Селекция сосны обыкновенной в Тулунском лесничестве Иркутской области

курсовая работа

2. Методы селекции

Основные методы лесной селекции: отбор, гибридизация, мутагенез. Отбор (массовый, индивидуальный, групповой) ведут по одному или нескольким признакам, по прямым селектируемым признакам или коррелятивным. Методом отбора выделены формы осины, не поражающиеся сердцевинной гнилью, берёзы с красивой текстурой древесины, быстрорастущего дуба и др. Гибридизации принадлежит особое место в селекции, т. к. полученные при направленном скрещивании гибриды обладают преимуществами перед родительскими парами и гетерозисом в 1-м поколении. Выведены и внедряются в производство высокопродуктивные гибриды тополя, пихты, грецкого ореха и др. пород. При разработке этого метода большое внимание уделяют научно обоснованному подбору родительских пар и способам преодоления нескрещиваемости. Гибридизация -- эффективный способ повышения наследств, изменчивости, что определяет широкий размах исследований в этой области и работ по скрещиванию многих лесных пород. Искусственный мутагенез -- один из перспективных методов лесной селекции: Мутации (наследственные изменения) могут быть получены при обработке растений в различные фазы развития излучениями, химическими веществами и др. мутагенами.

Основными методами селекции являются отбор и гибридизация, наряду с новыми методами, основанными на достижениях генетики: методом выведения самоопыленных линий и последующего получения линейных гибридов, методом экспериментальной полиплоидии, методом экспериментального мутагенеза. Целесообразность применения тех или иных методов селекции к определенным живым организмам во многом зависит от способов их размножения. Это самоопыляющиеся, перекрестноопыляющиеся, вегетативно размножаемые растения, животные и микроорганизмы. 

2.1 Отбор

Естественный - отбор происходит под действием климата, почвенных условий, влияния рельефа и живых организмов. Это выживание более приспособленных организмов в борьбе за жизнь. В результате естественного отбора сохраняются любые жизненно важные признаки, действующие на пользу организма и вида в целом, и образуются новые формы и виды. Естественный отбор встречается в форме центростремительного (стабилизирующего), центробежного (дизруптивного) и линейного (направленного) отборов, а также в форме комбинаций этих видов отбора.

Центростремительный отбор - это отбор, при котором в случае сохранения среднего уровня условий среды обитания при репродукции сохраняются особи, выражение комплекса признаков у которых приближается к среднему для всей популяции.

Центробежный отбор - это отбор, который осуществляется в том случае, когда исходная популяция является настолько неприспособленной к имеющимся условиям внешней среды, что практически любое отклонение особи от модального для популяции типа приобретает селекционные преимущества и поддерживается отбором в процессе репродукции.

Линейный отбор - это естественный отбор, когда при размножении преимущество получают формы с уклонением признаков в определенном направлении от среднего для популяции типа.

Искусственный - отбор управляемый человеком в результате, которого отбираются элитные деревья (плюсовые), уникальные, плюсовые насаждения.

Бессознательный отбор - это наиболее ранняя форма селекции, при которой человек сохранял лучшие и уничтожал худшие формы. При этом цель создания новых форм и сортов им не ставилась, и результаты отбора были непредвиденными [Царев, 2002]

Методический отбор - это сознательно применяемый человеком метод селекции, при котором заранее ставится цель создания сортов растений и пород животных с нужными признаками и свойствами.

Выделяют прямой и непрямой (косвенный отбор). Прямой отбор ведут по селективному признаку. Непрямой - по косвенному, который связан каким-либо образом с прямым.

Методический отбор делится на массовый и индивидуальный.

1) Массовый отбор:

При массовом отборе выделяют множество индивидов, наиболее отвечающих задачам селекции, и размножают их совместно. В основе массового отбора лежит оценка фенотипа. Стихийно он применялся человеком с незапамятных времен, затем сознательно использовался при выведении многих высокопродуктивных сортов культурных растений и пород домашних животных. Он не утратил своего значения и в настоящее время, так как он наиболее прост и доступен, а также может нередко давать хорошие результаты. Однако этот тип отбора имеет и существенные недостатки, обусловленные тем, что по фенотипу трудно однозначно судить о генотипе отбираемых особей, от которого зависит эффективность отбора. Фенотип представляет собой результат взаимодействия генотипа и среды, а на большинство количественных признаков, интересующих селекционера, влияние последней весьма значительно.

Кроме того, в фенотипе не проявляются рецессивные гены, находящиеся в гетерозиготном состоянии, но способные проявиться в потомстве. Ввиду этого массовый отбор, как правило, действует очень медленно, а иногда оказывается и вовсе безрезультатным. Последнее характерно главным образом для тех случаев, когда популяция, в которой ведется отбор, гомозиготная или почти гомозиготная по генам, определяющим отбираемый признак, то есть коэффициент его наследуемости близок к нулю [Царев, 2002].

К негативному массовому отбору в лесных популяциях относятся: рубки ухода, когда в первую очередь удаляют наименее ценные, больные и худшие растения; сплошная рубка насаждений, не соответствующих местообитанию для предотвращения опасности распространения непригодных наследственных свойств через пыльцу; отбор в питомнике, когда удаляют нежелательные типы по ветвлению и устойчивости среди сеянцев и растений.

При позитивном массовом отборе в лесном хозяйстве применяют разные методы:

· отбор лучших географических происхождений, или юшматипов;

· отбор лучших эдафотипов в пределах какого-либо географического района;

· отбор лучших (плюсовых) насаждений;

· отбор лучших (плюсовых) деревьев;

· отбор лучших сеянцев в питомниках и семян по крупности и качеству

2) Индивидуальный отбор:

При плюсовой селекции в качестве исходного материала используются отдельные ценные формы деревьев или даже местные популяции главных лесообразующих древесных видов. Основу их выделения составляют работы по селекционной инвентаризации лесов, согласно действующих указаний.

Индивидуальный отбор состоит в том, что отбирают отдельные растения, потомство каждого из которых размножают в дальнейшем отдельно. Исходные родоначальные особи, т.е. первоначально отобранные растения , многократно проверяют по потомству. При этом потомства худших, случайно отобранных растений, выбраковывают (а вместе с ними и исходные растения). Число родоначальных (лучших) растений, выделяемых при индивидуальном отборе, зависит от размеров исходного образца, характера изменчивости популяций, условий и возможностей, которыми располагает селекционер [Царев, 2002].

Основные принципы индивидуального отбора впервые были разработаны в 1856 г. Л. Вильмореном (Франция). Успешное практическое использование этого метода было продемонстрировано в конце ХIХ века на Свалёфской селекционной станции (Швеции). После этого он стал применяться во многих селекционных учреждениях. Особенно после теоретического обоснования Иоганнсеном учения о генотипе и фенотипе и наследований в популяциях и чистых линиях. Он широко распространен в селекционной и семеноводческой работе с самоопыляющимися и перекрестноопыляющимися культурами. В последние десятилетия элементы индивидуального отбора стали использовать и в селекции лесных древесных пород.

Основными методами индивидуального отбора являются метод педигри, клоновый отбор и отбору у перекрестноопыляющихся растений

1)Метод педигри:

Педигри означает родословную, генеалогию. Этот метод используются и при селекции самоопыляющихся растений. При этом работу с гибридными популяциями растений ведут путем многократного индивидуального отбора с постоянной проверкой отбираемых особей по потомству, когда родословные их известны в течение ряда поколений. Отобранные растения высеивают индивидуально (линиями). В F? проводят жесткую браковку жестких линий, а в оставшихся линиях снова применяют индивидуальный отбор лучших растений с аналогичной проверкой их потомства в последующих поколениях. После того как отдельные линии достигнут высокой константности по требуемым хозяйственно полезным свойствам и морфологическим признакам, растения внутри их объединяют и лучшие отобранные линии высевают для сравнительного испытания на соответствующих площадях.

2)Клоновый отбор

Индивидуальный отбор в селекции растений, размножаемых вегетативно, называется клоновым [Царев, 2002].

Клон - это генетически однородное потомство одного вегетативно размножаемого растения. Клоновый отбор применяют как для выведения новых сортов, так и в семеноводческой работе. В его основе лежит относительно простой метод селекции. Из растений, полученных в результате искусственное или естественной гибридизации, или из популяции выбираю экземпляры, наиболее соответствующие целям селекции. Затем отобранные растения или их вегетативное потомство при сравнимых условиях испытывают на наследственную ценность. Вегетативное размножение проводится черенками, корневыми отпрысками, листовыми пластинками или прививкой. Все вегетативно размноженные потомства одного материнского дерева наследственно одинаковы. Различия между растениями одного клона обусловлены влиянием внешних условий, поэтому отбор внутрии клона безрезультатен. Этот способ селекции успешно применен для тополей, ясеней, ильмовых и других пород.

Индивидуальный отбор у перекрестноопыляющихся растений.

Вследствие постоянного переопыления и расщепления признаков роста у перекрестноопыляющихся растений нельзя вывести путем однократного индивидуального отбора. Поэтому в селекции таких растений применяют многократный или непрерывный индивидуальный отбор.

Семья - это потомство одного отобранного перекрестноопылителей растения. Урожай семян растений одной семьи также высеивают раздельно по семьям. Семьи сравнивают между собой, худшие бракуют, из лучших снова отбирают лучшие растения для последующего размножения и т.д.. Таким образом, сущность данного метода заключается в повторяемом отборе лучших растений из лучших семей.

В отличие от самоопыляющихся и вегетативно размножаемых растений потомство перекрестноопыляющихся растений формируется в результате переопыления, то есть на основе объединения материнской и отцовской наследственности. Поэтому в селекционной работе с перекрестноопыляющимися растениями важно не только правильно вести отбор лучших материнских растений, но и подбирать такие отцовские растения - опылители, которые не ухудшали бы, а по возможности улучшали наследственные качества будущего потомства. В общем виде задача сводится к необходимости контролировать отбор не только по материнской, но и по отцовской линии. Исходя из этого, в практике селекций используют два основных варианта многократного индивидуального отбора: индивидуально-семейный и семейно-групповой [Царев, 2002].

Индивидуально-семейный отбор заключается в том, что после отбора лучших растений в популяции исходного материала потомство каждого лучшего растения, называемого семьей, размещают изолированно от остальных потомств. Здесь при изолированном размещении потомств в лучших семьях повторно отбирают лучшие растения. По сравнению с первым отбором в исходном материале второй отбор имеет то преимущество, что отобранные лучшее растения опыляются пыльцой не всех испытуемых растений данной популяции, а только пределах данной семьи, которая в целом показала хорошие качества. Контролируемое переопыления лучших растений приводит к некоторой гомозиготизации материала.

Потомства лучших растений второго индивидуального отбора снова оценивают при изолированном их размещении по семьям, а отбор ведут по потомству. Лучшие потомства в пределах каждой семьи объединяют, испытывают и размножают.

Метод индивидуально-семейного отбора сочетает преимущества индивидуально и массового отборов. Двукратным индивидуальным отбором можно найти наиболее ценные генотипы, а возможные отрицательные последствия, возникающие в результате сравнительно близкородственного размножения при индивидуальном отборе, снимаются путем объединения лучших потомств каждой семьи как при массовом отборе [Царев, 2002].

Индивидуально-семейный отбор применяется и для лесных древесных пород. В качестве примера можно рассмотреть, как он проводится в Германии. В конкретном исходном насаждении отбирают 60-100 плюсовых деревьев. В семенной год собирают семена или плоды с каждого дерева и высеивают раздельно следующей весной. Как только растения в питомнике достигнут определенного размера, их пересаживают на опытные делянки достаточных размеров для выращивания растений в течение всего срока испытания. Повторность делянок минимум трехкратная. Срок испытания у разных пород может быть разным: у ели 20-30 лет, у березы и ольхи 15-20 лет и т.д. Исследуется рост, феноразвитие, устойчивость, качество стволов и древесины и другие хозяйственно ценные признаки. В конце периода испытания из каждых 100 потомств выбирают только 10 наиболее соответствующих селекционным целям. Из каждого отобранного потомства отбирают по 10 наиболее продуктивных деревьев и заготавливают с них семена или плоды.

Семейно-групповой отбор:

При семейно-групповом отборе сохраняются преимущества направленного переопыления, но снижается опасность близкородственного размножения и связанной с ним инцухт - депрессии. В тоже время выравненность селекционного материала достигается медленнее, чем при индивидуально-семейном отборе.

Можно отметить, что до последнего времени приоритетным направлениями в селекции лесных древесных пород был массовый отбор климатипов. Это направление, очевидно, будет актуальным еще достаточно длительный период времени. Обусловлено это тем, что по мере применения существующих рекомендации выясняются вопросы, которые требуют уточнения и детализации. Особенно внимания требует вопрос о значении экологического происхождения семян. Считается, и на наш взгляд вполне справедливо, что при лесокультурных мероприятиях необходимо учитывать этот параметр. Однако еще не хватает экспериментальных данных, которые с достаточной полнотой оценивал бы потери, которые может понести хозяйство при игнорировании экологического происхождения семян. Все еще дискуссионным остается вопрос об использовании массового и индивидуального отборов в пределах лесосеменных районов. Отбор плюсовых насаждений и плюсовых деревьев является только первым этапом сложной системы селекционного семеноводства. Необходимы длительные и трудоемкие работы, связанные с испытание их потомств, чтобы достичь определенного эффекта [Царев, 2002].

Различают четыре вида отбора совокупности единиц наблюдения.

1) Случайный отбор - наиболее распространенный способ отбора в случайной выборке, его еще называют методом жеребьевки, при нем на каждую единицу статистической совокупности заготовляется билет с порядковым номером. Далее в случайном порядке отбирается необходимое количество единиц статистической совокупности. При этих условиях каждая из них имеет одинаковую вероятность попасть в выборку, например тиражи выигрышей, когда из общего количества выпущенных билетов в случайном порядке наугад отбирается определенная часть номеров, на которые приходятся выигрыши. При этом всем номерам обеспечивается равная возможность попасть в выборку.

2) Механический отбор - когда вся совокупность разбивается на однородные по объему группы по случайному признаку, потом из каждой группы берется только одна единица. Все единицы изучаемой статистической совокупности предварительно располагаются в определенном порядке, но в зависимости от объема выборки механически через определенный интервал отбирается необходимое количество единиц.

3) Типический отбор. Исследуемая статистическая совокупность разбивается по существенному, типическому признаку на качественно однородные, однотипные группы, затем из каждой этой группы случайным способом отбирается определенное количество единиц, пропорциональное удельному весу группы во всей совокупности. Типический отбор дает более точные результаты, так как при нем в выборку попадают представители всех типических групп.

4) Серийный (гнездовой) отбор. Отбору подлежат целые группы (серии, гнезда), отобранные случайным или механическим способом. По каждой такой группе, серии проводится сплошное наблюдение, а результаты переносятся на всю совокупность.

Точность выборки зависит и от схемы отбора. Выборка может быть проведена по схеме повторного и бесповторного отбора.

Повторный отбор. Каждая отобранная единица или серия возвращается во всю совокупность и может вновь попасть в выборку. Это так называемая схема возвращенного шара [Царев, 2002].

Бесповторный отбор. Каждая обследованная единица изымается и не возвращается в совокупность, поэтому она не попадает в повторное обследование. Эта схема получила название невозвращенного шара.

Комбинированный отбор может проходить одну или несколько ступеней. Выборка называется одноступенчатой, если отобранные однажды единицы совокупности подвергаются изучению.

Выборка называется многоступенчатой, если отбор совокупности проходит по ступеням, последовательным стадиям, причем каждая ступень, стадия отбора имеет свою единицу отбора. Многофазная выборка - на всех ступенях выборки сохраняется одна и та же единица отбора, но проводится несколько стадий, фаз выборочных обследований, которые различаются между собой широтой программы обследования и объемом выборки [Царев, 2002].

Схема отбора сосны

Направление отбора - смолопродуктивность

Объект отбора - сосна обыкновенная

Деревья с пластинчатой корой

Проведение прямого отбора на смолопродуктивность

Сбор семян, проверка потомства

Делись добром ;)