1. Основы селекции: понятие, задачи и история
Селекция (от лат. selectio — отбор) — это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов с полезными для человека свойствами.
Основные задачи селекции:
- Повышение продуктивности (урожайности, молочности, яйценоскости)
- Улучшение качества продукции (содержание белка, витаминов, жира)
- Устойчивость к болезням и вредителям
- Приспособленность к условиям среды (засухоустойчивость, зимостойкость)
- Создание пород и сортов с нужными сроками созревания
| Термин | Определение | Пример |
|---|---|---|
| Сорт | Группа культурных растений одного вида, созданная селекционером | Сорт пшеницы «Безостая-1» |
| Порода | Группа домашних животных одного вида, созданная человеком | Порода коров «Холмогорская» |
| Штамм | Чистая культура микроорганизмов с определенными свойствами | Штамм пенициллиновых грибов |
| Исходный материал | Растения, животные, микроорганизмы, используемые для селекции | Дикие виды, местные сорта и породы |
| Центр происхождения | Географический район, где возник и сформировался вид | Южноазиатский центр (рис, цитрусы) |
| Гетерозис | Повышение жизнеспособности гибридов первого поколения | Кукуруза F₁ дает урожай на 30% выше |
| Инбридинг | Близкородственное скрещивание для закрепления признаков | Скрещивание брата с сестрой у животных |
Селекция зародилась тысячелетия назад, когда человек начал одомашнивать животных и выращивать растения. Научная селекция началась в XIX веке с работ Чарльза Дарвина («Изменение животных и растений в домашнем состоянии»). В XX веке огромный вклад внесли Н.И. Вавилов (учение о центрах происхождения), И.В. Мичурин (методы отдаленной гибридизации), Г.Д. Карпеченко (преодоление бесплодия межвидовых гибридов).
2. Методы селекции растений
Растения — наиболее удобные объекты для селекции благодаря высокой плодовитости, возможности вегетативного размножения и сравнительно короткому жизненному циклу.
Массовый отбор — выделение группы особей со сходными признаками без проверки генотипа. Используется для перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза).
Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с проверкой их потомства. Используется для самоопыляемых растений (пшеница, ячмень).
Индивидуальный отбор лучших растений
→ Проверка потомства → Новый сорт
Внутривидовая — скрещивание разных сортов одного вида. Дает комбинативную изменчивость.
Отдаленная (межвидовая) — скрещивание разных видов или родов. Часто дает стерильные гибриды (мул, лошак).
Пшеница (2n=42) × Рожь (2n=14)
→ Тритикале (2n=56)
Кратное увеличение числа хромосом. Полиплоиды часто более жизнеспособны, имеют крупные размеры. Используется для преодоления бесплодия отдаленных гибридов.
(2n=18) → обработка колхицином
→ плодовитый амфидиплоид (4n=36)
| Метод | Суть метода | Примеры | Применение |
|---|---|---|---|
| Отбор | Выбор лучших особей для дальнейшего размножения | Массовый отбор у кукурузы, индивидуальный у пшеницы | Создание чистых линий, закрепление признаков |
| Гибридизация | Скрещивание разных форм для получения комбинаций признаков | Гибрид пшеницы и ржи (тритикале), гибрид терна и алычи (слива) | Получение гетерозиса, совмещение полезных свойств разных видов |
| Полиплоидия | Увеличение числа хромосомных наборов | Тетраплоидная рожь (4n=28), бессемянный арбуз (3n=33) | Получение более крупных и продуктивных форм, преодоление бесплодия гибридов |
| Мутагенез | Искусственное получение мутаций с помощью мутагенов | Радиационный мутагенез у ячменя, химический мутагенез у риса | Создание исходного материала с новыми признаками |
| Генная инженерия | Внедрение чужеродных генов в геном растения | Bt-кукуруза (устойчивость к насекомым), золотой рис (содержит β-каротин) | Создание растений с заданными свойствами, невозможными при обычной селекции |
1) Анализ условия: скрещивание двух разных сортов одного вида (томата) — это внутривидовая гибридизация.
2) Цель: совместить полезные признаки разных сортов (крупноплодность + устойчивость к болезни).
3) Действия селекционера: отбор растений с нужными признаками, размножение, проверка в нескольких поколениях — это индивидуальный отбор (проверка по потомству).
4) Итог: метод — внутривидовая гибридизация с последующим индивидуальным отбором.
Ответ: В) Внутривидовая гибридизация с последующим индивидуальным отбором.
3. Методы селекции животных
Селекция животных имеет особенности: меньшее число потомков, позднее половое созревание, невозможность вегетативного размножения. Основные методы — отбор и гибридизация, но с учетом специфики.
В селекции животных применяется только индивидуальный отбор, так как важно оценивать не только самого животного, но и его потомство. Проводится испытание по потомству — оценка производителя по качеству его детей.
Оценивается по молочности дочерей
→ Отбор лучших производителей
Инбридинг — близкородственное скрещивание для закрепления признаков, но приводит к инбредной депрессии (снижению жизнеспособности).
Аутбридинг — неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород. Дает гетерозис.
→ Гибрид F₁ с повышенной яйценоскостью
(эффект гетерозиса)
Позволяет использовать сперму лучших производителей для оплодотворения многих самок. Сочетается с трансплантацией эмбрионов — пересадкой эмбрионов от ценных самок суррогатным матерям.
получают несколько эмбрионов
→ пересадка обычным коровам
Гетерозис (гибридная сила) — повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами. В животноводстве гетерозис используют для получения:
- Бройлерных кур — гибриды мясных линий, быстро набирают вес
- Свиней — гибриды разных пород (ландрас × дюрок)
- Мясного скота — гибриды мясных пород (герефорд × абердин-ангус)
Гетерозис максимально проявляется в F₁, затем снижается. Поэтому гибридных животных не используют для дальнейшего разведения.
| Метод | Цель применения | Примеры в животноводстве |
|---|---|---|
| Индивидуальный отбор с испытанием по потомству | Выявление лучших производителей, закрепление полезных признаков | Отбор быков-производителей по молочности дочерей |
| Инбридинг | Закрепление ценных признаков, создание чистых линий | Скрещивание братьев и сестер для получения чистых линий кур |
| Аутбридинг | Получение гетерозиса, обогащение генофонда | Скрещивание разных пород свиней (ландрас × крупная белая) |
| Искусственное осеменение | Массовое использование спермы ценных производителей | Осеменение тысяч коров спермой одного элитного быка |
| Трансплантация эмбрионов | Получение многочисленного потомства от ценных самок | Пересадка эмбрионов от коровы-рекордистки суррогатным матерям |
| Отдаленная гибридизация | Получение гибридов с новыми свойствами | Мулард (гибрид мускусной и пекинской утки), мул (ослица × жеребец) |
4. Селекция микроорганизмов и биотехнология
Микроорганизмы (бактерии, грибы, дрожжи) — идеальные объекты для селекции: огромная скорость размножения, гаплоидность (проявляются рецессивные мутации), простота культивирования.
Обработка микроорганизмов мутагенами (УФ, химические вещества) с последующим отбором штаммов с нужными свойствами. Позволяет увеличить продуктивность в сотни раз.
Обработка мутагенами → отбор
→ увеличение выхода в 1000 раз
Введение в геном микроорганизмов генов других организмов для синтеза нужных веществ. Создание рекомбинантных ДНК и генетически модифицированных организмов (ГМО).
с геном инсулина человека
→ производство инсулина
Культивирование клеток и тканей растений и животных вне организма. Создание гибридов путем слияния клеток разных видов (соматическая гибридизация).
(томофель) получен слиянием
протопластов
Биотехнология — использование живых организмов и биологических процессов для производства веществ, необходимых человеку. Основные направления:
- Медицина: производство антибиотиков, гормонов (инсулин, гормон роста), вакцин, интерферона
- Пищевая промышленность: производство сыров, йогуртов, хлеба, пива, вина (использование дрожжей, молочнокислых бактерий)
- Сельское хозяйство: производство кормового белка (микромицеты), биопестицидов, бактериальных удобрений (азотфиксирующие бактерии)
- Охрана окружающей среды: биологическая очистка сточных вод, переработка отходов, биоремедиация загрязненных почв
1) Ключевое действие: встраивание гена человека (инсулина) в геном бактерии (кишечной палочки).
2) Создание рекомбинантной ДНК — молекулы ДНК, состоящей из фрагментов разных организмов.
3) Получение генетически модифицированного микроорганизма (ГММ), способного синтезировать чужеродный белок.
4) Метод: генная инженерия — целенаправленное изменение генома организма путем введения чужеродных генов.
Ответ: В) Генная инженерия.
5. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова
Николай Иванович Вавилов (1887‑1943) — выдающийся советский генетик и селекционер, основатель учения о центрах происхождения культурных растений.
Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов.
Пример: если у пшеницы есть формы с остистыми и безостыми колосьями,
то у ячменя и ржи тоже будут такие формы.
Н.И. Вавилов выделил 8 центров происхождения культурных растений, где сосредоточено максимальное генетическое разнообразие:
- 1. Южноазиатский (рис, сахарный тростник, цитрусовые)
- 2. Восточноазиатский (соя, просо, гречиха)
- 3. Юго-Западноазиатский (пшеница, рожь, ячмень, горох)
- 4. Средиземноморский (капуста, оливки, свекла)
- 5. Абиссинский (кофе, сорго, кунжут)
- 6. Центральноамериканский (кукуруза, фасоль, тыква, какао)
- 7. Южноамериканский (картофель, томат, арахис, хлопчатник)
- 8. Среднеазиатский (нут, конопля, морковь)
Именно в этих центрах селекционеры ищут исходный материал для создания новых сортов.
| Признак | Пшеница | Рожь | Ячмень | Овес |
|---|---|---|---|---|
| Остистый колос | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Безостый колос | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Красное зерно | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Белое зерно | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Озимые формы | Есть | Есть | Есть | Есть |
| Яровые формы | Есть | Есть | Есть | Есть |
6. Алгоритм решения задач по селекции
Задачи по селекции в ЕГЭ могут быть разного типа: определение методов, анализ схем скрещивания, применение закона Вавилова. Вот универсальный алгоритм:
| Тип задачи | Шаги решения | Пример |
|---|---|---|
| Определение метода селекции | 1. Проанализировать описание. 2. Определить объект (растения, животные, микроорганизмы). 3. Выявить ключевые действия (отбор, скрещивание, обработка мутагенами). | «Скрестили два сорта, отобрали лучшие растения, размножали и проверяли потомство» → внутривидовая гибридизация с индивидуальным отбором. |
| Анализ схемы скрещивания | 1. Определить родительские формы. 2. Установить тип гибридизации (внутривидовая, отдаленная). 3. Оценить результат (фертильность гибридов, проявление гетерозиса). | Пшеница (2n=42) × Рожь (2n=14) → гибрид (2n=28) стерилен → для получения фертильной формы нужно удвоить хромосомы. |
| Применение закона Вавилова | 1. Определить вид растения. 2. Вспомнить, какие признаки встречаются у близкородственных видов. 3. Спрогнозировать наличие аналогичных признаков. | Если у пшеницы есть формы с красным и белым зерном, то у ржи, ячменя, овса тоже будут такие формы. |
| Задачи на гетерозис | 1. Определить поколение (F₁ — максимальный гетерозис). 2. Помнить, что гетерозис снижается в последующих поколениях. 3. Знать, что для поддержания гетерозиса нужно каждый раз скрещивать чистые линии. | Гибридные куры F₁ имеют яйценоскость 300 яиц в год, F₂ — 250 яиц. Объяснить: гетерозис максимален в F₁, затем происходит расщепление. |
1) Анализ скрещивания: редька (2n=18) × капуста (2n=18) → гибрид с 2n=18 (9 хромосом от редьки + 9 от капусты).
2) Причина бесплодия: у гибрида негомологичные хромосомы, они не могут правильно конъюгировать в мейозе, гаметы не образуются.
3) Метод преодоления бесплодия: полиплоидия — удвоение числа хромосом. Обработка колхицином (ингибирует образование веретена деления) приводит к удвоению хромосом — 4n=36.
4) Результат: у полученного амфидиплоида (4n=36) каждая хромосома имеет гомологичную пару, мейоз проходит нормально, растение плодовито.
Ответ: В) Полиплоидия (удвоение хромосом), 4n=36.
Тест: 20 вопросов по теме "Методы селекции"
Проверьте свои знания по одной из ключевых тем ЕГЭ по биологии. Вопросы охватывают все аспекты селекции растений, животных, микроорганизмов и биотехнологии.
Ваш результат
Курсы для глубокого изучения биологии и подготовки к ЕГЭ 2026
Тема "Методы селекции" — одна из важнейших в ЕГЭ по биологии. Для уверенного решения задач и успешной сдачи экзамена рекомендуется системная подготовка под руководством опытных преподавателей.
Углубленные курсы по биологии с детальным разбором тем по селекции и биотехнологии. Преподаватели — эксперты ЕГЭ, кандидаты наук, авторы учебных пособий.
Перейти на сайт ФоксфордаСпециализируется на интенсивной практической подготовке. Много заданий именно по генетике и селекции, включая сложные задачи на методы селекции.
Перейти на сайт СоткиИндивидуальные занятия с репетитором. Идеально, если нужно разобрать сложные темы «с нуля» или научиться решать задачи по селекции по четкому алгоритму.
Перейти на сайт ТетрикиКрупная платформа с отработанной методикой подготовки. Доступ к личному кабинету с конспектами и записями вебинаров по биологии, включая разбор задач повышенной сложности.
Перейти на сайт УмскулОнлайн-школа от создателей Учи.ру. Пробный бесплатный урок поможет оценить уровень и построить персонализированный план подготовки к ЕГЭ по биологии.
Перейти на сайт Учи.Дома