Селекция — создание новых сортов и пород¶
Селекция — это наука и практика создания новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами путём искусственного отбора и скрещивания. Простыми словами, селекция — это целенаправленное «улучшение» живых организмов: человек выбирает особей с лучшими признаками (урожайность, вкус, выносливость, скорость роста) и скрещивает их между собой, чтобы их потомки наследовали эти качества. В отличие от естественного отбора, где выживают наиболее приспособленные к среде особи, в селекции условия и критерии отбора задаёт человек.
¶Основные понятия
Селекция опирается на генетику — науку о наследственности. Ключевые понятия:
- Признак — отличимое свойство организма (цвет, размер, урожайность, устойчивость к болезням).
- Ген — участок ДНК, отвечающий за признак.
- Сорт — группа растений, выведенная селекционерами и обладающая набором полезных признаков (например, зимостойкий яблочный сорт).
- Порода — то же самое, но для животных (молочная корова, бойцовая курица).
- Штамм — выделенная линия микроорганизмов (дрожжи, бактерии).
- Гибрид — потомок скрещивания двух разных сортов, пород или видов.
- Исходный материал — растения, животные или микроорганизмы, из которых селекционер начинает работу.
¶История
Человек занимался селекцией задолго до того, как она стала наукой. Древние земледельцы бронзового века, отбирая самые крупные зёрна для посева, незаметно создавали первые сорта пшеницы и ячменя. К VI тысячелетию до н. э. в Месопотамии и Египте уже существовали культурные сорта пшеницы, винограда и финиковой пальмы. Одомашнивание животных — собак, крупного рогатого скота, овец — тоже было ранней формой селекции: люди оставляли в стаде самых послушных и productive особей.
Научной основой селекции стала работа Грегора Менделя (1866), открывшего законы наследования признаков. Однако современная селекция началась в XX веке, с развитием генетики. В СССР крупнейший вклад внёс Николай Иванович Вавилов, создавший учение о биологических основах селекции и организовавший мировую коллекцию семян культурных растений. В 1920-е — 1930-е годы в СССР были выведены первые советские сорта картофеля, пшеницы и сахарной свёклы. Трофим Денисович Лысенко отрицал генетику и продвигал «мичуринскую агробиологию», что нанесло серьёзный ущерб советской селекции на десятилетия.
¶Методы селекции
¶Естественный и искусственный отбор
Отбор — основной метод селекции. При естественном отборе выживают наиболее приспособленные к среде особи. При искусственном отборе человек сам выбирает, какие особи оставить для размножения. Различают массовый отбор (отбирают лучших особей из популяции без учёта родства) и индивидуальный (каждую особь оценивают отдельно и ведут родословную).
¶Скрещивание
Скрещивание (гибридизация) — соединение генетического материала двух разных особей. При скрещивании сортов с互补ными достоинствами (устойчивый, но менее урожайный × урожайный, но восприимчивый) можно получить потомков, сочетающих лучшие свойства обоих родителей. Различают:
- Внутривидовое скрещивание — между сортами одного вида (пшеница × пшеница).
- Межвидовое скрещивание — между разными видами (пшеница × райграс), часто даёт гибридную силу, но и стерильность.
- Отдалённая гибридизация — скрещивание далёких по родству форм, иногда с помощью колхицина (вещество, удваивающее набор хромосом).
¶Мутагенез
Мутагенез — вызывание наследственных изменений (мутаций) с помощью радиации, ультрафиолета или химических веществ. Мутагенез позволяет получить принципиально новые признаки, которых нет у исходного материала. Мутагенез широко применялся в СССР в 1960-е — 1980-е годы для создания мутантных линий зерновых.
¶Генная инженерия
Генная инженерия — встраивание в геном конкретных генов, отвечающих за нужный признак. Первые генно-модифицированные растения (трансгенные) были получены в 1980-е годы. В России с 2016 года действует запрет на выращивание трансгенных сельскохозяйственных культур (кроме научных опытов), хотя генная инженерия активно используется в медицине и микробиологии.
¶Направления селекции
- Растениеводство — выведение сортов пшеницы, риса, картофеля, овощей, плодовых деревьев. Крупнейшие российские селекционные центры — ВНИИ селекции плодовых культур (Орёл), НИИ сельского хозяйства «Кубань», Сибирский НИИ селекции (Новосибирск).
- Животноводство — выведение пород крупного рогатого скота, свиней, овец, птицы. В России известны породы: русская комолая корова, костромская порода КРС, байбаковская овца.
- Микробиология — выведение штаммов бактерий и грибов для производства антибиотиков, кормовых добавок, сыров.
- Аквакультура — селекция рыб (осётр, форель) и водорослей.
¶Современное состояние
В XXI веке селекция опирается на геномное редактирование (технология CRISPR/Cas9), позволяющую точечно изменять гены без встраивания чужеродной ДНК. В России селекция поддерживается государством: действует программа развития селекции семенных культур, Национальный центр генетического разнообразия растений (Вавилинский центр) хранит генофонд страны. Ежегодно в России регистрируется несколько десятков новых сортов сельскохозяйственных растений.
¶Значение
Селекция обеспечивает продовольственную безопасность: без выведения высокоурожайных сортов и пород прокормить современное население планеты невозможно. По оценкам, около 70 % прироста урожайности зерновых в XX веке дало не увеличение площадей, а именно селекция. Селекция также важна для сохранения биоразнообразия: создание генофондов и банков семян защищает виды от вымирания.
Источники:
- Вавилов Н. И. «Закономерности в изменчивости растений при одомашнивании»
- Лысенко Т. Д. «Агробиология»
- Глазко В. В. «Генетические основы селекции растений»
- Мичурин И. В. «Итоги шестидесятилетних работ»
- Энциклопедия «Британника», статья «Plant breeding»
- FAO. The State of the World’s Biodiversity for Food and Agriculture