Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (СЕ)"

Селекция

Селе'кция (лат. selectio – выбор, отбор, от seligo – выбираю, отбираю), 1) наука о методах создания сортов и гибридов растений, пород животных. 2) Отрасль с.-х. производства, занимающаяся выведением сортов и гибридов с.-х. культур, пород животных. С. разрабатывает способы воздействия на растения и животных с целью изменения их наследственных качеств в нужном для человека направлении. Она является одной из форм эволюции растительного и животного мира, которая подчиняется тем же законам, что и эволюция видов в природе, но естественный отборздесь частично заменен искусственным отбором. С. играла и играет большую роль в обеспечении населения земного шара продовольствием. Благодаря одомашниванию и примитивной С. человечество уже в эпоху неолита имело почти все современные продовольственные культуры, многие виды домашнего скота. С развитием промышленной и научной С. значительно возросла продуктивность растений и животных. Сорт растений и порода стали средствами с.-х. производства, важными факторами интенсификации растениеводства и животноводства, способствующими переводу их на промышленную основу (например, создание короткостебельных неполегающих сортов зерновых культур, хорошо приспособленных к уборке комбайном; сортов овощных культур для выращивания в теплицах; винограда, томата, приспособленных к машинной уборке; групп крупного рогатого скота – к условиям содержания в животноводческих комплексах).

  Селекционный процесс отличается непрерывностью, методы его всё время совершенствуются. Это обусловлено возрастающими требованиями производства к новым сортам и породам – их продуктивности и качеству продукции, способности противостоять болезням и вредителям, а также продвижением культур и отраслей животноводства в новые районы, изменением технологии выращивания и т. п. В 30—40-е гг. в СССР были широко районированы сорта пшеницы Лютесценс 62, Цезиум 111, Украинка, дававшие зерна 25—30 ц с 1 га; у пришедших на смену современных сортов: Безостая 1, Мироновская 808, Аврора, Кавказ, Мироновская юбилейная и др. – урожайность в производственных условиях достигает 50—70 ц с 1 га. В 19 в. выращивание стекловидной краснозёрной яровой пшеницы на значительные части прерий Канады и на С. Великих равнин США стало возможным благодаря раннеспелому сорту Ред Файф, который в начале 20 в. был заменен сортом Маркиз, созревавшим на несколько дней раньше, что позволило расширить пшеничную зону. Выведение новых пород овец, приспособленных к условиям Сибири, способствовало продвижению тонкорунного овцеводства в новые районы. Повышенным спросом на цветные шкурки норок объясняется выведение зверьков с палевой, голубой, жемчужной, сапфировой окраской меха.

  С. тесно связана с систематикой, анатомией, морфологией, физиологией, экологией растений и животных, биохимией, иммунологией, растениеводством, зоотехнией, фитопатологией, энтомологией и др. науками, использует их приёмы и методы исследования. Исключительно большое значение для С. имеют знания биологии опыления и оплодотворения, эмбриологии, гистологии и молекулярной биологии.

  По определению Н. И. Вавилова, С. как наука характеризуется высокой комплексностью: она заимствует от других наук методы и законы о растениях и животных, трансформирует их, дифференцирует в соответствии с конечной задачей выведения сорта, разрабатывает свои методы и устанавливает закономерности, ведущие к созданию сорта (или породы).

  Теоретической основой С. является генетика, основные положения которой стали фундаментом для селекционной практики. Эволюционная теория Ч.Дарвина, законы Г. Менделя, учение о чистых линиях и мутациях позволили селекционерам разработать методы сознательного управления наследственностью растительных и животных организмов. В основе индивидуального отбора растений и животных лежат генетические представления о чистых линиях, гомо– и гетерозиготности, о нетождественности фенотипа и генотипа. Закономерности независимого наследования и свободного комбинирования признаков в потомстве послужили теоретической основой гибридизации и скрещивания, являющихся вместе с отбором основными методами С. Дальнейшее развитие генетики привело к созданию гетерозисных гибридов кукурузы, сорго, огурца, томата, свёклы, пшеницы, помесей крупного рогатого скота, птицы, к использованию в С. растений цитоплазматической мужской стерильности, к получению искусственных мутаций и полиплоидных форм. Большую роль в селекционной практике играет гибридологический анализ. В свою очередь, генетика черпает в С. данные для обобщения и благодаря им развивает свои теории.

  История селекции. Возникновение С. связано с введением в культуру растений и одомашниванием животных. Начав возделывать растения и разводить животных, человек стал отбирать и размножать наиболее продуктивные, что способствовало их непроизвольному улучшению. Так на заре человеческой культуры возникла примитивная С. Её история исчисляется тысячелетиями. Древние селекционеры создали прекрасные сорта плодовых растений, винограда, многие сорта пшеницы, породы домашних животных. Им были известны некоторые современные селекционные приёмы. Например, искусственное опыление финиковой пальмы применяли в Египте и Месопотамии за несколько веков до н. э. С развитием земледелия и животноводства искусственный отбор лучших форм приобрёл массовый сознательный характер – появилась народная С. В России крестьяне создали сорта пшеницы (Крымка, Белотурка, Полтавка, Гарновка и др.), подсолнечника (Зелёнка, Фуксинка), высокорослые кряжи льна-долгунца (Смоленский, Псковский), сорта клевера (Пермский), яблони (Антоновка, Грушовка) и др., получившие название местных, или стародавних, хорошо приспособленные к местным условиям произрастания. Лучшие сорта хлопчатника СССР и США берут своё начало от форм, происхождение которых связано с культурой майя. В Перу выращивают кукурузу с очень крупным зерном (относится к Куско-группе), созданную много веков назад. В результате длительной народной С. получены каракульская и романовская породы овец, арабская и ахалтекинская породы лошадей, серый украинский скот, ярославская и холмогорская молочные породы крупного рогатого скота и др. В дальнейшем местные сорта и породы были использованы для выведения селекционных сортов и пород.

  Развитие капитализма оказало большое влияние на селекционную практику, привело к зарождению промышленной С. В конца 18 – начала 19 вв. в Великобритании были впервые созданы селекционные питомники, организовано племенное животноводство. Р. Бекуэлл вывел лейстерскую породу овец с выдающимися мясными и шёрстными качествами, братья Ч. и Р. Коллинги – шортгорнскую породу крупного рогатого скота. Племенными животными Великобритания снабжала многие страны. Во 2-й половине 19 в. повысился интерес к выведению новых сортов растений. В Германии Ф. Ахард заложил основы С. сахарной свёклы на повышенное содержание сахара и высокую урожайность. Стали известны сорта пшеницы английских селекционеров-практиков П. Ширефа, Ф. Галлета, немецкого учёного В. Римпау. В Европе и Америке были созданы промышленные семенные фирмы, крупные селекционно-семеноводческие предприятия. В 1774 под Парижем основана селекционная фирма «Вильморен» (см. Вильморен), снабжающая семенами всю Францию и экспортирующая их во многие страны. В России организованы Полтавское опытное поле (1884), где изучался сортовой состав пшеницы Верхнячская (1883), Немерчанская (1886) и Уладово-Люлинецкая (1886), опытно-селекционные станции по сахарной свёкле (см. Опытные поля, Опытные сельскохозяйственные станции). И. В. Мичурин успешно работал в области С. плодовых культур. В Швеции создана Свалёвская селекционная станция (1886, ныне институт), сыгравшая большую роль в развитии С. в Западной Европе. Её сорта овса (Золотой дождь, Победа, Лигово II) и др. культур получили мировую известность. В США опытно-селекционые станции и лаборатории были организованы в каждом штате. С. занимались также семеноводческие компании. Л. Бёрбанк вывел сорта плодовых и декоративных растений. В это же время в США, Франции, Великобритании, Швеции и других странах проводилась большая работа по сбору растительных ресурсов, интродукции растений. Растительные коллекции стали исходным материалом для выведения новых сортов. Большое влияние на развитие С. оказали открытия в области ботаники, зоологии, микроскопической техники. С изобретением специальных приборов, инструментов, машин селекционный процесс всё более механизировался, Несмотря на значительные успехи, промышленная С. была лишена тех научных предпосылок, которые позволили ей в дальнейшем превратиться в теоретически обоснованную селекционную науку. Селекционеры 18—19 вв. действовали лишь на основании опыта и интуиции, хотя и применяли многие современные методы. Решающую роль в возникновении научной С. сыграло эволюционное учение Ч. Дарвина (см. Дарвинизм), становление и развитие общей генетики, а затем генетики растений и генетики животных,радиационной генетики, Первые теоретические обоснования методов С. приведены в трудах датского генетика В. Иогансена (1903), швед. селекционера и генетика Г. Нильсона-Эле (1908, 1911, 1912). Работы по химическому и радиационному мутагенезу (советские генетики М. Н. Мейсель, 1928, В. В. Сахаров, 1933, И. А. Рапопорт, 1943; английский – Ш. Ауэрбах, 1944), эволюционной генетике (сов. учёный С. С. Четвериков, 1926; американский – С. Райт; английский – Дж. Холдейн, 20—30-е гг.) имели и имеют важное значение для развития С. Создав теоретическую базу, используя новые методы, С. стала наукой об управлении наследственностью организмов.

  В России началом развития научной С. считается 1903 – год организации Д. Л. Рудзинским при Московском с.-х. институте (ныне Московская с.-х. академия им. К. А. Тимирязева) селекционные станции, на которой были выведены первые в стране сорта зерновых культур и льна. В этом же году началось чтение лекций по С. и семеноводству в Московском с.-х. институте, а впоследствии преподавание курса С. в других высших учебных заведениях. В 1909—14 созданы Харьковская, Саратовская, Безенчукская, Одесская опытные станции. В 1911 состоялся 1-й съезд селекционеров и семеноводов России (в Харькове), на котором были подведены итоги селекционно-семеноводческие работы опытных учреждений, Значительную роль в развитии научной С. сыграло Бюро по прикладной ботанике, генетике и селекции (организовано в 1894 Р. Э. Регелем), которое провело успешное изучение сортового состава культурных растений.

  Больших успехов достигла С. после Октябрьской революции 1917. В 1921 был принят декрет «О семеноводстве», подписанный В. И. Лениным, заложивший основы единой государственной системы селекционно-семеноводческие работы в СССР. В 20—30-е гг. создана сеть новых научно-исследовательских селекционных учреждений, организовано государственное сортоиспытание, проводится сортовое районирование, развернулись большие генетические и селекционные исследования. Открытый Н. И. Вавиловым гомологических рядов закон в наследственной изменчивости, обоснованные им теория центров происхождения культурных растений, эколого-географические принципы С., учение об исходном материале растений и иммунитете растений стали широко использовать в селекционной практике. В развитие генетических основ С. животных крупный вклад внесли М. Ф. Иванов, П. Н. Кулешов, А. С. Серебровский С именами Г. Д. Карпеченко и И. В. Мичурина связана разработка теории отдалённой гибридизации. Созданный в 1924 Всесоюзный институт прикладной ботаники и новых культур, преобразованный затем во Всесоюзный институт растениеводства, ВИР (см. Растениеводства институт), под руководством Н. И. Вавилова становится мировым центром по сбору и изучению растительных ресурсов. Многочисленные коллекции растений ВИР а послужили исходным материалом (генофондом) для многих сортов растений.

  Направления и методы селекции. В С. растений выделилось нескольких направлений. С. на урожайность, которая является главным критерием сорта, продолжает оставаться основным направлением С. Всё большее значение приобретает С. на качество: высокое содержание желаемых веществ (крахмала в картофеле, белка в пшенице, кормовом ячмене, кукурузе, масла в семенах подсолнечника, сои, рапса, сахара в сахарной свёкле и т. п.); более низкое содержание нежелательных соединений (алкалоидов в люпине, белка в пивоваренном ячмене, азотистых веществ в сахарной свёкле); хорошую пригодность для переработки (высокие мукомольные и хлебопекарные качества у пшеницы, пригодность для консервирования плодов и овощей, разваримость зерна крупяных культур); лёжкость плодов, овощей, картофеля, кормовых корнеплодов и т. п. Ведётся также С. на содержание в белке зерновых культур незаменимых аминокислот (лизина, триптофана), на химический состав масла, на длину волокна. Проводят С. на устойчивость к болезням и вредителям и их комплексу, на холодостойкость, зимостойкость, морозостойкость, засухоустойчивость, приспособленность к орошаемым условиям, высоким дозам удобрений, машинной уборке и др. Сочетание различных направлений в С. обеспечивает создание сортов с комплексом свойств и признаков, обладающих высокой урожайностью и приспособленных к определённым почвенным, климатическим и хозяйственным условиям,

  В животноводстве ведётся С. на продуктивность и качество продукции (жирномолочность, белковость и аминокислотный состав молока, длину и тонину шерсти, крупность яиц), плодовитость (особенно в овцеводстве и свиноводстве), окраску шкурок, приспособленность к местным условиям и др.

  Основные методы, применяемые в С.: отбор, гибридизация с использованием гетерозиса и цитоплазматической мужской стерильности, полиплоидия и мутагенез. Отбор (массовый и индивидуальный) составляет сущность селекционной работы и ведётся по комплексу свойств и признаков (см. Отбор в растениеводстве,Отбор в животноводстве). Гибридизация даёт возможность искусственно создавать исходный материал, объединять в одном организме свойства и признаки родительских форм, исправлять отдельные недостатки сорта или породы. При гибридизации, особенно отдалённой (например, географически отдалённых форм, разных видов и даже родов), можно получать новые формы, не похожие на исходные. Подбор пар для скрещивания часто определяет успех последующей селекционной работы. В качестве исходного материала используют естественные и гибридные популяции, самоопылённые линии, искусственные мутанты, полиплоидные формы; в СССР – также коллекцию ВИРа, иностранные сорта. Эффективен подбор пар, основанный на генетике селектируемых признаков. Если известно число генов, определяющих наследование признаков, то можно предвидеть частоту появления нужных сочетаний родительских признаков у гибридных растений. Всеобщее признание получил подбор пар по экотипам (эколого-географический метод подбора пар), различающихся генотипически, а также хозяйственно-ценными и биологическими свойствами и признаками. Наилучший результат даёт скрещивание отдалённых экотипов. Используют ступенчатую и возвратную гибридизацию, основанную на системе повторных скрещиваний; она позволяет добиться сочетания в гибридном потомстве тех ценных свойств, которые не удаётся получить при однократных скрещиваниях. Методом гибридизации и последующим отбором выведены многие современные сорта зерновых, масличных, кормовых, овощных, плодовых и других культур.

  В С. используют явление гетерозиса, позволяющего получать гибриды, обладающие повышенной продуктивностью в первом поколении. Наиболее широко его применяют в С. кукурузы, сорго, огурца, томата, сахарной свёклы и др. растений. Основной путь использования гетерозиса – скрещивание специально подобранных пар сортов или самоопылённых линий (инцухт-линий). У свеклы, сорго и др. культур получение гибридных семян и выращивание гибридов возможно только при наличии у материнских растений цитоплазматической мужской стерильности. Большинство гибридов кукурузы также переведено на стерильную основу.

  С помощью полиплоидии можно получать растения – полиплоиды с увеличенным числом хромосом (триплоиды, тетраплоиды), отличающиеся от обычных (диплоидных) более интенсивной окраской, толстыми листьями и стеблями, мощным развитием, а нередко повышенным содержанием белка, сахара, крахмала. В производстве распространены триплоиды сахарной свёклы, получаемые при скрещивании тетраплоидов с диплоидами и обладающие гетерозисом. Триплоиды в основном стерильны, поэтому у них используют только первое поколение. На основе применения полиплоидии выведены высокоурожайные сорта ржи, красного клевера и других растений.

  Искусственный мутагенез — один из перспективных методов селекции. Мутации(наследственные изменения) могут быть вызваны при обработке семян и растений различными видами излучений, химическими веществами. Радиационные мутагены дают более широкий спектр разнообразных мутаций. Среди мутантов, полученных обработкой химическими веществами, часто обнаруживаются формы с полезными изменениями сразу несколько свойств. Пути использования мутантов различны. Возможен простой отбор полезных мутаций, целесообразны скрещивания мутантов между собой или мутантов с сортами. Получены и внедряются в производство ценные мутанты гороха, овса, ячменя, многолетних трав, фасоли, люпина и др. растений. О методах С. животных см. Племенная работав животноводстве.

  Достижения селекции в СССР. За годы Советской власти С. растений сделала большие успехи, что позволило резко поднять урожайность с.-х. культур. В 1959 районирован сорт озимой пшеницы Безостая 1 (интенсивного типа), выведенный П. П. Лукьяненко с сотрудниками Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства (методом гибридизации географически отдалённых форм и индивидуального отбора). Урожайность его в производственных условиях 40—50 ц с 1 га. По результатам международного сортоиспытания 1969—70 Безостая 1 была признана лучшим сортом озимой пшеницы для всех районов производства культуры. Новые перспективные сорта Лукьяненко Аврора и Кавказ ещё более продуктивны – 55—70 ц с 1 га. У распространённых сортов В. Н. Ремесло — Мироновская 808, Мироновская юбилейная, Ильичёвка – урожайность на сортоучастках превышает 100 ц с 1 га. Из сортов яровой пшеницы наибольшую площадь – 26 млн. га в 1974 (около 60% посевов культуры) – занимали засухоустойчивые с первоклассным качеством зерна сорта Саратовская 29, Саратовская 210, Саратовская 38 и др. селекции Научно-исследовательского института сельского хозяйства Юго-Востока (А. П. Шехурдин и В. Н. Мамонтова). Известны работы Н. В. Цицина по отдалённой гибридизации злаков. Им впервые в мире получены пшенично-пырейные гибриды, пшенично-элимусные гибриды, многолетняя и зернокормовая пшеницы. В С. пшеницы особое внимание уделяется созданию высокоурожайных короткостебельных с комплексом полезных признаков сортов озимой и яровой пшеницы для условий орошаемого земледелия, гибридной пшеницы, высокобелковых ржано-пшеничных амфидиплоидов (тритикале).