Скрещивание сортов растений. Теоретические основы выведения новых сортов винограда

Довольно часто неспециалисты с подозрением относятся к гибридным растениям, не подозревая о том, что многие культуры, выращиваемые ими на собственных садовых участках, — итог долгих трудов селекционеров.

Разработка скрещивания
Преимущества скрещивания

Что такое скрещивание растений

Гибридизация либо скрещивание растений – это один из главных способов селекции растений. Сущность способа содержится в скрещивании двух растений различных сортов, видов либо родов.

Результатом, что зависит от подбора родительских растений, есть получение видов и новых сортов.

К примеру, немногие знают, что в природе не существовало таких культур, как слива либо садовая земляника. Слива была взята методом алычи и скрещивания тёрна, а садовая земляника, либо как ее неправильно именуют, клубника, — итог скрещивания диких видов земляники – виргинской и чилийской.

Разработка скрещивания

Разработка скрещивания содержится в неестественном либо естественном переносе пыльцы с растения одного сорта либо вида на второе, проводимое под тщательным контролем.

В это время принципиально важно изолировать цветки, дабы исключить попадание посторонней пыльцы.

Метод скрещивания:

Выбрать два растения различных сортов либо видов.
На материнском растении подобрать самый комфортно расположеные цветки.
Нераспустившиеся (за один сутки до распускания) бутоны бережно вскрыть.
Пинцетом шепетильно удалить все тычинки с пыльцой.
Цветки с удаленными тычинками обернуть белой узкой материей чтобы не было незапланированного опыления.
За сутки до удаления тычинок с одного растения со второго (отцовского) с бутонов, планирующих распускаться, собрать пыльцу в стеклянную баночку.
Баночку закрывают марлей либо яркой прозрачной тканью и ставят в сухое место.

Через день после удаления тычинок с материнского растения выполняют оплодотворение:

Лучший результат – первая добрая половина дня до двенадцать часов.
Встряхнуть баночку с пыльцой.
Осевшую на стены банки пыльцу ватной палочкой либо вторым подручным средством (возможно, кроме того пальцем) бережно наносят на рыльце пестика материнского растения.
Оплодотворенный цветок опять накрыть яркой узкой тканью либо марлей.
Оплодотворение повторять 3 дня.

Оплодотворенные цветки должны быть укрыты на целый период роста впредь до созревания плодов. Лишние цветки рекомендуется удалить. По окончании сбора созревших плодов они должны вылежаться от нескольких недель до нескольких месяцев в зависимости от времени срока и созревания хранения культуры.

Семена косточковых растений высеваются сходу на гряды, семечковые летнего созревания по окончании трехдневной просушки высеваются в песке на грядки в осеннюю пору. Семена растений, каковые созревают в осеннюю пору, собирают, в то время, когда плоды уже начинают портиться, но не позднее апреля. По окончании просушки и сбора их высевают в подготовленные емкости.

Пространственная и временная изоляция при скрещивании

При скрещивании перекрестноопыляющихся культур возможно использовать пространственную изоляцию: растения выращиваются на различных, удаленных от растений данного сорта, участках. К таким культурам относятся морковь, капуста, свекла и др.

У двудомных растений, таких как шпинат, при выращивании на одном участке у одного из сортов необходимо удалить мужские растения.

Скрещивание перекрестноопыляющихся культур на изолированных участках намного минимизирует трудозатраты: опыление происходит естественным методом – ветром либо насекомыми. Помимо этого, на одном изолированном участке вероятно размесить пара растений одного сорта, так, увеличив число взятых гибридных семян. Значительный недочёт для того чтобы способа пребывает в неосуществимости всецело исключить попадание посторонней пыльцы.

Помимо этого, при естественном перекрестном опылении приблизительно добрая половина растений выясняется оплодотворена пыльцой собственного сорта.

В регионах с теплым климатом, где период вегетации достаточно продолжителен, для растений с скоро отцветающими цветками возможно применять изоляцию во временных промежутках: на одном и том же участке проводятся различные комбинации скрещивания. Различные сроки цветения исключают незапланированное переопыление.

В селекционной практике при отсутствии достаточного пространства для организации отдельных участков используются изоляционные сооружения:

Конструкция выполняется в виде каркаса, что обтягивается легкой прозрачной тканью.
Для изоляции отдельных побегов либо соцветий изготавливаются маленькие домики из пергаментной бумаги либо марли, которыми обтягивают каркас из проволоки.

Для растений, опыляемых насекомыми, при сооружении изоляторов лучше применять такие материалы, как батист либо марля, для ветроопыляемых культур – пергаментную бумагу.

Преимущества скрещивания

Процесс гибридизации – скрещивания растений – направлен на получение сортов растений, владеющих выигрышными особенностями родительских сортов, таких как:

Высокая урожайность
Устойчивость к болезням
Морозостойкость
Засухоустойчивость
Маленькие сроки созревания

К примеру, в случае если у отцовского и материнского растения устойчивость к различным болезням, то полученный гибрид унаследует стойкость к обоим заболеваниям.

Гибридные сорта растений владеют лучшей жизнестойкостью, они меньше подвержены перепадам температуры, влажности, трансформации климатических условий, чем их негибридные собратья.

Чистые сорта!!! либо гибриды!!! что выбрать?

Увлекательные заметки:

Подобранные по важим запросам, релевантные статьи:

Огурцы постоянно являлись неотъемлемым элементом рациона каждого человека. Их разведение считается одной из самых основных задач садовода. Летний салат немыслим…

Мы расскажем, как скрестить между собой два сорта одного вида растения – этот метод называется гибридизацией . Пусть это будут растения разных окрасок или отличающиеся формой лепестков, листьев. Или, возможно, они будут отличаться сроками цветения или требованиями к внешним условиям?

Выбирайте растения, которые быстро зацветают, чтобы ускорить ход эксперимента. Лучше также для начала выбирать неприхотливые цветы – например, наперстянки, календулы или дельфиниумы.

Ход эксперимента и дневник наблюдений

Для начала сформулируйте свои цели – что вы хотите получить от эксперимента. Какие желаемые признаки должны быть у новых сортов?

Заведите тетрадь-дневник, куда вы запишете цели и будете фиксировать ход эксперимента от начала и до конца.

Не забудьте подробно описать исходные растения, а затем и полученные гибриды. Вот наиболее важные момент: здоровье растений, интенсивность роста, размеры, окраска, аромат, время цветения.

Строение цветка

В нашей статье в качестве примера будет рассматриваться цветок , его вы видите на схеме и на фотографиях.

Внешний вид цветов у разных растений может значительно отличаться, однако в основном одинаково.

Опыление цветка

1. Начните с выбора двух растений. Одно будет опылителем , а другое – семенным растением . Выбирайте здоровые и крепкие растения.

2. Внимательно следите за семенным растением. Выберите нераспустившийся бутон, с которым будете проводить все манипуляции, пометьте его. Кроме того, его придется изолировать еще до открытия – завязав его в полотняный светлый мешочек. Как только цветок начнет открываться, срежьте у него все тычинки во избежание случайного опыления.

3. Как только цветок семенного растения полностью раскроется, перенесите на него пыльцу с растения-опылителя. Пыльцу можно перенести с помощью ватной палочки, кисточки, или вырвав тычинки цветка-опылителя и поднеся их непосредственно к семенному. Пыльцу наносите на рыльце пестика цветка семенного растения.

4. Наденьте на цветок семенного растения полотняный мешочек . Не забудьте сделать необходимые отметки в дневнике наблюдений – о времени опыления.

5. Чтобы подстраховаться, через некоторое время повторите операцию с опылением – например, через пару дней (зависит от сроков цветения).

Выберите два цветка – один будет служить опылителем, другое растение станет семенным.

Сразу, как только цветок семенного растения распустится, срежьте у него все тычинки.

Нанесите пыльцу, взятую с цветка-опылителя, на пестик цветка семенного растения.

Опыленный цветок обязательно следует пометить.

Получение гибридов

1. Если опыление прошло удачно , то вскоре цветок начнет вянуть, а завязь будет увеличиваться. Не снимайте мешочек с растения, пока не созреют семена.

2. Полученные семена высаживайте как на рассаду. Когда получите молодые растения-гибриды , то выделите им отдельное место в саду или пересадите их в ящики.

3. Теперь дождитесь цветения гибридов. Не забывайте описывать все наблюдения в дневнике. Среди первого, да и второго поколения, могут быть цветы точь-в-точь повторяющие родительские свойства без изменений. Такие экземпляры забраковывают сразу. Сверьтесь со своими целями и отберите среди полученных новых растений те, которые максимально подходят под нужные признаки. Можете опылить их также вручную, либо изолируйте их.

Цветок семенного растения следует защищать мешочком из текстиля.

Когда получите семена, высаживайте их на рассаду. Молодые растения разместите в ящиках.

Внимательно следите за своим новым гибридом, записывайте в дневник свои наблюдения.

Если вы решили заниматься выведением новых сортов всерьез, то вам будет необходим совет специалиста-селекционера. Дело в том, что вам нужно будет выяснить, действительно ли вы вывели новый сорт или идете уже проторенной кем-то дорожкой. Конкуренция в области создания новых сортов очень высока.

Тем же, кто решил поэкспериментировать с гибридизацией в качестве домашнего хобби, мы желаем получить от этого занятия море удовольствия, сделать множество радостных открытий и подарить наконец всем своим друзьям-садоводам новый сорт какого-нибудь чудесного цветка, названный своим именем.

Image="">

Часто неспециалисты с подозрением относятся к гибридным растениям, не подозревая о том, что многие культуры, выращиваемые ими на своих садовых участках, — результат многолетних трудов селекционеров.

Что такое скрещивание растений

Гибридизация или скрещивание растений – это один из основных методов селекции растений. Сущность метода заключается в скрещивании двух растений разных сортов, видов или родов.

Результатом, который напрямую зависит от подбора родительских растений, является получение новых сортов и видов.

Например, немногие знают, что в природе не существовало таких культур, как слива или садовая земляника. Слива была получена путем скрещивания терна и алычи, а садовая земляника, или как ее неправильно называют, клубника, — результат скрещивания диких видов земляники – виргинской и чилийской.

Технология скрещивания

Технология скрещивания заключается в искусственном или естественном переносе пыльцы с растения одного сорта или вида на другое, проводимое под тщательным контролем.

В этот период важно изолировать цветки, чтобы исключить попадание посторонней пыльцы.

Выбрать два растения разных сортов или видов.
На материнском растении подобрать наиболее удобно расположеные цветки.
Нераспустившиеся (за один день до распускания) бутоны аккуратно вскрыть.
Пинцетом тщательно удалить все тычинки с пыльцой.
Цветки с удаленными тычинками обернуть белой тонкой материей во избежание незапланированного опыления.
За день до удаления тычинок с одного растения со второго (отцовского) с бутонов, собирающихся распускаться, собрать пыльцу в стеклянную баночку.
Баночку прикрывают марлей или светлой прозрачной тканью и ставят в сухое место.

На следующий день после удаления тычинок с материнского растения проводят оплодотворение:

Лучшее время – первая половина дня до двенадцать часов.
Встряхнуть баночку с пыльцой.
Осевшую на стенки банки пыльцу ватной палочкой или другим подручным средством (можно, даже пальцем) аккуратно наносят на рыльце пестика материнского растения.
Оплодотворенный цветок снова накрыть светлой тонкой тканью или марлей.
Оплодотворение повторять 3 дня.

Оплодотворенные цветки должны быть укрыты на весь период роста вплоть до созревания плодов. Лишние цветки рекомендуется удалить. После сбора созревших плодов они должны вылежаться от нескольких недель до нескольких месяцев в зависимости от времени созревания и срока хранения культуры.

Семена косточковых растений высеваются сразу на гряды, семечковые летнего созревания после трехдневной просушки высеваются в песке на грядки осенью. Семена растений, которые созревают осенью, собирают, когда плоды уже начинают портиться, но не позже апреля. После сбора и просушки их высевают в подготовленные емкости.

Пространственная и временная изоляция при скрещивании

При скрещивании перекрестноопыляющихся культур можно применять пространственную изоляцию: растения выращиваются на разных, удаленных от растений данного сорта, участках. К таким культурам относятся морковь, капуста, свекла и др.

У двудомных растений, таких как шпинат, при выращивании на одном участке у одного из сортов нужно удалить мужские растения.

Скрещивание перекрестноопыляющихся культур на изолированных участках намного минимизирует трудозатраты: опыление происходит естественным путем – ветром или насекомыми. Кроме того, на одном изолированном участке возможно размесить несколько растений одного сорта, таким образом, увеличив число полученных гибридных семян. Существенный недостаток такого метода состоит в невозможности полностью исключить попадание посторонней пыльцы. Кроме того, при естественном перекрестном опылении примерно половина растений оказывается оплодотворена пыльцой своего сорта.

В регионах с теплым климатом, где период вегетации достаточно продолжителен, для растений с быстро отцветающими цветками можно использовать изоляцию во временных интервалах: на одном и том же участке проводятся разные комбинации скрещивания. Разные сроки цветения исключают незапланированное переопыление.

В селекционной практике при отсутствии достаточного пространства для организации отдельных участков применяются изоляционные сооружения:

Конструкция выполняется в виде каркаса, который обтягивается легкой прозрачной тканью.
Для изоляции отдельных побегов или соцветий изготавливаются небольшие «домики» из пергаментной бумаги или марли, которыми обтягивают каркас из проволоки.

Для растений, опыляемых насекомыми, при сооружении изоляторов лучше использовать такие материалы, как батист или марля, для ветроопыляемых культур – пергаментную бумагу.

Преимущества скрещивания

Процесс гибридизации – скрещивания растений – направлен на получение сортов растений, обладающих выигрышными свойствами родительских сортов, таких как:

Высокая урожайность
Устойчивость к заболеваниям
Морозоустойчивость
Засухоустойчивость
Короткие сроки созревания

К примеру, если у отцовского и материнского растения устойчивость к разным заболеваниям, то полученный гибрид унаследует стойкость к обоим болезням.

Гибридные сорта растений обладают лучшей жизнестойкостью, они меньше подвержены перепадам температуры, влажности, изменения климатических условий, чем их негибридные собратья.

Больше информации можно узнать из видео.

Человек в своем стремлении улучшить природу движется все дальше. Благодаря современным достижениям генетики аграрии получают все больше необычных и интересных гибридов, способных удовлетворить самые смелые желание потребителей.
Кроме того глобализация приводит к распространению видов растений, нехарактерных для данной климатической зоны. У нас уже давно вышли из экзотики ананасы и бананы, стали привычными гибридные нектарины и миниолы и т.д.

Желтый арбуз (38 ккал, витамины А, С)

Снаружи это привычный полосатый арбуз, но при этом ярко-желтый внутри. Еще одной особенностью является очень небольшое количество косточек. Этот арбуз результат скрещивания дикого (желтого внутри, но совершенно невкусного) с культурным арбузом. Результат получился сочный и нежный, но менее сладкий, чем красный.
Выращивают их в Испании (округлые сорта) и Таиланде (овальные). Есть сорт «Лунный» выведенный селекционером Соколовым из Астрахани. Этот сорт как раз отличается очень сладким вкусам с некоторыми экзотическими нотками, похожими на привкус манго или лимона, или тыквы.
Есть и украинский гибрид на основе арбуза («кавуна») и тыквы («гарбуза») – «кавбуз». Он больше похож на тыкву с ароматом арбуза и идеален для приготовления каш.

Фиолетовый картофель (72 ккал, витамин С, витамины группы В, калий, железо, магний и цинк)

Картошка с розовой, желтой или фиолетовой кожурой уже никого не удивляет. Но ученым из Colorado State University удалось получить картошку с фиолетовым окрасов внутри. Основой сорта стала андский высокогорный картофель, а цвет вызван высоким содержанием антоцианов. Эти вещества являются сильнейшими антиоксидантами, свойства которых сохраняются и после приготовления.
Назвали сорт «Фиолетовое величество», его уже активно продают в Англии и начинают в Шотландии, климат которой наиболее подошел сорту. Популяризации сорта способствовал английский кулинар Джейми Оливер. Эта фиолетовая картошка с привычным вкусом великолепно смотрится в виде пюре, непередаваемого насыщенного цвета, запеченной, и конечно фри.

Капуста романеско (25 ккал, каротин, витамин С, минеральные соли, цинк)

Неземной вид этого близкого родственника брокколи и цветной капусты, прекрасно иллюстрирует понятия «фрактала». Его нежно-зеленые соцветия имеют конусообразную форму и располагаются по спирали на кочане. Эта капуста родом из Италии, в широкой продаже она находится около 10 лет, а ее популяризации способствовали голландские селекционеры, слегка улучшившие овощ, известный итальянским домохозяйкам с XVI века.

В романеско мало клетчатки и много полезных веществ, за счет этого она легко усваивается. Что интересно, при приготовлении этой капусты не возникает характерного капустного запаха, который дети так не любят. Кроме того, экзотический вид космического овоща вызывает желание его пробовать. Готовят романеско как обычную брокколи - варят, тушат, добавляют в пасту и в салаты.

Плуот (57 ккал, клетчатка, витамин С)

От скрещивания таких видов растений как сливы (plum)и абрикосы (apricot) получены два гибрида плуот, который внешне больше похож на сливу, и априум, больше напоминающий абрикос. Оба гибрида названые по первым слогам английский названий видов-родителей.
Внешне плоды плуота окрашены в розовый, зеленый, бордовый или фиолетовый цвет, внутренность — от белого до насыщенно-сливового. Вывели эти гибриды в питомнике Dave Wilson Nursery 1989 году. Сейчас в мире уже два сорта априума, одиннадцать сортов плуота, один нектаплама (гибрида нектарина и сливы), одни пичплама (гибрида персика и сливы).
Используют плоуты для приготовления сока, десертов, домашних заготовок и вина. На вкус этот фрукт намного слаще и сливы, и абрикоса.

Арбузный редис (20 ккал, фолиевая кислота, витамин С)

Арбузный редис полностью соответствует своему названию – он яркий малиновый внутри и покрыт бело зеленой кожицей снаружи, точно как арбуз. Формой да и размером тоже (диаметр 7-8см) он напоминает некрупную редьку или репку. По вкусу он вполне обычный – горький у шкурки и сладковатый к середине. Правда более твердый, не такой сочный и хрустящий как обычный.
Он чудесно смотрится в салате, просто нарезанный ломтиками с кунжутом или солью. Так же рекомендуют делать из него пюре, запекать, добавлять к овощам для жарки.

Йошта (40 ккал, антоцианы, обладающие антиоксидантными свойствами, витамины С, Р)

Скрещивание таких видов растений как смородина (johannisbeere) и крыжовник (stachelbeere) дало ягоду йошту с плодами близкого к черному цвету, размером с вишню, кисло-сладким немного вяжущим вкусом, приятно отдающие смородиной.
Еще Мичурин мечтал создать смородину размерами с крыжовник, но при этом не колючую. Он успел вывести крыжовник «Мавр черный» темно-фиолетового цвета. К 1939 году в Берлине Пол Лоренц так же занимался выведением подобных гибридов. В связи с войной эти работы были остановлены. И только в 1970 году удалось получить идеальное растение Рудольфу Бауэру. Теперь есть два сорта йошты: «Черный» (коричнево-бордового цвета) и «Красный» (блекло-красного цвета).
За сезон с куста йошты получают 7-10 кг ягод. Используют их в домашних заготовках, десертах, для ароматизации газировки. Йошта хорошо помогает при желудочно-кишечных заболеваниях, для выведения из организма тяжелых металлов и радиоактивных веществ, улучшения кровообращения.

Брокколини (43 ккал, кальций, витамины А, С, железо, клетчатка, фолиевая кислота)

В семействе капуст в результате скрещивания обычной брокколи и китайской брокколи (гайлана) получили новую капусту похожую на спаржу на макушке с головкой брокколи.
Брокколини немного сладковата, не имеет резкого капустного духа, с перечной ноткой, нежная на вкус, напоминает спаржу одновременно и брокколи. В нем множество полезных веществ и при этом низкокалориен.
В США, Бразилии, странах Азии, Испании, брокколини привычно используют как гарнир. Его подают свежим, политым маслом или слегка обжаривают в масле.

Нэши (46 ккал, антиоксиданты, фосфор, кальций, клетчатка)

Еще один результат скрещивания растений – это нэши. Получили его от яблока и груши в Азии несколько столетий назад. Там его называют азиатской, водяной, песочной или японской грушей. Выглядит плод как круглое яблоко, а на вкус как сочная, хрустящая груша. Цвет нэши - от бледно-зеленого до оранжевого. В отличии от обычной груши нэши тверже, поэтому лучше хранится и транспортируется.
Нэши достаточно сочное, потому его лучше использовать в салатах или соло. Так же хорош в качестве закуски к вину вместе с сыром и виноградом. Сейчас выращивают порядка 10 популярных коммерческих сортов в Австралии, США, Новой Зеландии, Франции, Чили и на Кипре.

Юзу (30 ккал, витамин С)

Юзу (японский лимон) это гибрид мандарина и декоративного цитруса (ичангской папеды). Фрукт размером с мандарин зеленого или желтого цвета с бугристой кожицей имеет кислый вкус и яркий аромат. Его используют японцы еще с VII века, тогда буддийские монахи завезли с материка на острова этот фрукт. Юзу популярен в кулинарии Китая и Кореи.
У него совершенно необычный аромат - цитрусовый, с цветочными оттенками и нотами хвои. Чаще всего применяют для отдушки, цедру используют в качестве приправы. Эту приправу добавляют к мясным и рыбным блюдам, в суп мисо, лапшу. Так же с цедрой готовят джемы, алкогольные и безалкогольные напитки, десерты, сиропы. Сок похож на лимонный (кислый и ароматный, но более мягкий) и является основой соуса понзу, так же используют в качестве уксуса.
Имеет и культовое значение в Японии. 22 декабря в праздник зимнего солнцестояния принято принимать ванны с этими плодами, которые символизируют солнце. Его аромат отгоняет злые силы, защищает от простуды. В эту же ванну окунают животных, а водой потом поливают растения.

Желтая свекла (50 ккал, фолиевая кислота, калий, витамин А, клетчатка)

Отличается эта свекла только от обычной только цветом и тем, что не пачкает руки при приготовлении. По вкусу она такая же сладкая, ароматная, хороша в запеченном виде и даже в чипсах. Листья желтой свеклы можно использовать в свежем виде для салатов.

Но человек только учится преобразовывать виды растений, а природа уже давно творит такое чудо!

Все о палисадниках, клумбах и цветниках – в фотографиях и статьях

Выводим собственные сорта цветов

Ход эксперимента и дневник наблюдений

Заведите тетрадь-дневник, куда вы запишете цели и будете фиксировать ход эксперимента от начала и до конца.

Строение цветка

В нашей статье в качестве примера будет рассматриваться цветок морозника, его вы видите на схеме и на фотографиях.

Внешний вид цветов у разных растений может значительно отличаться, однако строение цветков в основном одинаково.

Опыление цветка

Выберите два цветка – один будет служить опылителем, другое растение станет семенным.

Сразу, как только цветок семенного растения распустится, срежьте у него все тычинки.

Нанесите пыльцу, взятую с цветка-опылителя, на пестик цветка семенного растения.

Опыленный цветок обязательно следует пометить.

Получение гибридов

Цветок семенного растения следует защищать мешочком из текстиля.

Когда получите семена, высаживайте их на рассаду. Молодые растения разместите в ящиках.

Внимательно следите за своим новым гибридом, записывайте в дневник свои наблюдения.

Селекция - наука, разрабатывающая пути создания новых и улучшения существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Создание новых сортов и пород основывается на таких важнейших свойствах живого организма, как наследственность и изменчивость. Именно поэтому генетика - наука об изменчивости и наследственности организмов - является теоретической основой селекции.

Имея свои собственные задачи и методы, селекция твердо опирается на законы генетики, является важной областью практического использования закономерностей, установленных генетикой. Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук. На сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами.

Сорт, порода и штамм - устойчивая группа организмов, искусственно созданная человеком и имеющая определенные наследственные особенности.

Все особи внутри породы, сорта и штамма имеют сходные, наследственно закрепленные морфологические, физиолого-биохимические и хозяйственные признаки и свойства, а также однотипную реакцию на факторы внешней среды.

Основные направления селекции:

высокая урожайность сортов растений, плодовитость и продуктивность пород животных;
улучшение качества продукции (например, вкус, внешний вид плодов и овощей, химический состав зерна - содержание белка, клейковины, незаменимых аминокислот и т. д.);
физиологические свойства (скороспелость, засухоустойчивость, зимостойкость, устойчивость к болезням, вредителям и неблагоприятным климатическим условиям).

выведение стрессоустойчивых пород (для разведения в условиях большой скученности - на птицефабриках, фермах и т. п.);
пушное звероводство;
рыбоводство - разведение рыбы в искусственных водоемах.

ОТЛИЧИЕ КУЛЬТУРНЫХ ФОРМ ОТ ДИКИХ

Культурные формы	Дикие формы
развиты признаки, полезные для человека и часто вредные в естественных условиях	наличие признаков, неудобных для человека (агрессивность, колючесть и т. п.)
высокая продуктивность	низкая продуктивность (мелкие плоды; низкая масса, яйценоскость, удойность)
хуже адаптируются к меняющимся условиям среды	высокая адаптивность
не имеют средств защиты от хищников и вредителей (горьких или ядовитых веществ, шипов, колючек и т. п.)	наличие естественных защитных приспособлений, повышающих жизнестойкость, но неудобных для человека

основные методы селекции

Основные методы селекции:

подбор родительских пар
отбор
гибридизация
искусственный мутагенез

Подбор родительских пар

Данный метод применяется прежде всего в селекции животных, т. к. для животных характерно половое размножение и немногочисленное потомство.

Выведение новой породы - процесс длительный, требующий больших материальных затрат. Это может быть целенаправленное получение определенного экстерьера (совокупности фенотипических признаков), повышение молочности, жирности молока, качества мяса и т. д.

Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства . Поэтому необходимо хорошо знать их родословную. В племенных хозяйствах при подборе производителей всегда ведется учёт родословных, в которых оцениваются экстерьерные особенности и продуктивность родительских форм в течение ряда поколений.

работы И. В. Мичурина

Особое место в практике улучшения плодово-ягодных культур занимает селекционная работа И. В. Мичурина. Большое значение он придавал подбору родительских пар для скрещивания. При этом он не использовал местные дикорастущие сорта (так как они обладали стойкой наследственностью, и гибрид обычно уклонялся в сторону дикого родителя), а брал растения из других, отдалённых географических мест и скрещивал их друг с другом.

Важным звеном в работе Мичурина было целенаправленное воспитание гибридных сеянцев: в определённый период их развития создавались условия для доминирования признаков одного из родителей и подавления признаков другого, т. е. эффективное управление доминированием признаков (разные приёмы обработки почвы, внесение удобрений, прививки в крону другого растения и т. п.).

Метод ментора - воспитание на подвое. В качестве привоя Мичурин брал как молодое растение, так и почки от зрелого плодоносящего дерева. Этим методом удалось придать желаемую окраску плодам гибрида вишни с черешней под названием «Краса севера».

Мичурин применял также отдалённую гибридизацию. Им получен своеобразный гибрид вишни и черемухи - церападус, а также гибрид терна и сливы, яблони и груши, персика и абрикоса. Все мичуринские сорта поддерживают путём вегетативного размножения.

Отбор

Искусственный отбор - сохранение для дальнейшего размножения особей с интересующими селекционера признаками. Формы отбора: массовый и индивидуальный.

Интуитивный (бессознательный) отбор - самая древняя форма отбора, используемая ещё древним человеком: отбор особей по фенотипу, т.е. с наиболее полезными сочетаниями признаков.
Методический отбор - отбор для размножения особей с чётко определёнными признаками, согласно цели и с учетом их фенотипов и генотипов.

Массовый отбор - устранение из размножения особей, не имеющих ценные признаки, либо имеющих нежелательные признаки (например, агрессивных).

Массовый отбор может быть эффективен в том случае, если отбираются качественные, просто наследуемые и легко определяемые признаки. Массовый отбор обычно проводят среди перекрестноопыляемых растений. При этом селекционеры отбирают растения по фенотипу с интересующими их признаками. Недостаток массового отбора заключается в том, что селекционер не всегда может определить лучший генотип по фенотипу.

Индивидуальный отбор - выделение отдельных особей с интересующими человека признаками и получение от них потомства.

Индивидуальный отбор более эффективен при отборе особей по количественным, сложно наследуемым признакам. Этот вид отбора позволяет точно оценить генотип благодаря анализу наследования признаков у потомства. Индивидуальный отбор применяют по отношению к самоопыляемым растениям (сорта пшеницы, ячменя, гороха и др.).

Гибридизация

В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: инбридинг и аутбридинг .

Инбридинг - скрещивание близкородственных форм: в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство.

Результат: получение гомозиготных организмов → разложение исходной формы на ряд чистых линий.

Минусы: пониженная жизнеспособность (рецессивные гомозиготы зачастую несут наследственные заболевания).

Такое скрещивание в определённой степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности и, как следствие, к закреплению хозяйственно ценных признаков у потомков. При этом гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем более близкородственное скрещивание используют при инбридинге. Однако гомозиготизация при инбридинге, как и в случае растений, ведет к ослаблению животных, снижает их устойчивость к воздействию среды, повышает заболеваемость.

В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов, в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются.

Аутбридинг - неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных в пределах одного вида.

Результат: получение большого количества гетерозиготных организмов → поддержание полезных качеств и усиление их выраженности в ряду следующих поколений.

Отдалённая гибридизация - получение межвидовых и межродовых гибридов.

Отдалённая гибридизация в селекции животных применяется значительно реже, чем в селекции растений.

Межвидовые и межродовые гибриды животных и растений чаще всего бесплодны, так как нарушается мейоз и гаметогенез не происходит. При этом восстановление плодовитости у животных представляет более сложную задачу, поскольку получение полиплоидов на основе умножения числа хромосом у них невозможно.

Преодоление бесплодия межвидовых гибридов растений впервые удалось осуществить в начале 20-х годов ХХ века советскому генетику Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты. Это вновь созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки занимали как бы промежуточное положение и состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая - редьки. Каждая из исходных форм имела в половых клетках по 9 хромосом. В этом случае клетки полученного от них гибрида имели 18 хромосом. Но некоторые яйцеклетки и пыльцевые зёрна содержали все 18 хромосом (диплоиды), а при их скрещивании создано растение с 36 хромосомами, которое оказалось плодовитым. Так была доказана возможность использования полиплоида для преодоления нескрещиваемости и бесплодия при отдалённой гибридизации.

Бывает, что бесплодны особи только одного пола. Например, у гибридов высокогорного быка яка и рогатого скота бесплодны (стерильны) самцы, а самки плодовиты (фертильны).

Но иногда гаметогенез у отдалённых гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары (горные бараны), могут пастись высоко в горах, а как мериносы дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного (индийского) крупного рогатого скота с зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид - бестер, хорька и норки - хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасём.

В природе встречаются гибриды зебры и лошади (зеброид), бизона и зубра (зубробизон), тетерева и куропатки (межняк), зайца-русака и зайца-беляка (тумак), соболя и лисицы (кидус), а также тигра и льва (лигр).

В качестве примеров межродовых гибридов растений можно назвать гибрид пшеницы и ржи (тритикале), пшенично-пырейный гибрид, гибрид смородины и крыжовника (йошта), гибрид брюквы и кормовой капусты (куузика), гибриды озимой ржи и житняка, травянистого и древовидного томатов и др.

Гетерозис - явление повышенной жизнеспособности, урожайности, плодовитости гибридов первого поколения, превышающих по этим параметрам обоих родителей.

Уже со второго поколения гетерозисный эффект угасает. По-видимому, это происходит вследствие снижения числа гетерозиготных организмов и повышения доли гомозигот.

Классическими примерами проявления гетерозиса являются мул (гибрид кобылы и осла) и лошак (гибрид коня и ослицы) (рис. 1,2) . Это сильные, выносливые животные, которые могут использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.

Рис. 1. Мул Рис. 2. Лошак

Продолжительность их жизни значительно выше, чем у родительских видов.

Лошак меньше мула ростом и строптив, поэтому менее удобен для использования в хозяйственной деятельности человека.

Гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве, например - бройлерные цыплята, отличающиеся очень быстрым ростом. Цыплёнок-бройлер - финальный гибрид, полученный в результате скрещивания нескольких линий разных пород кур (мясных родительских форм), проверенных на сочетаемость. Первоначально для такого скрещивания использовали породы корниш (в качестве отцовской формы) и белый плимутрок (в качестве материнской формы).

искусственный мутагенез

Искусственный мутагенез чаще всего используется как метод селекции растений. Он основан на применении физических и химических мутагенов для получения форм растений с выраженными мутациями. Такие формы в дальнейшем используются для гибридизации или отбора.

В селекции растений широко используется полиплоидия.

Полиплоидия - увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации.

Половые клетки большинства организмов гаплоидны (содержат один набор хромосом - n), соматические - диплоидны (2n). Организмы, клетки которых содержат более двух наборов хромосом, называются полиплоидами, три набора - триплоидами (3n), четыре - тетраплоидами (4n) и т. д. Наиболее часто встречаются организмы с числом хромосомных наборов, кратным двум, - тетраплоиды, гексаплоиды (6n) и т. д.

Полиплоиды с нечётным числом наборов хромосом (триплоиды, пентаплоиды и т. д.) обычно не дают потомства (стерильны), т. к. образуемые ими половые клетки содержат неполный набор хромосом - не кратный гаплоидному.

появление полиплоидии

Полиплоидия может возникнуть при нерасхождении хромосом в мейозе. В этом случае половая клетка получает полный (нередуцированный) набор хромосом соматической клетки (2n). При слиянии такой гаметы с нормальной (n) образуется триплоидная зигота (3n), из которой развивается триплоид. Если обе гаметы несут по диплоидному набору, возникает тетраплоид. Полиплоидные клетки могут возникнуть в организме при незавершённом митозе: после удвоения хромосом деления клетки может не происходить, и в ней оказываются два набора хромосом. У растений тетраплоидные клетки могут дать начало тетраплоидным побегам, цветки которых будут вырабатывать диплоидные гаметы вместо гаплоидных. При самоопылении может возникнуть тетраплоид, при опылении нормальной гаметой - триплоид. При вегетативном размножении растений сохраняется плоидность исходного органа или ткани.

Благодаря полиплоидии выведены высокоурожайные полиплоидные сорта сахарной свеклы, хлопчатника, гречихи и др. Полиплоидные растения часто более жизнеспособны и плодовиты, чем нормальные диплоиды. О их большей устойчивости к холоду свидетельствует увеличение числа видов-полиплоидов в высоких широтах и в высокогорьях.

Поскольку полиплоидные формы часто обладают ценными хозяйственными признаками, искусственную полиплоидизацию применяют в растениеводстве для получения исходного селекционного материала.

Получение полиплоидов в эксперименте тесно связано с искусственным мутагенезом. С этой целью используют специальные мутагены (например, алкалоид колхицин), нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе.

Получены урожайные полиплоиды ржи, гречихи, сахарной свёклы и других культурных растений; стерильные триплоиды арбуза, винограда, банана популярны благодаря бессемянным плодам.

Применение отдалённой гибридизации в сочетании с искусственной полиплоидизацией позволило отечественным учёным получить плодовитые полиплоидные гибриды растений (Г. Д. Карпеченко, гибрид-тетраплоид редьки и капусты) и животных (Б. Л. Астауров, гибрид-тетраплоид тутового шелкопряда).

Шелкопряды Астаурова

Очень редки случаи естественной полиплоидии у животных. Однако, академик Б. Л. Астауров разработал метод искусственного получения полиплоидов от межвидового гибрида шелкопрядов Bombyx mori и В. mandarina. У обоих этих видов n = 28 хромосомам.

При синтезировании тетраплоида использовался метод искусственного партеногенеза. Вначале были получены партеногенетические полиплоиды В. mori - 4 n, 6 n. Все полученные особи оказались фертильными (плодовитыми) самками.

Затем произвели скрещивание партеногенетических самок В. mori (4n) с самцами другого вида В. mandarina (2n). В потомстве от такого скрещивания появлялись триплоидные самки 2n В. mori + 1 n В. mandarina.

Эти самки, стерильные в обычных условиях, размножались путем партеногенеза. При этом партеногенетически иногда возникали 6n самки (4n В. mori + 2n В. mandarina).

В потомстве от скрещивания этих самок с 2n самцами В. mandarina были отобраны 4n формы обоего пола с удвоенным набором хромосом каждого вида (2n В. mori +2n В. mandarina).

Если гибрид 1n В. mori + 1n В. mandarina был бесплодным, то тетраплоид (4n) оказался плодовитым и при разведении дал плодовитое потомство. С помощью полиплоидии, таким образом, удалось синтезировать новую форму шелкопряда.

биотехнология

Биотехнология - наука, изучающая возможность модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека.

Применение биотехнологии (рис. 3):

производство лекарств, удобрений, средств биологической защиты растений;
биологическая очистка сточных вод;
восстановление ценных металлов из морской воды;
коррекция и исправление генетических патологий.

Рис. 3. Возможности биотехнологии

Например, включение в геном кишечной палочки гена, ответственного за образование у человека инсулина, позволило наладить промышленное получение этого гормона (рис. 4).

Рис. 4. Биотехнология получения инсулина

В биотехнологии успешно применяются методы генной и клеточной инженерии.

ГЕННАЯ И КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Генная инженерия - искусственное, целенаправленное изменение генотипа микроорганизмов с целью получения культур с заранее заданными свойствами.

Исследования в области генной инженерии распространяются не только на микроорганизмы, но и на человека. Они особенно актуальны при лечении болезней, связанных с нарушениями в иммунной системе, в системе свертывания крови, в онкологии.

Основной метод генной инженерии: выделение необходимых генов, их клонирование и введение в новую генетическую среду. Например, введение определённых генов с помощью плазмиды в организм бактерии для синтеза ею определённого белка (рис. 5).

Рис. 5. Применение генной инженерии

Основные этапы решения генно-инженерной задачи следующие:

Получение изолированного гена.
Введение гена в вектор (плазмиду) для переноса в организм.
Перенос вектора с геном (рекомбинантной плазмиды) в модифицируемый организм.
Преобразование клеток организма.
Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

Клеточная инженерия - это направление в науке и селекционной практике, которое изучает методы гибридизации соматических клеток, принадлежащих разным видам, возможности клонирования тканей или целых организмов из отдельных клеток.

Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.

На данный момент удалось получить гибриды между клетками животных, далёких по систематическому положению, например мыши и курицы. Соматические гибриды нашли широкое применение как в научных исследованиях, так и в биотехнологии.

Гибридные клетки, полученные от клеток человека и мыши и человека и китайского хомячка, участвовали в расшифровке генома человека.

Гибриды между опухолевыми клетками и лимфоцитами обладают свойствами обеих родительских клеточных линий: они неограниченно делятся и могут вырабатывать определённые антитела. Такие антитела применяют в лечебных и диагностических целях в медицине.

В эмбриологии для изучения процессов дифференцировки клеток и тканей в ходе онтогенеза используют организмы- химеры , состоящие из клеток с разными генотипами . Их создают путём соединения клеток разных зародышей на ранних этапах их развития.

Клонирование животных - ещё один метод клеточной инженерии: ядро соматической клетки пересаживают в лишённую ядра яйцеклетку с последующим выращиванием зародыша во взрослый организм.

Преимущество клеточной инженерии в том, что она позволяет экспериментировать с клетками, а не с целыми организмами.

Методы клеточной инженерии часто применяют в сочетании с генной инженерией.

работы Н. И. Вавилова

Николай Иванович Вавилов - российский генетик, растениевод, географ.

Н. И. Вавилов организовал 180 экспедиций (20−30 гг. ХХ века) по самым труднодоступным и зачастую опасным районам земного шара с целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений.
Им была собрана уникальная, самая крупная в мире коллекция культурных растений (к 1940 г. коллекция включала 300 000 образцов), которые ежегодно размножаются в коллекциях Всероссийского института растениеводства имени Н. И. Вавилова (ВИР) и широко используются селекционерами как исходный материал для создания новых сортов зерновых, плодовых, овощных, технических, лекарственных и других культур.
Создал учение об иммунитете растений.
Н. И. Вавилов подразделял иммунитет растений на структурный (механический) и химический. Механический иммунитет растений обусловлен морфологическими особенностями растения-хозяина, в частности, наличием защитных приспособлений, которые препятствуют проникновению патогенов в тело растений. Химический иммунитет зависит от химических особенностей растений.
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости: у генетически близких видов и родов существуют гены, которые дают сходные признаки. Таким образом, можно предсказать наличие признаков у других видов известного рода.
Установил, что наибольшее разнообразие форм вида сосредоточено в тех районах, где этот вид возник. Н. И. Вавилов выделил 8 центров происхождения культурных растений .

Центры происхождения культурных растений

Центры происхождения культурных растений - географические области, являющиеся родиной дикорастущих предков культурных растений.

Центры происхождения важнейших культурных растений связаны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания и селекции растений. Подобные очаги одомашнивания (центры доместикации) выявлены и у домашних животных.

Было выделено восемь центров происхождения культурных растений (рис. 6):

1. Средиземноморский (спаржа, маслины, капуста, лук, клевер, мак, свекла, морковь).

2. Переднеазитский (инжир, миндаль, виноград, гранат, люцерна, рожь, дыня, роза).

3. Среднеазиатский (нут, абрикос, горох, груша, чечевица, лен, чеснок, мягкая пшеница).

4. Индо-Малайский (цитрусовые, хлебное дерево, огурец, манго, черный перец, кокосовая пальма, банан, баклажан).

5. Китайский (просо, редька, вишня, яблоко, гречиха, слива, соя, хурма).

6. Центральноамериканский (тыква, фасоль, какао, авокадо, махорка, кукуруза, батат, хлопчатник).

7. Южноамериканский (табак, ананас, томат, картофель).

8. Абиссинский центр (банан, кофе, сорго, твердая пшеница).

В поздних работах Н. И. Вавилова Переднеазиатский и Среднеазиатский центры объединяются в Юго-западноазиатский центр.

Рис. 6. Центры происхождения культурных растений

В настоящее время выделяют 12 первичных центров происхождения культурных растений.

Желтый арбуз (38 ккал, витамины А, С)

Фиолетовый картофель (72 ккал, витамин С, витамины группы В, калий, железо, магний и цинк)

Капуста романеско (25 ккал, каротин, витамин С, минеральные соли, цинк)

Плуот (57 ккал, клетчатка, витамин С)

От скрещивания таких видов растений как сливы (plum)и абрикосы (apricot) получены два гибрида плуот, который внешне больше похож на сливу, и априум, больше напоминающий абрикос. Оба гибрида названые по первым слогам английский названий видов-родителей.
Внешне плоды плуота окрашены в розовый, зеленый, бордовый или фиолетовый цвет, внутренность - от белого до насыщенно-сливового. Вывели эти гибриды в питомнике Dave Wilson Nursery 1989 году. Сейчас в мире уже два сорта априума, одиннадцать сортов плуота, один нектаплама (гибрида нектарина и сливы), одни пичплама (гибрида персика и сливы).
Используют плоуты для приготовления сока, десертов, домашних заготовок и вина. На вкус этот фрукт намного слаще и сливы, и абрикоса.

Арбузный редис (20 ккал, фолиевая кислота, витамин С)

Йошта (40 ккал, антоцианы, обладающие антиоксидантными свойствами, витамины С, Р)

Брокколини (43 ккал, кальций, витамины А, С, железо, клетчатка, фолиевая кислота)

Нэши (46 ккал, антиоксиданты, фосфор, кальций, клетчатка)

Юзу (30 ккал, витамин С)