Понятие о селекции. Взаимосвязь селекции с генетикой и другими науками
«Селекция (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.»
Селекция не создает новых видов, она лишь разрабатывает способы воздействия на растения и животных с целью изменения их наследственных качеств в нужном для человека направлении.
Селекция является одной из форм эволюции растительного и животного мира, которая подчиняется тем же законам, что и эволюция видов в природе, но естественный отбор здесь частично заменен искусственным отбором.
Селекция играла и играет большую роль в обеспечении населения земного шара продовольствием.
Селекция тесно связана с систематикой, анатомией, морфологией, физиологией, экологией, биохимией, иммунологией, растениеводством, фитопатологией, энтомологией и др. науками, использует их приёмы и методы исследования. Исключительно большое значение для селекции имеют знания биологии опыления и оплодотворения, эмбриологии, гистологии и молекулярной биологии.
По определению Н. И. Вавилова, селекция 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 селекции является генетика, основные положения которой стали фундаментом для селекционной практики. Большую роль в селекционной практике играет гибридологический анализ с применением методов математической статистики.
«Современная селекция растений — это научно обоснованная технология управления наследственностью и изменчивостью высших эукариот, позволяющая реализовать социально-экономические, экологические, дизайно-эстетические и другие цели».
Адаптивная система селекции технологизирует достижения как прикладных, так и фундаментальных знаний. Другими словами, селекция выступает в качестве синтетической дисциплины, широко использующей достижения физиологии, биохимии, почвоведения, микробиологии, цитогенетики, экологии и других наук и функционально объединяющей этапы мобилизации генофонда, самой селекции, сортоиспытания и семеноводства, агроэкологического районирования и конструирования агроэкосистем.
Именно синтетическая направленность в развитии селекции как науки позволила ей обеспечить практически непрерывное повышение урожайности сельскохозяйственных культур.
Основные этапы в истории развития селекции
К сведению: На протяжении своей истории человек использовал в пищу более 3 тыс. видов, но известное применение получили лишь 150, а широко распространены 20 и чуть более. В том числе, рис, пшеница, сорго, ячмень, сахарный тростник и т.д. Среди них до 30 % потребляемых продуктов приходится на долю риса.
Уже на заре своей сельскохозяйственной деятельности человек бессознательно проводил селекцию одомашненных растений и животных. Она выражалась, главным образом, в отборе самых продуктивных особей для размножения. Две тыс. лет назад в Древнем Риме были написаны трактаты поэта Вергилия, писателя и агронома Колумеллы, ученого Варрона, где имелись указания, как следует вести отбор растений.
Примитивные земледельцы отличались поразительной интуицией в отношении растений. Об этом свидетельствуют сохранившиеся формы растений, а подчас только есть упоминание в летописях об уникальной форме кукурузы, абрикосах с 70 % сахара, гигантской формы редьки, лимской фасоли (семена крупнее в 100 раз дикой фасоли).
Яркий пример генетических возможностей улучшения сельскохозяйственных растений – кукуруза и пшеница. Изначально длина початка кукурузы достигала около 2 см (5 тыс. лет до н.э.). А современная пшеница (аллополиплоидный гибрид), которая сочетает геномы трех видов (Triticum monococcum L., Aegilops speltoides Tausch., Ae. squarrosa L.), каждый из которых не представляет особой хозяйственной ценности, стал одним из продуктивнейших видов, дающих рекордные урожаи зерна.
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 селекция. 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 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 селекции. Во 2-й половине 19 в. повысился интерес к выведению новых сортов растений. В Германии Ф. Ахард заложил основы селекции 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», 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. И. В. Мичурин успешно работал в области селекции плодовых культур. В Швеции создана Свалёвская селекционная станция (1886, ныне институт), сыгравшая большую роль в развитии селекции 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. Селекцией 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 селекции оказали открытия в области ботаники, зоологии, микроскопической техники. С изобретением специальных приборов, инструментов, машин, селекционный процесс всё более механизировался. Несмотря на значительные успехи, промышленная селекция 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 селекции сыграло эволюционное учение Ч. Дарвина, становление и развитие общей генетики, а затем генетики растений и генетики животных, радиационной генетики.
В России началом развития научной селекции считается 1903 — год организации Д. Л. Рудзинским при Московском с.-х. институте (ныне Московская с.-х. академия им. К. А. Тимирязева) селекционной станции, на которой были выведены первые в стране сорта зерновых культур и льна. В 1909—14 созданы Харьковская, Саратовская, Безенчукская, Одесская опытные станции.
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 селекции, учение об исходном материале растений и иммунитете растений стали широко использовать в селекционной практике. Созданный в 1924 Всесоюзный институт прикладной ботаники и новых культур, преобразованный затем во Всесоюзный институт растениеводства (ВИР), под руководством Н. И. Вавилова становится мировым центром по сбору и изучению растительных ресурсов. Многочисленные коллекции растений ВИРа послужили исходным материалом (генофондом) для многих сортов растений.
Анализ достижений селекции в 50-80-х годах XX столетия свидетельствует также о том, что большинство улучшенных агрономических признаков, обусловивших рост урожайности, имеет полигенный, комплексный характер. Созданы сорта и гибриды с широкой агроэкологической адаптацией, более медленным старением листьев, устойчивостью к полеганию, толерантностью цветков к абортированию в условиях жары и засухи, горизонтальной устойчивостью к болезням и др. Основное внимание в современных селекционных программах уделяется сочетанию высокой потенциальной продуктивности сортов и способности противостоять действию абиотических и биотических стрессоров. В числе основных причин такой ориентации — тенденции к увеличению разрыва между рекордной и средней урожайностью по важнейшим сельскохозяйственным культурам (обычное соотношение 4:1), повышению зависимости величины и качества урожая от применения техногенных средств, а также погодных флуктуации (вариабельность урожайности по годам на 60-80 % обусловлена «капризами» погоды). Следовательно, дальнейшее успешное развитие селекции растений требует использования качественно новых методов, технологий и биологических концепций.
Не вызывает сомнений, что в наращивании производства продуктов питания в XXI веке решающее значение будет принадлежать адаптивной системе селекции, которая сочетает классические и новейшие методы селекции растений.
