Предмет, задачи и методы селекции

Селекция — это

Люди занимаются селекционной селекцией растений и животных уже около 10 000 лет. При селективном разведении селекционер выбирает двух родителей с полезными фенотипическими признаками для размножения и получения потомства с этими желаемыми признаками. Селективное разведение может привести к повышению восприимчивости растений и животных к болезням из-за меньшего генофонда и отсутствия селективного давления

Порода — это особая группа домашних животных, имеющих однородный внешний вид (фенотип), однородное поведение и/или другие признаки, отличающие их от других организмов того же вида.

Штамм — субклассификация породы. Обычно порода называется в честь человека, который ее вывел, или может быть названа в честь учреждения, где она была выведена. Они разрабатываются должным образом, придавая значение определенным специфическим признакам, таким как яйценоскость, ранняя зрелость, лучшая эффективность кормления, вес яйца и т.д.

Недостатки

Без селекции многие растения и животные, живущие сегодня на Земле, не существовали бы. Однако у искусственного отбора есть недостатки, особенно в случае инбридинга.

При инбридинге два близкородственных организма размножаются, чтобы получить чистопородную особь с желаемыми признаками. Однако эти организмы могут обладать и нежелательными чертами из-за рецессивных генов, обнаруженных у обоих родителей. Так, породистые собаки иногда рождаются с дефектами здоровья, такими как дисплазия тазобедренного сустава, и имеют более короткую продолжительность жизни, чем собаки других смешанных пород. Рецессивные признаки часто вредны для животного, например, рецессивные заболевания у мясного скота включают остеопетроз и карликовость, которые чаще встречаются у инбредных животных.

Даже у животных, не подвергавшихся инбридингу, селекционное разведение в целях производства может привести к неизбежным последствиям для здоровья. Например, у кур, выведенных для того, чтобы нести сотни яиц в год, чаще случаются переломы и хрупкость костей, поскольку для производства яичной скорлупы требуется кальций, который вымывается из костей. Аналогичным образом, животные, которые чрезвычайно эффективно перерабатывают пищу в мышцы и жир, подвержены сердечной недостаточности из-за повышенной физической нагрузки на внутренние органы.

Быстрорастущие цыплята-бройлеры подвержены повышенному риску деформации ног, болезненной хромоты, поражения кожи и синдрома внезапной смерти.

Селекция и генетика

Хотя и селекция, и генетика изменяют генетические характеристики организма, это разные процессы.

1. Применение селективной селекцией существующих, естественно присутствующих вариантов генов у вида и естественного процесса размножения.
2. Генная инженерия предполагает прямое изменение генома организма в лабораторных условиях.
3. Варианты генов, созданные с помощью генной инженерии, могут передаваться от одного поколения к другому.

Задачи

В задачи науки входит улучшение следующих характеристик:

1. Селекция может быть использована для получения более вкусных фруктов и овощей, культур с повышенной устойчивостью к вредителям и более крупных животных, которых можно использовать для производства мяса.
2. Новые сорта могут быть экономически важными, поскольку позволяют производить больше или более качественные продукты питания.
3. Новые сорта устойчивы к вирусам и вредителям.
4. Можно отбирать животных, которые не могут причинить вреда, например, крупный рогатый скот без рогов.

Методы

Селективное разведение использует аналогичный естественному отбору механизм передачи признаков, но вместо того, чтобы окружающая среда определяла, какие особи хорошо подходят, это решают селекционеры. Этот процесс приводит к изменениям в популяции быстрее, чем естественный отбор, поскольку значительно снижает вероятность того, что организм с желаемым признаком не сможет размножиться, или вероятность того, что организм без этого признака успешно размножится.

Подбор родительских пар

Селективное разведение подразумевает выбор родителей с определенными характеристиками для совместного разведения и получения потомства с более желательными характеристиками.

Характеристики организма частично определяются сочетанием вариантов генов, которые передаются из поколения в поколение.
Например, дети высоких биологических родителей могут быть высокими, если они унаследуют комбинацию «высоких» вариантов генов.
Мы можем воспользоваться этим для селекционного разведения животных или растений, выбирая родителей с определенными характеристиками, чтобы получить потомство, обладающее этими характеристиками.

Например, если скрестить вместе высоких родителей и исключить более коротких, потомство должно унаследовать «высокие» варианты генов, которые делают их высокими.
Некоторые из потомков могут быть даже выше обоих родителей, в зависимости от сочетания вариантов генов высокого роста, которые они унаследуют.
При многократном селективном разведении в течение нескольких поколений эта популяция будет становиться все выше и выше.

Инбридинг

Две особи, обладающие одинаковыми признаками, с большей вероятностью окажутся родственниками, чем другие. Это приводит к тому, что многие случаи селекционного разведения считаются инбридингом. Хотя определения инбридинга у разных заводчиков разные, многие люди, занимающиеся разведением коров, считают инбридингом спаривание между родителями и потомством, между братьями и сестрами или между двоюродными братьями и сестрами. Инбридинг может быть рискованным, поскольку он увеличивает вероятность генетических заболеваний, а также ограничивает генофонд. Разнообразные генофонды важны для популяций, поскольку различные гены повышают вероятность того, что хотя бы некоторые особи выживут в сложных или меняющихся условиях.

Лучшие самцы и самки, полученные в результате такого спаривания, затем оцениваются на наличие желательных признаков, и лучшие из них снова отбираются для спаривания. Например, среди крупного рогатого скота корова или буйволица распознается по ее молочной продуктивности. Бык производит больше потомства по сравнению с другими самцами. Этот процесс отбора и спаривания повторяется в течение 4-6 поколений. Быков, признанных непригодными для разведения, кастрируют в молодом возрасте.

Инбридинг можно разделить на следующие виды:

1. Близкий инбридинг предполагает спаривание очень близких родственников, таких как родители и потомство (родственники первой степени родства) или полнородные братья и сестры друг с другом, или спаривание между родственниками второй степени родства, такими как бабушки и дедушки и внучатые потомки, сводные братья и сестры, дяди/тети и племянники/племянницы, а также двоюродные братья и сестры.
2. Линейный инбридинг: при этом спариваются животные, находящиеся в более отдаленном родстве, но имеющие как минимум одного общего предка. Например, двоюродные бабушка и дедушка с внучатым потомством.

Преимущества метода:

1. Приводит к повышению гомозиготности, что необходимо для выведения чистой линии в породе животных.
2. Также приводит к выявлению и устранению рецессивных генов, которые могут быть вредными.
3. Способствует накоплению генов превосходства. С помощью отбора мы можем устранить менее желательные гены, повышая продуктивность инбредной популяции.

Недостатки метода:

1. Снижает продолжительность жизни, устойчивость и молочную продуктивность молочных коров.
2. Продолжение инбридинга, особенно среди близкородственных особей, обычно приводит к снижению плодовитости и продуктивности потомства. Это явление называется инбридинговой депрессией. Чтобы преодолеть эту проблему и восстановить плодовитость и удой, лучших животных из одной популяции часто спаривают с животными из другой популяции, но той же породы.

Аутбридинг

Виды:

1. Ауткроссинг — это крещивание животных, не имеющих общих предков в течение 4-6 поколений, но относящихся к одной породе. Потомство, полученное в результате, называется ауткроссом. Ауткросс помогает преодолеть проблему инбридинговой депрессии.

2. Скрещивание лучших самцов с лучшими самками неродственных пород называется кроссбридингом.

   При такой стратегии сочетаются желательные черты двух разных пород, что приводит к выведению новых превосходных пород и улучшению качества местных пород.
   В результате скрещивания белого шортгорна и черного ангуса был получен гибрид голубой комнатной породы, отличающийся энергичностью, быстрым ростом, экономичным использованием корма и высоким качеством говядины.
   Коровы низших местных пород часто спариваются с быками высших экзотических пород.

3. Когда спариваются два животных неродственных видов, но одного рода, это называется межвидовой гибридизацией.

   Этот метод помогает улучшить генетическое разнообразие внутри вида. Потомство демонстрирует желательные черты и характеристики обоих родителей, но часто бывает стерильным.
   Стерильный гибрид значительно превосходит обоих родителей. Например, мул — это потомство самца осла и самки лошади. Мул выносливее и выносливее своих родителей и облегчает транспортировку тяжелых грузов в гористой местности.

Выбраковка

Хотя селективное разведение часто рассматривается как способ максимального развития желательных признаков, оно также используется для устранения нежелательных признаков. Этот процесс называется выбраковкой, и он может принимать различные формы. Заводчики могут удалять особей из популяции физически, продавая их или убивая. Они также могут выбраковывать популяцию, стерилизуя или кастрируя особей, которые считаются непригодными для размножения. В качестве примера животных, которые подлежат выбраковке, можно привести коз, выращиваемых для получения молока, у которых отвисло вымя, свиней, которые не могут набрать достаточный вес, и собак, которых считают слишком агрессивными.

Выбраковка — это гораздо более строгий процесс с очень четкими правилами. Либо особь соответствует, либо нет. Есть некоторые внешние обстоятельства, которые могут оправдать плохую производительность в исключительных условиях, но они являются исключением, а не правилом.

Среди характеристик, из-за которых происходит автоматическая выбраковка у КРС:

1. Невозможность зачатия в течение 42-дневного сезона размножения крупного рогатого скота.
2. Невозможность телиться без посторонней помощи.
3. Невозможность родить живого теленка.
4. Чрезмерная потеря кондиции тела. Т.е. все особи, которые теряют кондицию тела во время зимнего выпаса быстрее, чем их ровесники, являются особями, требующими особого ухода, или особями с хроническими субклиническими проблемами со здоровьем.
5. Взбалмошное, нервное поведение.
6. Болезнь.

Основные современные достижения

Чаще всего селекция применяется в сельском хозяйстве. Растения селекционируются для получения более крупных плодов, повышенной устойчивости к вредителям и суровым погодным условиям, а также для улучшения вкуса потребителей. Аналогично, животных, выращиваемых для употребления в пищу, селекционируют, чтобы они были тяжелее или производили больше яиц или молока. В результате селекции урожайность кукурузы за последние сто лет выросла с 40 бушелей на акр до 150 бушелей на акр, а современные куры несут 300 яиц в год по сравнению с дикими джунглевыми птицами, от которых они были выведены и которые несли около 10-15 яиц в год.

Выборочная селекция и другие формы генетической модификации также могут использоваться в природоохранных целях. Вымирающие виды можно разводить, чтобы увеличить численность их популяции и сделать их более приспособленными к меняющейся среде обитания. Одним из примеров селективной селекции в целях сохранения является размножение колоний коралловых рифов, которые, как известно, были устойчивы к колебаниям температуры, что привело к появлению жароустойчивых кораллов.

Люди также выборочно разводили животных в эстетических или спортивных целях. В результате селекционного разведения появились более мелкие собаки, более пушистые кошки и более быстрые лошади, которые нравятся людям в качестве компаньонов или развлечений. Хотя все собаки и кошки в той или иной степени подвергаются селекционному разведению, многие люди ищут животных-компаньонов, которые были тщательно выведены, чтобы соответствовать определенным критериям конкретной породы.

Современные мясные цыплята — бройлеры — сегодня растут в два раза быстрее, чем 60 лет назад. Традиционно для достижения убойного веса в 2 кг им требовалось около 84 дней. Однако современные бройлеры были селекционированы таким образом, что зачастую достигают убойного веса 2,2 кг всего за 35-38 дней. 95% бройлеров, выращиваемых в Великобритании, — это именно такие быстрорастущие птицы. Быстро растут только мышцы — мясо.

Корова, дающая достаточно молока для своего теленка, производит чуть более 1000 литров за 10 месяцев лактации. Но современные товарные молочные коровы отбираются для получения гораздо более высоких надоев: в среднем они дают более 7 000 литров в год. А многие коровы дают даже больше. Самые высокоудойные коровы дают 10 000 литров в год, а в некоторых случаях и 12 000 литров в год.