популяции моркови с открытым исходным кодом.
Предоставлено Open Source Seed Initiative

Следующий вопрос, который нужно задать, — как вы будете оценивать свою черту. Это черта, которую вы можете легко идентифицировать? Или вам нужно будет собирать данные — возможно, путем приготовления и оценки вкуса, измерения выхода или проведения пробного хранения? Убедитесь, что вы знаете, как вы будете оценивать и определять превосходные растения. Другая проблема заключается в том, что оценка признака может происходить только после сбора урожая, как при оценке качества плодов озимой тыквы. Это означает, что вам придется собрать весь урожай (и, возможно, сохранить его), прежде чем вы сможете оценить и идентифицировать превосходные растения. Все эти факторы будут влиять на логистику и временные затраты вашего проекта.

Стратегии отбора

В общем, цель состоит в том, чтобы улучшить важные для вас качества, какими бы они ни были. Вы будете делать это, выбирая растения, которые вам больше всего нравятся, и выбрасывая (или продавая, или съедая) те, которые вам не нравятся.

Для коммерческих сортов очень важна стабильность сорта — селекционеры стремятся к почти полной однородности от одного растения к другому, от одного сезона к другому. Коммерческие производители часто ценят это единообразие, потому что они точно знают, что они будут собирать, когда оно созреет и сколько даст урожая. Чтобы получить стабильный сорт, вам, как правило, приходится многократно практиковать более интенсивный отбор в течение многих сезонов, чтобы «отсеять» любые нежелательные вариации.

Важно помнить, что отбор по своей сути означает уменьшение генетического разнообразия вашей исходной популяции. Это хорошо, но также стоит учитывать, что чем разнообразнее популяция или разновидность, тем выше потенциал для будущей адаптации или улучшения. В культурах с перекрестным опылением поддержание минимального размера популяции также необходимо для предотвращения депрессии инбридинга. Поэтому, возможно, стоит сохранить генетическую вариацию, которая не оказывает негативного влияния на то, чего вы пытаетесь достичь. Например, изменение формы листа капусты делает салат более интересным!

Официально обученные селекционеры имеют множество стратегий селекции, от старой школы до геномной. Вот несколько основных стратегий, которые можно использовать для селекции растений на ферме без чрезмерных затрат труда, времени или инфраструктуры. В течение нескольких сезонов вы можете использовать несколько стратегий на разных этапах процесса.

Массовый отбор

Наиболее распространенным методом селекции на ферме является массовый отбор, который просто означает отбор лучших растений на участке или поле и отдельное сохранение их семян для посадки в следующем поколении. Это можно сделать либо путем «выманивания» плохих исполнителей (отрицательный отбор), либо путем выбора лучших исполнителей (положительный отбор). Этот метод особенно хорошо работает с ауткроссинговыми видами, так как легко поддерживать большие размеры популяции, которые вам нужны, а генетика пула будет постепенно улучшаться по мере того, как выбранные вами растения будут продолжать скрещиваться с течением времени. Недостаток этого метода в том, что вы выбираете на основе характеристик одного растения, на которые неизбежно влияют условия окружающей среды. При массовом отборе ауткроссинговых культур вы также не знаете, кто ваш «родитель пыльцы», поэтому вы выбираете только на основе признаков материнского растения.

Вы получите больше от массового отбора культур с перекрестным опылением, если уберете низшие растения с поля до того, как произойдет опыление. В противном случае эти низшие растения будут передавать пыльцу будущим поколениям, уменьшая выгоду от селекции.

Массовая селекция также используется для сохранения и улучшения сортов после их выведения. Например, если у вас есть семейная реликвия кукурузы, которую вы выращиваете каждый год, вы можете каждый год сохранять початки отдельно от лучших растений, чтобы использовать их в качестве семян на следующий год, а не брать семена из урожая всего поля.

Семейный отбор

Семейный отбор включает в себя сначала отбор отдельных растений (как при массовом отборе), но затем семена отдельных растений сохраняются в отдельных мешках, а на следующий год каждый мешочек высевается в один ряд. Каждая строка представляет собой «семью». Для самоопыляемой культуры каждое растение в ряду будет иметь одно и то же материнское и отцовское растение («семейство S1» для самоопыления), в то время как для перекрестноопыляемых культур ряд может быть либо «полным родственным» семейством. если оно было получено в результате контролируемого скрещивания двух разных растений или «семейства полусибсов», если материнскому растению было позволено свободно перекрестно опыляться, в результате чего были получены растения с одной и той же матерью, но с другим отцом.

Затем вы можете вместе продвигать или уничтожать целые семейства, а также уничтожать растения внутри семейств. Затем соедините семена со всех выбранных растений в выбранных семействах, снова посадите их в ряд в следующем году и повторите процесс селекции. Поскольку родство и, следовательно, генетическое сходство внутри рядов выше, чем между ними, вам легче разобраться в окружающем шуме и идентифицировать растения, которые генетически лучше. Хотя этот метод требует больше работы и места, он полезен для минимизации воздействия окружающей среды, которое может сильно повлиять на фенотип растения.

Опять же, с перекрестно опыляемыми культурами эта схема работает лучше всего, если вы физически удаляете низшие семейства или растения до того, как произойдет опыление. В конце нескольких поколений семейного отбора семьи-победители в конечном итоге объединяются, чтобы сформировать окончательную популяцию.

Последовательная элиминация в пределах одного поколения семейной селекции.
Предоставлено Organic Seed Alliance.0009 отделяет населения, которое вам не нужно. Например, у меня есть популяция фасоли с пурпурными стручками (доминантный признак), некоторые гомозиготных и некоторые гетерозиготных . Если я выращу свое потомство фасоли в семейных рядах, я увижу, какие ряды на 100% заполнены пурпурными стручками, что говорит мне о том, что в этом семействе нет скрытых рецессивных аллелей . Затем я выбираю эти ряды и получаю настоящую фиолетовую стручковую фасоль.

Как обсуждалось ранее, некоторые черты больше зависят от условий окружающей среды, чем другие. Выбор признака, который, как известно, в высокой степени наследуется, вероятно, позволит вам успешно улучшить свой урожай, не слишком беспокоясь о воздействии окружающей среды.

По этой причине рекомендуется принимать во внимание полевые условия при выборе — либо использовать метод отбора по сетке, чтобы выбрать лучшие растения из разных секторов поля, либо использовать свои знания о поле и планировке делянки для свести к минимуму воздействие окружающей среды.

Другой вариант, если вы проводите семейную селекцию, состоит в том, чтобы посадить несколько копий ваших семейных участков в разных местах (разделите каждый мешок с семенами на три разных меньших участка). Это поможет понять, действительно ли семейство выдающееся или оно просто случайно посажено в выгодном месте. В первой статье этой серии обсуждается репликация в пробной версии.

Селекция по сетке — это стратегия управления изменениями окружающей среды на поле, которые влияют на фенотип
Предоставлено Organic Seed Alliance

ты зацепил и оставил тебя желать большего. Существует множество замечательных и всеобъемлющих ресурсов, которые помогут вам глубже разобраться в тонкостях генетики, методах селекции растений и многом другом. Ниже приведен список того, с чего вы можете начать поиск.

Другой важной темой, не затронутой здесь, является сохранение семян. Поскольку методы для этого варьируются от культуры к культуре, мы рекомендуем воспользоваться многочисленными ресурсами, доступными по этому вопросу.

Источники для получения дополнительной информации:

Выращивание органических овощей: пошаговое руководство для производителей. Роуэн Уайт и Брайан Конноли. Опубликовано NOFA-NY.

https://eorganic.info/sites/eorganic.info/files/u2/BreedingOrganicVegetables-2011.pdf

Выращивайте собственные сорта овощей. Кэрол Депп. Издательство Челси Грин: 2000.

Органический семеновод: Руководство фермера по производству семян овощных культур. Джон Навацио. Chelsea Green Publishing: 2012.

Ресурсы Альянса органических семян:

Введение в селекцию растений на фермах. 2017.

https://seedalliance.org/wp-content/uploads/2017/04/introduction_to_on-farm_organic_plant_breeding.pdf

Руководство для фермеров по проведению испытаний сортов на ферме. 2018.

The Grower’s Guide to Conducting On-farm Variety Trials

Extension.org:

Руководство по ресурсам семян и семеноводства в органическом земледелии

https://articles.extension.org/pages/59459/seed-and-seed-production-in-organic-farming-systems

Растениеводство | История, приложения и методы

Тритикале

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Сэр Рональд Эйлмер Фишер
Хьюго де Врис
Лютер Бербанк
Эдвард Мюррей Восток
Дональд Форша Джонс

Похожие темы:

наследственность
разведение
цитоплазматическое мужское бесплодие
культиген
массовый метод

Просмотреть весь соответствующий контент →

селекция растений , применение генетических принципов для получения растений, более полезных для человека. Это достигается путем отбора растений, которые признаны экономически или эстетически желательными, сначала путем контроля спаривания выбранных особей, а затем путем отбора определенных особей среди потомства. Такие процессы, повторяющиеся в течение многих поколений, могут изменить наследственный состав и ценность растительной популяции далеко за пределы естественных пределов ранее существовавших популяций. В этой статье подчеркивается применение генетических принципов для улучшения растений; биологические факторы, лежащие в основе селекции растений, рассматриваются в статье наследственность. Для обсуждения трансгенных культур, см. генетически модифицированный организм.

История

Растениеводство — древнее занятие, восходящее к самым истокам земледелия. Вероятно, вскоре после первых одомашнивания зерновых культур люди начали распознавать степени превосходства растений на своих полях и сохраняли семена лучших для посадки новых культур. Такие предварительные методы селекции были предшественниками ранних методов селекции растений.

Результаты ранних методов селекции растений были очевидны. Большинство современных разновидностей настолько изменены по сравнению со своими дикими предками, что не могут выжить в природе. Ведь в некоторых случаях культурные формы настолько разительно отличаются от существующих диких сородичей, что трудно даже идентифицировать их предков. Эти замечательные преобразования были осуществлены ранними селекционерами за очень короткое время с эволюционной точки зрения, и скорость изменений, вероятно, была выше, чем для любого другого эволюционного события.

В середине 1800-х годов Грегор Мендель изложил принципы наследственности, используя растения гороха, и таким образом создал необходимую основу для научной селекции растений. По мере дальнейшего уточнения законов генетической наследственности в начале 20 века было положено начало их применению для улучшения растений. Один из основных фактов, выявленных за короткую историю научной селекции, заключается в том, что растения мира обладают огромным разнообразием генетической изменчивости и что в раскрытии его потенциала положено лишь начало.

Голы

Свидетели того, как ученые из IPK Gattersleben Institute в Германии ищут засухоустойчивые сорта ячменя, которые могут дать достаточно семян как в очень жарких, так и в сухих условиях

Посмотреть все видео к этой статье

Селекционер обычно имеет в виду идеальное растение, максимальное количество желаемых характеристик. Эти характеристики могут включать устойчивость к болезням и насекомым; устойчивость к жаре, засолению почвы или морозу; соответствующий размер, форма и время созревания; и многие другие общие и специфические признаки, которые способствуют лучшей адаптации к окружающей среде, простоте выращивания и обработки, повышению урожайности и улучшению качества. Селекционер садовых растений также должен учитывать эстетическую привлекательность. Таким образом, селекционер редко может сосредоточить внимание на какой-либо одной характеристике, но должен учитывать многообразие признаков, которые делают растение более полезным для достижения цели, для которой оно выращивается. Селекция растений является важным инструментом обеспечения глобальной продовольственной безопасности, и многие основные сельскохозяйственные культуры были выведены так, чтобы лучше противостоять экстремальным погодным условиям, связанным с глобальным потеплением, таким как засуха или аномальная жара.

Повышение урожайности

Одной из целей практически каждого селекционного проекта является повышение урожайности. Этого часто можно добиться путем выбора очевидных морфологических вариантов. Одним из примеров является селекция карликовых, скороспелых сортов риса. Эти карликовые сорта крепкие и дают больший урожай зерна. Кроме того, их раннее созревание быстро освобождает землю, что часто позволяет дополнительно сажать рис или другую культуру в том же году.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Еще одним способом повышения урожайности является создание сортов, устойчивых к болезням и насекомым. Во многих случаях выведение устойчивых сортов было единственным практическим методом борьбы с вредителями. Возможно, наиболее важной особенностью устойчивых сортов является стабилизирующий эффект, который они оказывают на производство и, следовательно, на стабильные запасы продовольствия. Сорта, устойчивые к засухе, жаре или холоду, дают такое же преимущество.

Модификации диапазона и конструкции

Другой распространенной целью селекции растений является расширение площади выращивания того или иного вида сельскохозяйственных культур. Хорошим примером является модификация зернового сорго с момента его появления в Соединенных Штатах в 1750-х годах. Тропическое происхождение зернового сорго в основном ограничивалось южными равнинами и юго-западом, но были выведены более ранние сорта, и теперь зерновое сорго является важной культурой на севере, вплоть до Северной Дакоты.

Создание сортов сельскохозяйственных культур, пригодных для механизированного земледелия, в последние годы стало одной из основных задач селекции растений. Однородность признаков растений имеет большое значение в механизированном земледелии, так как полевые работы значительно облегчаются, когда особи сорта сходны по времени прорастания, скорости роста, величине плодов и т. д. Однородность по срокам созревания, конечно, необходима, когда такие культуры, как томаты и горох, убираются механическим способом.

Питательные качества растений можно значительно улучшить путем селекции. Например, можно вывести сорта кукурузы (кукурузы) с гораздо более высоким содержанием лизина, чем ранее существовавшие сорта. Выведение сортов кукурузы с высоким содержанием лизина для тех регионов мира, где кукуруза является основным источником этой питательно незаменимой аминокислоты, стало главной целью селекции растений. Это «биофортификация» продовольственных культур, термин, который также включает в себя генетическую модификацию, как было показано, улучшает питание и особенно полезно в развивающихся районах, где дефицит питательных веществ является обычным явлением, а медицинская инфраструктура может отсутствовать.