Селекция как наука

Селекция — наука, отрасль практической деятельности, направленная на создание пород животных, сортов растений, штаммов грибов и бактерий, обладающих ценными для человека свойствами. Эти свойства могут быть самыми различными: урожайность, засухо- и морозоустойчивость, масляничность у растений; плодовитость, яйценосность, удойность у животных; продукция определенных химических веществ у бактерий я т.д. 
Селекция занимается:

• изучением многообразия живых организмов; 
• анализом закономерностей наследования и изменчивости признаков;
• изучением роли окружающей среды в проявлении признаков;   
• разработкой систем искусственного отбора.

    В процессе  селекции используется как получение  генетически новых организмов, так  и отбор организмов с заданными  свойствами. 
    В основе селекции лежит генетическая изменчивость живых существ — способность их генома к изменениям. Как уже говорилось выше, генотипическая изменчивость складывается из комбинативной и мутационной. 
    Посредством различных скрещиваний получают гибридов с необходимыми комбинациями генов. Например, у норок окраска меха кодируется по меньшей мере пятью генами, а различные комбинации этих генов определяют более десятка цветов меха (алеутская, платиновая, сапфир, жемчужная и т.д.), у пшеницы можно различным образом сочетать качество зерна и стебля, у кукурузы величину початка и расположение зерен в нем, у гороха тип куста и форму семян. 
    Важнейшим источником изменчивости в природе являются мутации. В селекции используются как естественные, так и индуцированные мутации. Например, у дикого вида люпина были обнаружены мутанты с безалколоидными семенами. Из них путем искусственного отбора был выведен безалколоидный сорт люпина. На яблоне сорта Антоновка Могилевская И.В. Мичурин обнаружил ветвь с очень крупными плодами (соматическая мутация). Этот побег стал основой сорта Антоновка шестисотграмовая. Индуцированные мутации, получаемые при использовании различных мутагенов, открывают новые возможности для создания неоднородности в исходном генетическом материале. 
    В селекции, особенно в растениеводстве широко используются геномные мутации — авто- и аллополилло-идию. Автополиплоиды обычно обладают повышенными размерами и массой (урожайностью), но имеют пониженную фертильность. Существуют триплоидные и тетраплоидные формы многих культурных растений -свеклы, мака, кукурузы и др. Аллополиплоидизация позволяет устранить отдельные недостатки отдаленной гибридизации (стерильность гибридов) и получить новые устойчивые сорта. Аллополиплоидом (амфидипло-идом) является сорт тритикале (гибрид пшеницы и ржи). Амфидиплоид двух видов табака иммунен к мучнистой росе и табачной мозаике и обладает неповторимым ароматом. 
    Селекция грибов и бактерий, тесно связана с биотехнологией. В ней на основе генной инженерии создают организмы способные к синтезу различных химических веществ (антибиотиков, человеческого инсулина и интерферона, аминокислот и др.), устойчивые к определенным химическим агентам и т.д. 
 
            Системы скрещивания в селекции 
    Скрещивание — необходимое условие для осуществления комбинативной изменчивости. Оно позволяет сочетать в потомстве ценные признаки обоих родителей и избавляться от ненужных свойств. В зависимости от степени родства родителей, выделяют несколько типов скрещивания: 
              1. родственное скрещивание; 
              2. неродственное скрещивание: 
                       а) внутрипородное (внутрисортовое), 
                       б) отдаленная гибридизация. 
     Родственное скрещивание — это скрещивание особей, состоящих в близком родстве: родители - дети, брат — сестра. Родственное скрещивание у животных обозначают термином инбридинг, в растениеводстве самоопыление растений -- инцухт. Однако часто термином инбридинг обозначают близкородственное скрещивание вообще. Длительный инбридинг сопровождается гомозиготизацией потомства, то есть все большее число генов присутствует в одной из возможных аллельных форм. Чем меньшее количество генов ответственно за развитие признака и чем дальше степень родства, тем медленнее наступает гомозиготность. Однако, следует иметь в виду, что абсолютной гомозиготности не наблюдается никогда, поскольку всегда возникают мутации. Путем применения инбридинга выводят чистые линии -гомозиготные формы одного сорта. 
     Неродственное скрещивание (аутбридинг) — скрещивание неродственных особей, которые могут принадлежать к одной или разной породе или сорту, и даже к разным видам и родам. Если инбридинг приводит к фиксированию определенных признаков в ряду поколений, то за счет аутбридинга осуществляют объединение различных свойств в одном организме. Одним из важнейших следствий аутбридинга является гетерозиготизация, при которой большое число генов генофонда группы организмов присутствует в двух или более аллельных формах. 
     Для сельского хозяйства ценен один из эффектов аутбридинга —гетерозис. Гетерозис —явление резкого увеличения жизненной силы у гибридов, полученных при скрещивании родителей двух чистых линий. Под жизненной силой при этом подразумевают плодовитость, выживаемость и ряд других свойств. Наиболее сильно гетерозис проявляется у гибридов первого поколения, после чего в ряду поколений достаточно быстро исчезает. Биологические механизмы гетерозиса еще не достаточно изучены. Выдвинуто несколько гипотез, однако ни одна из них не дает исчерпывающего объяснения этому явлению. Для усиления гетерозиса также используют метод двойной межлинейной гибридизации, при этом скрещивают гибридов, полученных от скрещивания чистых линий. 
     Отдаленная гибридизация — скрещивание особей, относящихся к разным видам и родам. Её применение позволяет получать особей с уникальным сочетанием признаков, характерных для разных видов. Несмотря на то, что в природе существуют механизмы, препятствующие межвидовому скрещиванию, в некоторых случаях все-таки удается получать потомство (например, мул — гибрид от лошади и осла). Часто, однако, существенным недостатком таких гибридов является их стерильность, однако и это иногда может быть преодолено, в результате аллодиплоидизации.                     

  Отбор в селекции 
     Отбор — второй основной метод в селекции; под ним понимают выборочное сохранение и размножение особей с ценными для человека свойствами. Поскольку он осуществляется человеком, очевидно, что это искусственный отбор. 
    Cамо по себе, создание генетически гетерогенных популяций растений и животных, дает небольшой эффект для сельского хозяйства. Лишь отбор — селективное, преимущественное использование и размножение ценных для человека организмов позволяет создавать новые высокопродуктивные сорта и породы. В системе отбора различают индивидуальный и массовый отбор. 
     Массовый отбор — отбор организмов по фенотипу (внешним признакам) без проверки генотипа. Важнейшим критерием является проявление признака в данном поколении. Преимуществом данного вида отбора являются его быстрота и массовость. 
     Индивидуальный отбор осуществляется по генотипу, в этом случае оценивается потомство конкретного организма в ряду поколений. Он гораздо более эффективен, чем массовый отбор, хотя и требует большего времени. Индивидуальный отбор осуществляют двумя способами. 

1. Проверка по потомству. При этом способе индивидуального отбора оценивают проявление признака в ряду поколений, то есть надежность передачи потомству ценных качеств. 
2. Сиб-селекция (от англ. Sibling — родной брат или сестра) — отбор ведется по боковым родственникам: братьям и сестрам. Если у них наблюдают интересующие качества, то на племя оставляют остальную часть приплода. В растениеводстве эту методику используют под названием "метода половинок". 

   Одним из основных  принципов отбора вообще является  тождественность условий среды  обитания и среды, в которой  осуществляется отбор. Совершенно  бессмысленно, например, проводить  отбор на засухоустойчивость  в условиях высокой влажности.                  Наследуемость 
    Одним из важных в селекции является понятие наследуемости и ее степени. Наследуемость — генетическая обусловленность изменчивости признака. Поскольку фенотип (совокупность признаков) организма определяется взаимодействием генотипа и условий среды, для большинства признаков имеет смысл говорить о степени наследуемости — вкладе генотипа в проявление признака. 
    Для количественного описания закономерностей фенотипического разнообразия, был введен коэффициент  наследуемости  (h²),  который  выражают  в  процентах   (0-100%)   или в долях единицы (0-1). h²=100% означает, что всё фенотипическое разнообразие популяции обусловлено разнообразием генотипов (генотипическая изменчивость). h²=0% говорит о том, что фенотипическое разнообразие обусловлено воздействием среды (модификационная изменчивость). Разные признаки имеют различный коэффициент наследования. Так у свиней живой вес при рождении имеет h² до 10% (признак обусловлен факторами среды), а для величины окорока h²=60-70% (т.е. генетически обусловленный признак). 
    Очевидно, что знание коэффициента наследования признаков является необходим условием для эффективной селекции. Если его значение мало и проявление признака обусловлено факторами среды, отбор по генотипу неэффективен. 
    Таким образом, знание механизмов изменчивости и наследственности, закономерностей наследования и правильное использование различных форм отбора — необходимые условия для успешного проведения селекции.