Селе́кция расте́ний — совокупность методов создания сортов и гибридов растений с нужными человеку свойствами, которые повышают урожайность и качество культур.

Селекция растений успешно практикуется человеком на протяжении тысяч лет, с самого начала человеческой цивилизации. Используется по всему миру как отдельными людьми: садоводами, фермерами, так и профессиональными селекционерами в организациях, университетах и исследовательских центрах.

По мнению международных агентств развития, важное значение имеет выведение новых сортов сельскохозяйственных культур , имеющих высокую урожайность, устойчивых к болезням, засухам и адаптированных к региональным условиям выращивания.

Общие сведения

Научная селекция растений в России началась по инициативе профессора В.Р.Вильямса на открытой в 1903 году профессором Д.Л.Рудзинским Селекционной станции при Московском сельскохозяйственном институте (впоследствии - Селекционная станция имени П.И.Лисицына, Селекционно-генетическая станция им. П.И.Лисицына, сейчас – лаборатория селекции и семеноводства полевых культур в РГАУ – МСХА им.К.А.Тимирязева ). Сотрудники, в разное время учившиеся или работавшие на Селекционной станции, заложили научную и организационную основу генетики , селекции и семеноводства страны - Н.И.Вавилов , Л.П.Бреславец , С.И.Жегалов , П.И.Лисицын , П.Н.Константинов , А.Г.Лорх , Г.Д.Карпеченко , К.И.Пангало , Е.Н.Синская , Н.Д.Матвеев, Н.Н.Тимофеев , В.В.Квасников , А.С.Татаринцев, И.Н.Свешникова , А.В.Алпатьев , С.П.Агапов , Е.М.Попова , А.Н.Лутков , А.Р.Жебрак , Т.Д.Лысенко , В.Н.Столетов , Э.Д.Неттевич , В.С,Шевелуха , Б.И.Сандухадзе , Л.А.Беспалова и многие др .

Основные методы селекции растений — массовый и индивидуальный отбор, внутривидовая и отдалённая гибридизация , инбридинг , полиплоидия и экспериментальный мутагенез . Для перекрёстно опыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего скрещивания. Таким образом получают, например, новые сорта ржи . Эти сорта не являются генетически однородными. Если же желательно получение чистой линии — то есть генетически однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путём самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками. Таким методом были получены многие сорта пшеницы , капусты и т. д.

Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрёстноопыляемых растений. При этом могут фенотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов . Основная причина этого — переход многих генов в гомозиготное состояние. У любого организма в генотипе постепенно накапливаются неблагоприятные мутантные гены . Они чаще всего рецессивны и фенотипически не проявляются. Но при самоопылении они переходят в гомозиготное состояние, и возникает неблагоприятное наследственное изменение. В природе у самоопыляемых растений рецессивные мутантные гены быстро переходят в гомозиготное состояние, и такие растения погибают, выбраковываясь естественным отбором.

Несмотря на неблагоприятные последствия самоопыления, его часто применяют у перекрёстноопыляемых растений для получения гомозиготных («чистых») линий с нужными признаками. Это приводит к снижению урожайности. Однако затем проводят перекрёстное опыление между разными самоопыляющимися линиями и в результате в ряде случаев получают высокоурожайные гибриды, обладающие нужными селекционеру свойствами. Это метод межлинейной гибридизации , при котором часто наблюдается эффект гетерозиса : гибриды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов . Эффект гетерозиготной (или гибридной) мощности бывает сильным только в первом гибридном поколении, а в следующих поколениях постепенно снижается. Основная причина гетерозиса заключается в устранении в гибридах вредного проявления накопившихся рецессивных генов. Другая причина — объединение в гибридах доминантных генов родительских особей и взаимное усиление их эффектов.

В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия , так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свёкла , четырёхплоидный клевер , рожь и твёрдая пшеница, а также шестиплоидная мягкая пшеница. Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления , в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре. Одно из таких веществ — колхицин . Применение колхицина для получения искусственных полиплоидов является одним из примеров искусственного мутагенеза , применяемого при селекции растений.

Путём искусственного мутагенеза и последующего отбора мутантов были получены новые высокоурожайные сорта ячменя и пшеницы. Этими же методами удалось получить новые штаммы грибов, выделяющие в 20 раз больше антибиотиков , чем исходные формы. В начале XXI века в мире культивируют более 2250 сортов сельскохозяйственных растений, созданных при помощи физического и химического мутагенеза. Это сорта 175 видов растений, включая сорта пшеницы, рапса, кукурузы , ячменя , сои , риса , томатов , подсолнечника , хлопчатника , яблок, грейпфрута, бананов, декоративных растений . Эти сорта широко культивируются в Европе, Азии, Северной и Южной Америках и Австралии .

При создании новых сортов при помощи искусственного мутагенеза исследователи используют закон гомологических рядов Н. И. Вавилова . Организм, получивший в результате мутации новые свойства, называют мутантом . Большинство мутантов имеет сниженную жизнеспособность и отсеивается в процессе естественного отбора. Для эволюции или селекции новых пород и сортов необходимы те редкие особи, которые имеют благоприятные или нейтральные мутации.

К одному из достижений современной генетики и селекции относится преодоление бесплодия межвидовых гибридов . Впервые это удалось сделать Г. Д. Карпеченко при получении капустно-редечного гибрида. В результате отдалённой гибридизации было получено новое культурное растение — тритикале — гибрид пшеницы с рожью. Отдалённая гибридизация широко применяется в плодоводстве.

Риски

Селекционеры ведут слабый контроль за безопасностью получаемых сортов и гибридов. Например, сорт картофеля , полученный в 1960-х, содержал в несколько раз больше токсичного соланина , чем обычные сорта .

В процессе одомашнивания и последующей селекции закреплялись не только положительные свойства. В частности, кукуруза при селекции снизила содержание жиров после распространения мутантного варианта гена 1-2 .

Примечания

Литература

• Вавилов Н. И. Теоретические основы селекции. — М. : Наука, 1987. — 511 с. — 4500 экз.