Методы селекции растений

Селекция – наука о методах разработки новых и улучшения имеющихся разновидностей растений.
Селекция нужна для создания новых, более стойких сельскохозяйственных растений, которые будут приспособлены к экстремальным условиям окружающей среды и обеспечению стабильного потомства в любых условиях, а также для выведения сортов с улучшенными биологическими свойствами.
Согласно ГОСТ селекционный сорт – это сорт, полученный фиксированными порядком селекции, приспособленный к нужному району проживания и утвержденный в государственное сортоиспытание.

Селективное выведение начинается с установления нужных признаков. При планировании новых генетических комбинаций должны быть в первую очередь выяснены потребности фермеров и отрасли промышленности. В отцовских и материнских линиях будущего растения, должны присутствовать все важные критерии, которые смогут противостоять всему спектру условий окружающей среды (например, устойчивость к засухе, стойкость к низким температурам и т. д), которые могут повысить привлекательность вида для аграриев.

После скрещивания проводится специальное лабораторное тестирование, чтобы установить, действительно ли семена содержат все нужные признаки. В странах Европы все растения и семена имеют генетический паспорт, благодаря чему с самого начала исследования известно, какое именно растение участвовало в тех или иных скрещиваниях.
Закон об обязательном ведении генетических паспортов для всех сортов и гибридов в России вступит в силу с 1 сентября 2024 года.

Селекционеры со всего мира вывели ряд основных методов скрещивания. К ним относятся:

• гибридизация внутри вида;
• отдаленная гибридизация;
• массовый отбор;
• индивидуальный отбор;
• инбридинг;
• полиплоидия;
• экспериментальный мутагенез.

 

К самым популярным методам относится метод межлинейной гибридизации, который заключается в перекрестном опылении самоопыляющихся культур. В результате такого подхода удается получить сорта, дающие большую урожайность и отличающиеся высоким качеством, а также способностью противостоять вредным условиям окружающей среды (явление гетерозиса). Минусом данного метода является постепенное снижение полученных признаков.

Метод отдаленной гибридизации долгое время считался не действенным. Считалось, что при его использовании, выведенные растения не могли иметь потомства. Эта проблема решилась в 20-х годах прошлого века, когда советский ученый Георгий Дмитриевич Карпеченко сумел создать гибрид капусты и редьки с таким набором хромосом, что оно смогло дать потомство. Однако такой метод является самым сложным и трудоемким, потому что суть метода в скрещивании растений, относящихся к абсолютно разным видам. Слово “отдаленная” выступает здесь как показатель того, что растения отделены не территориально, а в видовом плане.

Массовый отбор применяется тогда, когда фермерскому хозяйству требуется вывести особую, “чистую” линию (однородный генетический сорт) или инновационный сорт сельскохозяйственной культуры. Достоинство метода в том, что он технически прост, экономичен и дает возможность довольно скоро улучшить местные сорта растений. Существенным минусом такого метода является невозможность получения однородных, со стороны генетики, результатов. Для получения результатов растения нужно самоопылить. В основном данный метод используют для получения сортов капусты и пшеницы.

Индивидуальный отбор применяют, когда требуется сохранить и передать потомству важные признаки – это делают с помощью несвойственного для вида самоопыления, что может приводить к мутациям и гибели, потому что в условиях природы такие растения используют перекрестное опыление. У подхода есть как свои плюсы, так и минусы. К полезным плюсам относится закрепление полезных признаков. С другой стороны растения совершают гомозиготный переход и в генах сохраняется неблагоприятная информация, а также увеличивается число мутантных генов. При данных условиях самым частым побочным эффектом является снижение урожайности.

Полиплоидия является экспериментальным методом, ее используют, когда хотят получить сорта культур, у которых будет повышена скорость развития и созревания, а также большая урожайность. Метод состоит в увеличении в кратное число раз количества хромосом у нужного вида. Полиплоидия в основном применяется при выведении новых сортов таких культур как свекла, клевер, рожь, мягкой и твердой пшеницы. Существенным недостатком такого метода является низкая семенная продуктивность.

Искусственный (он же искусственный) мутагенез широко используется при выведении сортов пшеницы и ячменя, которые обладают самой высокой степенью урожайности среди остальных сортов. Однако нерегулируемые мутации или несоответствующее применение способа приводят к нежелательной результативности и негативным последствиям для растений.

Инбридинг — это селекция внутри одного сорта, целью которой является увеличение гомозиготности потомства.
Инбридинг применяют, когда нужно перевести преобладающее количество генов сорта в гомозиготное состояние, чтобы благодаря этому закупорить важные признаки родительских клеток, которые сохранятся у потомков.

Существенный минус этого метода заключается в том, что гены, полученные при родственном скрещивании, будут иметь не только различные родительские признаки, но и высокую степень снижения жизнеспособности (часто организмы ослабевают и постепенно вырождаются), случается это, так как в гомозиготное состояние переходят и рецессивные мутации тоже, которые преимущественно являются вредными – это приводит к депрессии (снижению жизнеспособности) гибридов.