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. 

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

1.История развития селекции в России и СССР

1.1.История возникновения селекци

Возникла селекция на заре человечества, примерно 20–30 тысяч лет тому назад, когда люди стали случайным образом одомашнивать животных, которые их окружали. Главным критерием было то, что животные могут размножаться в неволе и имеют достаточно хороший характер, их удобно содержать. Это и послужило предпосылкой развития науки селекции. Широкое одомашнивание началось где-то в 8–6 веках до нашей эры, и уже в тот момент были одомашнены все известные сейчас животные и окультурены растения, но это еще была не наука.

1.2.История развития селекции в России и СССР

Большая работа выполнена русскими учеными за время развития отечественной селекции по выведению новых и совершенствованию существующих сортов различных сельскохозяйственных культур и пород животных. Большинство открытий наших соотечественником приходится на годы Советской власти, когда политика коммунистической партии и советского правительства вдохновляла на труд исследователей и учёных.

2. Методы и способы селекции животных, растений и микроорганизмов 

Задачи современной 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.).

2.1. Основные методы селекции растений

Отбор

Массовый отбор — это выделение группы особей, сходных по одному или комплексу желаемых признаков, без проверки их генотипа.

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.

Цель: сохранение постоянства сортовых качеств по фенотипу.

Пример: подсолнечник, рожь, кукуруза.

Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с известным генотипом и интересующими человека признаками с целью получения от них потомства.

Сущность этого метода состоит в том, что отбирают отдельные растения, потомство каждого из которых размножают отдельно. Потомство худших, случайно отобранных выбраковывают. Проводят по отношению к самоопыляемым растениям.

Цель: совершенствование сортовых качеств; создание новых сортов.

Примеры: пшеница, ячмень, горох, капуста.

Гибридизация

Гибридизация — Это создание новых форм растений путем рекомбинации признаков и свойств в результате скрещивания.

Инбридинг (инцухт) — скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов.

Происходит при самоопылении перекрёстноопыляемых растений. В результате получают чистые линии, чтобы закрепить полученный признак. Но использование такого метода приводит к понижению жизнеспособностей у растений.

Примеры: Сорта груш, яблонь, цветы, для создания чистой линии.

Аутбридинг — это скрещивание организмов, принадлежащих к одному виду, но к разным породам или сортам.

Метод состоит в скрещивании особей, относящихся к различным биологическим видам и родам. Аутбридинг обычно производят между представителями различных сортов или линий, а у некоторых растений — между близко родственными видами. Потомков от таких скрещиваний называют гибридами.

Аутбридинг позволяет объединить в одном организме гены, ответственные за ценные признаки различных особей. Аутбридинг приводит к явлению гетерозиса.

Гетерозис - ускорение роста, увеличение размеров, повышение жизнестойкости и плодовитости гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами растений или животных.

Примеры: рожь, кукуруза, свекла, капуста, яблоня, слива.

Отдаленная гибридизация — это создание растительных форм и сортов, сочетающих признаки и свойства разных видов и родов.

Отдаленная гибридизация делится на: межвидовую, межродовую.

Велико значение отдаленной гибридизации в создании сортов, обладающих устойчивостью к болезням, к вредителям.

Обычно отдалённые гибриды бесплодны, так как хромосомы родителей различны на столько, что невозможен процесс конъюгации, в результате чего нарушается мейоз.

Для отдельной гибридизации растений используются разные методы:

1. Опыление смесью пыльцы.

 При опылении цветков одного вида пыльцой другого далекого вида к последней добавляется немного пыльцы материнского растения или другого сорта, родственного опыляемому виду.

Для опыления какого-либо вида приготавливают смесь из пыльцы разных сортов, разновидностей и даже видов без добавления пыльцы материнского сорта.

2. Метод посредника. Если две исходные формы не скрещиваются между собой, то подбирают третью, которая скрещивается с каждой из них последовательно, сначала с одним, а потом полученный гибрид скрещивают со вторым.

Пример: церападус – гибрид черёмухи и вишни, тритикале – гибрид пшеницы и ржи. 

3. Мутагенез

Мутагенез — процесс изменения в нуклеотидной последовательности ДНК, приводящий к мутациям.

Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.

Естественный (спонтанный) - возникает вследствие ультрафиолетовых лучей, химических мутагенов, радиации.

Искусственный (индуцированный) - искусственное получение мутаций путем воздействия радиационного излучения и химических веществ. Широко используется в полиплоидии.

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

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.

Примеры: мутация терн и алыча – слива (полиплоидия), увеличение содержания масла в подсолнух увеличилось в 5 раз (искусственный мутагенез.)

2.2. Основные методы селекции животных

1.                  Искусственный отбор 

Индивидуальный искусственный отбор – отбор и размножение отдельных особей с определенными генотипами.

Цель: совершенствование породных; создание новых пород.

Массовый искусственный отбор — размножение основной группы особей с выбраковкой отдельных особей, по фенотипу (совокупности признаков) не соответствующих породным или сортовым стандартам.

Цель: сохранение постоянства породных качеств.

1.Гибридизация (инбридинг, аутбридинг, отдельная гибридизация)

Гибридизация — скрещивание различных особей с целью улучшения их специфических характеристик.

1. Гетерозис

2. Испытание производителей по потомству. Испытания проводят в целях подбора таких самцов, у которых определенные нужные качества существуют на генетическом уровне, но внешне по понятным причинам не проявляются.

3. Искусственное осеменение – применяют для получения потомства от лучших самцов.

4. Трансплантация эмбрионов – с помощью этого метода стало возможно отбирать у лучших коров эмбрионы и подсаживать их к другим особям.

2.3. Основные методы селекции микроорганизмов:

Искусственный отбор

С помощью тщательного искусственного отбора ученые выделяют расы микроорганизмов, которые способны к наиболее продуктивному синтезу какого-либо продукта, нужного человеку (витамина, антибиотика и пр.).

   Отбор мутантов позволяет получить самые активные расы микроорганизмов. На специальных селективных средах мутанты благополучно растут, а вот родительские клетки, не мутировавшие (то есть дикие формы), гибнут. Ведется отбор по скорости роста мутантов и диких форм, по форме колоний, их окраске и пр.

Искусственный мутагенез

Наиболее часто используется метод вызывания искусственных мутаций от воздействия радиации, рентгеновских и уф-лучей, а также ряда химических соединений.

Благодаря этому методу скорость мутация возросла и открыла перспективы для выведения высокопродуктивных штаммов.

2.4. Биотехнология

Помимо уже названных методов для селекции животных, растений и микроорганизмов используют различные методы биотехнологии.

Биотехнология—использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

1. Генная инженерия – это совокупность методов воздействия на ДНК, позволяющих переносить наследственную информацию из одного организма в другой.

• Методы генной инженерии:

• полиплоидия – количественное увеличение хромосомных наборов;

• слияние протопластов – объединение клеток или их частей;

• трансгенез – добавление генов от других видов (например, введение в ДНК папайи вируса пятнистости для придания фрукту устойчивости к поражению этим заболеванием);

• корректирование генома в зависимости от желаемых характеристик.

2. Клеточная инженерия– метод конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции.

• Клетки растений и животных, помещенные в питательные среды, содержащие все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться, образуя клеточные культуры.

•  Клетки растений обладают еще и свойством тотипотентности, то есть при определенных условиях они способны сформировать полноценное растение.

• Следовательно, можно размножать растения в пробирках, помещая клетки в определенные питательные среды. Это особенно актуально в отношении редких или ценных растений.

3. Клонирование

Клонирование – воспроизведение генетически однородных организмов (клеток) путём бесполого (вегетативного) размножения. Благодаря бесполому размножению многоклеточный организм может развиться из одной соматической (неполовой) клетки, из группы таких клеток или из части родительского организма. Таким способов возможно клонирование животных и некоторых растений. В настоящие время получены клонированные лягушки.

Создание химерных животных. Возможно слияние эмбрионов на ранней стадии, таким способом были получены химерные животные овце-коза.

На сегодняшний день изучено и создано большое количество методов селекции, но наука не стоит на месте. Многие известные нам методы, проверены годами, но имеют и свои недостатки. Поэтому учёные пытаются создать ещё более совершенные методы для селекции.

На сегодняшний день изучено и создано большое количество методов селекции, но наука не стоит на месте. Многие известные нам методы, проверены годами, но имеют и свои недостатки. Поэтому учёные пытаются создать ещё более совершенные методы для селекции.

3. Методы селекции на территории Свердловской области

3.1. Селекция растений

Сельское хозяйство в Свердловской области и среднем Урале в большей степени ориентировано на молочное животноводство, а значит, надо заготавливать достаточно кормов для скота. Поэтому под зерновые и зернобобовые культуры на Урале отводится до 70% всех посевных площадей.

Раньше в Свердловской области выращивались только кормовые сорта пшеницы непригодные для производства хлеба. Благодаря открытию нового сорта пшеницы хлебопекарная промышленность стала использовать собственное сырье, а не завозное. Это решило не только проблему нашего города, но и других городов России.
Сегодня, благодаря новым сортам пшеницы, мы входим в число лидеров Российской Федерации по селекции зерновых культур. Наша пшеница сорта «Ирень» занимает 2 место в России и сеется на площади около миллиона гектар по всей стране. 15% — таким является вклад красноуфимских селекционеров в производство зерна продовольственной пшеницы по стране.

В 2014 году был создан сорт ячменя «Памяти Чепелева». Сорт пошел в производство и на сегодняшний день его выращивают в двадцати субъектах Российской Федерации. Этот сорт ячменя отличается своей урожайностью и позволяет снизить форму высева, без потери урожайности. «Памяти Чепелева» уникальный сорт аналога, которому пока ещё не создали.

Новый сорт пшеницы «Экстра», отличительной чертой которого является урожайность, раннеспелость (вегетационный период составляет 71-96 дней) и высокое содержание клейковины (до 30%), что повышает хлебопекарные качества сорта. Вместе с яровым ячменём «Память Чепелева» по итогам 2020 года показали в стране выдающиеся результаты.

Сорта смородины:

1.      Вымпел. Сорт высокозимостойкий, урожайность до 180 ц/га. Ягоды десертного вкуса, чёрные, округлой формы, сравнительно одномерные, кожица и мякоть очень нежной консистенции. Средняя масса ягоды 1,3 г, максимальная – 4 г.

2.      Пилот. Сорт зимостойкий, урожайность высокая до 240 ц/га. Ягоды кисло-сладкого вкуса, чёрные, округлой формы, сравнительно одномерные, кожица плотная, но не грубая, отрыв сухой. Средняя масса ягоды 1,5 г, максимальная – 5 г.

3.      Удалец. Сорт высокозимостойкий, урожайность до 140 ц/га. Ягоды приятного кисло-сладкого вкуса с нежной консистенцией, средние и крупные. Средняя масса ягоды 1,4 г, максимальная – 4 г.

4.      Шаман. Сорт высокозимостойкий, урожайность до 160 ц/га. Ягоды нежной консистенции с приятным кисло-сладким десертным вкусом, крупные, средней массой 1,5 максимальной – 4 г.

   Сорта малины:

1.      Алая россыпь. Сорт высокозимостойкий, урожайность 40 – 60 ц/га. Ягоды массой 2,6 г, удлиненно-тупоконической формы, красные, мякоть нежная, кисло-сладкая.

2.      Фрегат. Сорт зимостойкий, урожайность 40 – 55 ц/га. Ягоды массой 4,5 г, конической формы, красные. Мякоть среднеплотная, кисло-сладкая.

Сорта земляники:

•  Акварель. Сорт зимостойкий, урожайность 70 – 90 ц/га. Ягоды красные, средней массой 10,0 г, правильной тупоконической формы, без шейки. Мякоть светло-красная, сочная, среднеплотная. Вкус кисло-сладкий.

• Форсаж. Сорт зимостойкий, урожайность 80 –120 ц/га. Ягоды красные, средней массой 13,3 г, правильной тупоконической формы, без шейки. Мякоть светло-красная, сочная, среднеплотная. Вкус кисло-сладкий.

В 2024 году в Государственный реестр будут внесены:

• Пшеница яровая «Ница»,

•  Горох на зерно «Метеор»,

•  Картофель «Багира».

•  Картофель «Ривьера»,

•  Картофель «Гулливер»,

•  Лук репчатый сорта «Озерский» и др.

3.2. Селекция животных

Эндемичные породы, сложившиеся исторически и лишь подогнанные под некий стандарт селекционной работой:

Западно-сибирская лайка

Эта порода выведена кинологами и охотниками на основе местных лаек — мансийской (вогульской) и хантыйской (остяцкой), распространенных в основном в районах Северного Урала и Западной Сибири.

Свердловская группа западносибирских лаек заводского разведения по породности была одной из лучших в стране в довоенные и первые послевоенные годы. В последующем она несколько уступила московской группе. Но, несмотря на это, уровень породности свердловских западносибирских лаек остается высоким.

Тавдинская лошадь

Тавда – город, административный центр в Свердловской области.

Та́вдинская лошадь — аборигенная порода лошадей лесного типа, которую разводили в бассейне реки Тавды и Туры, в Свердловской и Тюменской областях. Густой кроющий волос, длинные грива и хвост и щетки хорошо защищали этих лошадей зимой от сильных морозов, а летом от нападения гнуса. Тавдинскую породу с успехом использовали на транспортных работах.

Это низкорослые лошади сухого склада, с глубоким корпусом, широкими грудью и крупом, хорошо развитой мускулатурой; они имеют сухие крепкие ноги с прочными связками и копытами. Серьезным недостатком их является мелкорослость и сравнительная слабосильность.

Кошка уральский рекс

Уральский рекс — русская аборигенная порода кудрявых кошек. Первые упоминания о кошках с курчавой шерстью, обитавших в уральских деревнях и городах, относились к довоенному и военному времени. После войны их количество сильно сократилось, и они долгое время считались исчезнувшими.

На данный момент кошки этой породы пользуются спросом, и котята стоят не дешево.

Животные, выведенные путём селекции из других пород:

Нижнетагильская корова

Стадо крупного рогатого скота тагильской породы племзавода «Тагил»

Порода выведена на Среднем Урале. Центром ее выведения является Нижний Тагил и прилегающие к нему районы Свердловской области. Население в начале XVIII в. начало заниматься разведением крупного рогатого скота, отбирая для использования не только лучших по удою и жирномолочности коров, но и быков по продуктивности их матерей. Привольные пастбища, а также обычай выпускать коров зимой на улицу даже в суровые 20 — 30-градусные морозы благоприятствовали созданию ценного молочного скота, выносливого и приспособленного к местным условиям и суровому климату Урала. Для повышения продуктивности местного рогатого скота.  С 1882 г. в этом районе использовалось небольшое число быков ярославской породы, но они не оказали заметного влияния на формирование продуктивных качеств тагильского скота.

Уральский тип русского тяжеловоза

Этот некрупный тяжеловоз выведен на основе лошадей арденской породы. Первоначально их так и называли — «ардены». В конце XIX века ардены были наиболее популярными лошадьми рабочего типа. Их особенно ценили за силу, хорошие движения и сравнительно малую требовательность к кормлению и содержанию. В массе русские тяжеловозы мелкого роста, но массивны, имеют длинное, глубокое и широкое туловище, короткие, правильно поставленные, достаточно костистые, с хорошо развитыми суставами конечности. В них отлично сочетаются массивность, сухость сложения и подвижность.

В пору расцвета коневодства в России (послевоенные годы) различали два типа русских тяжеловозов: ново-александровский и уральский.

Уральский тип сложился в конных заводах Урала на основе племенного материала першинско-хреновского происхождения. Он формировался в условиях более влажного климата, более обильного кормления, недостаточного движения в стойловый период и короткого пастбищного периода. Качество кормов, особенно основных — пастбищного и сена, также было иным, чем в Ново-Александровском конном заводе, располагавшем целинными степями.

Лошади уральского типа крупнее ново-александровских; корпус у них относительно короче, линия верха лучше (реже встречается перестроенность в крупе и мягкая спина), круп менее раздвоен; конституция менее сухая, кожа толще, чаще встречаются лошади с большими щетками: голова большая, более удлиненная в лицевой части, ганаш массивный. Ноги более длинные и костистые.

В Свердловская области хорошо развито сельское хозяйство, по сравнению с животноводством. У нас уже давно не создавались новые породы животных.

Проблемы отечественной проблемы и решения этих проблем

Селекция играет ключевую роль в развитии сельского хозяйства, ведь благодаря селекционному прогрессу создаются новые сорта и гибриды растений и животных, которые обеспечивают повышение урожайности и продуктивности, а также устойчивость к различным болезням и вредителям. Благодаря многолетней работе селекционеров наша страна вышла на лидирующие позиции в мире по экспорту зерна. Но на данный момент состояние отечественный селекции сбавила свой темп в развитии.

Проблемы отечественной селекции

Использование традиционных методов. Традиционное селекция занимает десятки лет, что очень неудобно в наше время, так как наше население стремительно растёт.

Дефицит кадров. По мнению экспертов в сельском хозяйстве нехватка специалистов, которые могли бы работать по современным методам селекции. Это связано с низкими зарплатами.

Низкий уровень финансирования научных разработок и исследований.

Зависимость от иностранных поставщиков семян и животных.

Нормативно-правовое регулирование:

·                    Отсутствие утвержденных правовых программ по развитию селекции и семеноводства технических, масличных, овощных и других сельскохозяйственных культур;

·                    Несовершенство нормативно-правового регулирования отрасли селекции и семеноводства, в том числе части защиты интеллектуальных прав и коммерциализации научных исследований.

Качество семян и их использование:

·                    Качество отечественных сортов семян на уровень ниже импортных, а возраст на рынке значительно выше;

·                    Отсутствие доступа у частных селекционно-семеноводческих компаний к генетическим ресурсам для создания новых сортов и гибридов;

·                    Закрытость информации о процессе производственного использования семян, в том числе отсутствие единой информационной базы, содержащей сведения о предложении семян, посадочного материала и спросе на них;

·                    Слабые связи между селекционно-семеноводческими центрами и потенциальными покупателями семян;

·                    Низкая конкурентоспособность отечественных семян по сравнению с их зарубежными аналогами;

·                    Использование в промышленных масштабах небольшого числа сортов из допущенных к использованию на территории страны.

Пути решения проблем отечественной селекции

Селекция и семеноводство являются важными и приоритетными направлениями развития АПК. В связи с этим, государством уже начаты меры по развитию отрасли: финансирование, модернизация, реконструкция центров, расширение сети лабораторий, развитие инфраструктуры, обучение новых специалистов.