2. Исходный материал в селекции

Исходный материал в селекции – это все многообразие диких и культурных форм данного вида животных или растений, по которому ведется селекция.

Нередко селекционеры в качестве исходного материала используют устойчивые к агрессивным природно-климатическим факторам, к заболеваниям; плодовитые, жизнеспособные дикие формы того или иного вида. Немало ныне известных домашних животных и культурных растений, родоначальниками которых являются дикие формы. Последние в чистоте не представляют интерес для сельского хозяйства, так как на фоне своей устойчивости к метным заболеваниям, климату имеют низкую продуктивность. Дикие формы скрещиваются с животными различной породной принадлежности для получения гибридного потомства, из которого для дальнейшего размножения отбираются лучшие особи.

Ученые, изучавшие географию генотипов животных и центров происхождения культурных растений:

1. Н.И. Вавилов – по результатам многочисленных экспедиций установил некоторые закономерности расселения культурных растений. Например, ученый обнаружил, что дикая рожь у себя на родине, в Гератском районе – это сорняк, засоряющий посевы пшеницы. В то же время на территории Северной Европы, где невозможно получение высоких урожаев пшеницы, это растение является основной хлебной злаковой культурой. Вавиловым также было установлено, что родиной кукурузы является Мексика и Центральная Америка, картофеля – Южная Америка. Мягкая пшеница различной сортовой принадлежности была найдена им в Афганистане, а твердые сорта этой зерновой культуры – в Эфиопии.

Н.И. Вавилов выделил и описал центры происхождения культурных растений:

• индийский (южноазиатский тропический): рис, сахарный тростник, цитрусовые;

• среднеазиатский: мягкая пшеница, бобовые и другие культуры;

• китайский (или восточноазиатский): просо, гречиха, соя и хлебные злаки;

• переднеазиатский: пшеница, рожь, плодовые культуры;

• средиземноморский: маслины, клевер, чечевица, капуста, кормовые культуры;

• абиссинский: сорго, пшеница, ячмень;

• южномексиканский: хлопок, кукуруза, какао, тыквенные, фасоль;

• южноамериканский: картофель, растения с лечебными свойствами (кокаиновый куст, хинное дерево).

Зная условия, в которых произрастает то или иное растение у себя на родине, можно установить и исключить неэффективные направления в селекции.

2. А.С. Серебровский – изучал генотипы сельскохозяйственных животных с учетом места разведения. Так, ученый установил, что в северной части Европы практически весь крупный рогатый скот черный, а в южной – рыжий. На севере в сравнении с югом не встречается горбатый скот, носитель гена горбатости зебу, отсутствуют и курдючные овцы. Это позволяет сделать вывод, что различные природно-климатические зоны рознятся как по качественному составу составу генофонда, так и по концентрации определенных генов в популяции.

Благодаря достижениям молекулярной генетики созданы банки генов животных, в том числе видов, находящихся на грани исчезновения.

В качестве исходного материала в селекции используются мутации, в том числе спонтанные и индуцированные. Первые в естественных условиях возникают редко, что вызвало необходимость в поиске более перспективных для селекции мутаций. Таковыми стали индуцированные мутации.

Мутагены, нашедшие практическое применение в селекции животных и растений:

• ионизирующие излучения;

• химические вещества.

Первые положительные результаты применения индуцированной ионизирующей радиации получены в первой половине XX ст. Например, были получены первые радиомутанты пшеницы.

Облучению поддаются семена, почки, пыльца. При этом облучение генеративных клеток дает мутации, закрепляющиеся половым путем, а облучение семян и почек ведет к химеризации растений – формированию соматических мутаций, размножающихся вегетативным путем. Получены сорта культур, материалом которым послужили индуцированные рентгеномутации. Такой мутагенез не лишен недостатков. Один из них – радиация совместно с мутациями может вызывать грубые хромосомные поломки, приводящие к гибели растения.

В 30-х гг. XX ст. были проведены исследования, целью которых было установление особенностей влияния рентгеновских лучей на изолированную сперму кроликов и овец. В первом случае сперма или гибла, или теряла оплодотворяющую способность, во втором – рентгеновские лучи вели к значительному увеличению процента доминантных деталей. Эти результаты свидетельствуют о нерациональности использования индуцированной рентгеномутации в животноводстве.

Индуцированный мутагенез дал положительные результаты в селекции насекомых. Например, облучение сделало возможным перенос аутосомного гена белой окраски у тутового шелкопряда на У-хромосому. Этот признак после мутагенеза наследуется сугубо женскими линиями, что облегчает отбор самцов, в коконе которых на 20-30% больше шелка.

В промышленной микробиологии при помощи рентгеновских лучей получают высопродуктивные штаммы-продуценты антибиотиков.

Химические мутагены (нитрозометил- и нитрозоэтилмочевины, диазоацетилбутан и другие) применимы как в растениеводстве, так и в животноводстве. Они отличаются от ионизирующих излучений тем, что дают более низкий процент грубых хромосомных повреждений.

Химические мутагены – это инструмент, при помощи которого селекционеры создали сорта злаковых культур, в том числе овса ярового, подсолнечника, хлопчатника, белого и желтого люпина, конопли, риса, земляники.

Результатом ионизирующих излучений и химических мутагенов могут быть как ценные в хозяйственном плане, так и вредные мутации. При этом прогнозировать характер изменений генотипа достаточно сложно. По этой причине после индуцированного мутагенеза работа селекционеров ограничивается искусственным отбором форм с ценными признаками с закреплением их в различных сочетаниях в потомстве путем гибридизации.

Индуцированные мутации также классифицируют на моногенные и полигенные. Первые сказываются на качественных признаках, четко проявляющихся в фенотипе, наследующихся согласно законам Г. Менделя и легко поддающихся анализу. Мутации второго вида затрагивают количественные признаки, которые в сравнении с качественными сложнее учитывать. Иногда полигенные мутации обладают плейотропным действием. Например, мутация, являющаяся причиной белой окраски у серебристо-черных лисиц, негативно сказывается на жизнеспособности, при этом мутантные особи при удлиненном световом дне обычно рождаются нормальными, но живут они максимум месяц.

Иногда имеет место неполное доминирование (курчавые или коротконогие куры), когда переход гена в гомозиготное состояние сопровождается летальным исходом, поэтому особи с таким признаком всегда гетерозиготны. В этом случае говорить об успешном выведении чистой линии не приходится.

Иногда одни лишь мутации не дают желательного эффекта. Поэтому в селекционной работе часто проводится гибридизация мутантов, целью которой является комбинативная изменчивость – очередной источник исходного материала. В качестве примера можно рассматривать многочисленные комбинации различных пар генов, определяющих ту или иную окраску у норок:

ААВВККffРР – коричневая масть;

ААВВККffрр – платиновая;

ААВВККFfPP – серебристо-соболиная;

ааввККffрр – голубая зимняя.