Что нужно знать об основных методах селекции и биотехнологии — основные сведения

Понятие селекции

Деятельность по отбору и улучшению качеств растений сопровождает человечество на протяжении всей истории цивилизации. Земледелие появилось примерно 10 тысяч лет до нашей эры. Первыми сельскохозяйственными культурами стали пшеница и ячмень. Уже первые земледельцы умели отбирать лучшие популяции растений с тем, чтобы улучшить урожайность. На протяжении многих веков люди совершенствовали сорта растений, но эта деятельность велась на несистематической основе и во многом была стихийной.

С XVII века селекция растений проводится на научной основе, целенаправленно и систематически. Одним из первых описанных примеров применения искусственной гибридизации на практике являются опыты английского садовода Фэрчайлда. В 1717 году он скрестил разные виды гвоздик.

Основателем научной гибридизации растений является немецкий ботаник Йозеф Кельрейтер (1733—1806). Он провел и описал опыты по внутривидовому и межвидовому скрещиванию огромного количества растений.

Огромное значение для селекции имели идеи создателя эволюционной теории Чарльза Дарвина (1809—1882). Он впервые ввел в научный оборот представление о естественном и искусственном отборе.

В 1860-е годы чешско-австрийским исследователем Георгом Менделем (1822—1884) были открыты основные законы генетики. Его научные труды не нашли в свое время применения. В 1900 году ученые Чермак, Корренс и Фриз подтвердили законы, описанные Менделем. Это стало началом развития генетики, которая оказало мощное влияние на селекцию.

В XX веке были открыты методы биотехнологии. Они изменили само представление о возможностях селекции растений и позволили создать огромное количество новых биологических видов.

Источник: histrf.ru

В своей работе Мичурин применял метод отдаленной гибридизации, в том числе скрещивал виды, произрастающие в разных географических регионах.

Источник: agrolib.ru

Источник: scientificrussia.ru

Задачи селекции и биотехнологии

Селекция растений помогает решить человеку ряд важных задач. В первую очередь она позволяет получить сельскохозяйственные растения с полезными для человека свойствами.

Особое значение имеет выведение сортов растений, обладающих следующими характеристиками:

1. Высокая урожайность.
2. Адаптация к региональным климатическим условиям (например, морозоустойчивость или устойчивость к засухе).
3. Высокий иммунитет и устойчивость к болезням.

Получение сортов с более высокой продуктивностью помогает бороться с проблемой голода, что особенно актуально для бедных развивающихся регионов.

Помимо получения сельскохозяйственных сортов, селекция применяется также для выведения лесных, декоративных и лекарственных растений.

Благодаря методам биотехнологии создаются сорта с высоким генетическим потенциалом продуктивности. Генная инженерия позволяет ускорить естественные природные процессы, а также получить растения, устойчивые к болезням и к естественным вредителям.

Методы селекции растений

Самым древним способом селекции является искусственный отбор.

Основные виды искусственного отбора:

1. Массовый — при данном виде отбора отбраковывает особей, которые по фенотипу не соответствуют интересам человека.
2. Индивидуальный — основан на отборе по потомству, то есть по генотипу. Человек отбирает особей, которые обладают интересующими его качествами и исследует появление этих качеств у потомства.

Фенотип определяется генотипом.

С XVIII века в селекции растений активно применяется метод гибридизации.

Бывает внутривидовой и отдаленной, естественной и искусственной.

Естественная гибридизация происходит в зоне натурального контакта в природе растений.

В селекции естественные гибриды могут иметь хозяйственное значение, но в основном используется метод искусственной гибридизации.

Источник: agronomu.com

В зависимости от целей селекции используют различные способы скрещивания растений:

• прямое — обычное скрещивание;
• возвратное — сначала получают гибрид, а затем скрещивают его с одной из родительских особей;
• поглотительное (насыщающее) — состоит в многократном повторении возвратного скрещивания;
• конвергентное — заключается в том, что сначала скрещивают исходные особи, затем получившиеся гибриды, потом гибриды гибридов.

Еще одним методом селекции растений является инбридинг (инцухт).

В результате инбридинга получают чистые линии особей.

С начала XX века в селекции стали активно использоваться такие новые методы селекции как экспериментальная полиплоидия и экспериментальный мутагенез.

Эффект полиплоидии вызывается воздействием разных факторов:

• повышение температуры;
• ионизирующее излучение;
• воздействие химическими соединениями.

Источник: agroportal-ziz.ru

Существует два основных вида полиплоидии:

1. Автополиплоидия — осуществляется путем кратного увеличения хромосом одного вида. Полученные таким образом растения обычно имеют крупный размер, высокую плодовитость, устойчивы к неблагоприятным воздействиям окружающей среды и патогенным факторам. Автополиплоиды, как правило, стерильны и размножаются вегетативным путем.
2. Аллополиплоидия — происходит за счет увеличения числа хромосом при межвидовой и межродовой гибридизации. Часто используется для восстановления способности к размножению.

Данный метод используют для получения у организма новых признаков. Мутации сложно прогнозировать. Поэтому сначала происходит мутагенное воздействие, а затем селекционер отбирает растения с новыми полезными качествами.

Использование биотехнологии в селекции

В широком смысле под биотехнологией понимают все методы модификации биологических организмов, осуществляемых человеком с целью их использования. Также термин «биотехнология» применяется по отношению к дисциплине, занимающейся изучением возможностей использования организмов и результатов их жизнедеятельности в технологических целях.

В узком смысле биотехнология — это новейшие методы селекции, которые человечество стало использовать в XX—XXI веке с целью получения биологических организмов с заданными свойствами. С точки зрения этого подхода основными методами биотехнологии является клеточная и генная инженерия.

С ее помощью можно проводить гибридизацию не только половых, но и соматических клеток. Метод базируется на способности клеток к существованию и размножению вне организма — в условиях «in vitro».

Методы клеточной инженерии используют в следующих направлениях:

• ускорение селекционного процесса;
• увеличение генетического разнообразия;
• производство ценных для человека веществ вторичного синтеза.

Одним из наиболее частых способов, используемых в генной инженерии, является целенаправленный перенос генов от одного биологического вида к другому.

С помощью генной инженерии ученым уже удалось решить ряд важных задач:

• повышение устойчивости растений к неблагоприятным климатическим условиям;
• уменьшение количества использования инсектицидов за счет выведения сортов, устойчивых к вредителям;
• создание особых сортов растений, очищающих почву от промышленных отходов;
• увеличение количества полезных элементов в сельскохозяйственных культурах.

Часто к методам биотехнологии также относят клонирование.

Клонирование обычно применяют в следующих случаях:

• быстрое размножение растений в больших масштабах (в том числе редких и исчезающих);
• получение безвирусного посадочного материала;
• получение идентичных по всем генам растений, используемых в дальнейшей селекции.

Источник: www.missorchid.ru