Массовый и индивидуальный отбор в селекции растений и животных

Массовый и индивидуальный отбор в селекции растений и животных
англ. Mass and individual selection in plant and animal breeding
Файл:Cornselection.jpg Выведение культурной кукурузы из дикорастущих предков
Область использования	биология селекция генетика растениеводство животноводство

Ма́ссовый и индивидуа́льный отбо́р в селе́кции расте́ний и живо́тных — основные формы искусственного отбора, применяемые в селекции растений и животных. При массовом отборе для размножения выбирают группу особей с желательными признаками, а их потомство обычно объединяют. При индивидуальном отборе каждую выбранную особь оценивают отдельно, а её потомство сохраняют и изучают раздельно.

Обе формы отбора основаны на использовании наследственной изменчивости. Селекционер отбирает особей по их фенотипу, но стремится сохранить и усилить наследственные особенности, определяющие нужные человеку признаки. Фенотип формируется в результате взаимодействия генотипа и условий среды, поэтому эффективность отбора зависит от наследуемости признака и точности его оценки.

Источниками наследственной изменчивости служат мутации и комбинативная изменчивость, возникающая при половом размножении вследствие независимого расхождения хромосом и кроссинговера. В селекции наследственное разнообразие дополнительно создают и используют с помощью гибридизации, искусственного мутагенеза и получения полиплоидных форм.

Большое значение для селекции имеет разнообразие исходного материала. Н. И. Вавилов разработал учение о центрах происхождения и многообразия культурных растений и сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Изучение культурных растений и их родственных форм расширило возможности поиска наследственных признаков, используемых в селекционной работе.

Главное различие между двумя формами отбора связано со способом учёта наследственных качеств. При массовом отборе решение в основном принимают по фенотипу группы особей, а их происхождение и потомство обычно не изучают раздельно. При индивидуальном отборе сохраняют связь между каждой выбранной особью и её потомством, что позволяет сравнивать отдельные семьи или линии.

Массовый отбор

Массовый отбор — форма искусственного отбора, при которой из популяции выбирают значительное число особей с желательным фенотипом, а затем используют их совместно для получения следующего поколения. Семена или другие органы размножения отобранных растений могут объединяться. У животных массовым отбором обычно называют выбор производителей по их собственной продуктивности и внешним признакам без подробного испытания потомства каждой особи.

Массовый отбор у растений

При массовом отборе в посеве выбирают растения, соответствующие установленным требованиям. Больные, повреждённые, низкорослые, позднеспелые или нетипичные растения удаляют, а семена лучших растений используют для посева в следующем поколении. Отбор может быть положительным, если сохраняют лучшие растения, или отрицательным, если из размножения исключают нежелательные растения.

При объединении семян происхождение каждого растения обычно не сохраняется. Поэтому массовый отбор позволяет изменить среднее значение признака в популяции, но не даёт возможности точно определить, какое из выбранных растений передало потомству наиболее ценные наследственные особенности.

Массовый отбор наиболее эффективен для признаков, которые:

• легко определить визуально или простым измерением;
• проявляются у организма до его размножения;
• обладают достаточно высокой наследуемостью;
• сравнительно мало зависят от условий среды;
• не требуют длительного испытания потомства.

При повторном массовом отборе его проводят в каждом поколении: растения оценивают, выбирают лучшие, получают следующее поколение и снова проводят отбор. Такой подход позволяет постепенно увеличивать частоту благоприятных наследственных вариантов в популяции.

Результат массового отбора зависит от способа опыления. У самоопыляющихся культур потомство отдельного растения обычно более сходно с родительской формой. У перекрёстноопыляющихся культур потомство формируется при участии пыльцы разных растений, поэтому массовый отбор в основном изменяет среднее значение признака в популяции, но не создаёт сразу генетически однородную линию.

Массовый отбор у животных

У животных при массовом отборе для воспроизводства оставляют особей, которые соответствуют желательному типу, имеют большую продуктивность, крепкое здоровье или другие хозяйственно полезные признаки. Метод применим прежде всего тогда, когда признак можно измерить у самого животного до его использования в размножении.

Массовый отбор эффективнее для признаков, которые проявляются у обоих полов, измеряются у самого животного, становятся заметными достаточно рано и имеют заметную наследственную обусловленность.

Собственный фенотип животного зависит не только от генотипа, но и от кормления, условий содержания, возраста и состояния здоровья. Поэтому сравнивать животных следует в одинаковых или сопоставимых условиях. Различия среды могут быть ошибочно приняты за наследственные различия.

Ограничением метода является невозможность непосредственно оценить некоторые признаки у производителя. Например, молочную продуктивность нельзя измерить у быка по его собственному фенотипу. В таких случаях используют сведения о родителях, родственниках и потомстве.

Индивидуальный отбор

Индивидуальный отбор — форма отбора, при которой каждую выбранную особь рассматривают отдельно, а её происхождение и потомство учитывают раздельно. Основная особенность метода состоит в сохранении связи между конкретным родителем и его потомством. Это позволяет оценить, насколько устойчиво желательное свойство передаётся следующим поколениям.

Индивидуальный отбор у растений

У растений семена или другие органы размножения собирают с каждого выбранного растения отдельно. В следующем поколении потомство высевают отдельными рядками или делянками. Потомство одной особи называют семьёй; семьи сравнивают между собой и с контрольными сортами или линиями.

В селекции самоопыляющихся культур индивидуальный отбор часто сочетают с самоопылением. Потомство перспективных растений размножают и оценивают в следующих поколениях. Последовательное самоопыление обычно способствует повышению генетической однородности линий.

У перекрёстноопыляющихся культур необходимо контролировать опыление. Выбранные растения изолируют, опыляют вручную или скрещивают с заранее определёнными партнёрами. Без такого контроля пыльца случайных растений может изменить состав потомства и затруднить установление его происхождения.

Индивидуальный отбор позволяет выделить линии или семьи, которые сохраняют нужное сочетание признаков. Однако превосходство отдельного растения или семьи необходимо подтверждать сравнительными испытаниями, поскольку результат может быть связан с особенностями конкретного участка или сезона.

Индивидуальный отбор у животных

В животноводстве индивидуальный отбор включает оценку самого животного, его родителей, родственников и потомков. В зависимости от признака используют оценку по собственной продуктивности, родословной, боковым родственникам, качеству потомства и результатам генетического тестирования.

Оценка по потомству особенно важна для признаков, которые проявляются поздно, зависят от пола или не могут быть измерены у производителя. Если потомство одного производителя в разных условиях систематически превосходит потомство других производителей, это служит более надёжным основанием для оценки его наследственных качеств, чем единичное наблюдение за самим производителем.

В современной селекции животных индивидуальную оценку дополняют расчётом племенной ценности и геномной селекцией. При геномной селекции используют данные о множестве генетических маркеров по всему геному, чтобы прогнозировать генетическую ценность животного, в том числе до полного проявления его продуктивности.

Геномные данные не заменяют фенотипическую оценку. Окончательное решение должно учитывать продуктивность, здоровье, воспроизводительные качества, родословную, условия содержания и результаты испытаний потомства.

Генетические основы эффективности

Результат отбора зависит от того, какая часть различий между особями обусловлена наследственными факторами. Для количественной оценки используют коэффициент наследуемости. В узком смысле он характеризует долю фенотипической изменчивости, связанную с аддитивной генетической изменчивостью, которая в среднем передаётся потомству.

Ожидаемый ответ на отбор в упрощённом виде описывают уравнением селекционера:

$R=h^{2}S$,

где $R$ — ожидаемое изменение среднего значения признака в следующем поколении, $h^{2}$ — коэффициент наследуемости в узком смысле, а $S$ — разность между средним значением признака у отобранных особей и средним значением в исходной популяции.

Формула является упрощённой моделью. Наследуемость зависит от состава популяции, условий среды, возраста животных, точности измерений и соотношения генетической и средовой изменчивости.

Большое различие между отобранными и средними особями ещё не гарантирует успешного отбора. Если преимущество возникло из-за лучшего питания, освещения, температуры или отсутствия заболевания, оно может слабо передаваться потомству. Поэтому перспективные формы испытывают несколько раз, в разных местах и в разные годы.

При использовании небольшого числа производителей может сокращаться генетическое разнообразие и возрастать степень родства между особями. Близкородственное скрещивание, или инбридинг, повышает гомозиготность и может способствовать проявлению вредных рецессивных вариантов. Поэтому селекционная программа должна сочетать отбор ценных форм с сохранением достаточного генетического разнообразия.

Сравнение методов

Признак	Массовый отбор	Индивидуальный отбор
Единица отбора	Группа особей с желательным фенотипом	Отдельная особь и её потомство
Учёт происхождения	Обычно ограничен	Ведётся для каждой особи и семьи
Основной источник информации	Фенотип самой особи	Фенотип, происхождение, родственники и потомство
Скорость работы	Обычно выше	Обычно ниже
Затраты	Относительно небольшие	Более высокие
Точность оценки	Сильнее зависит от среды	Обычно выше при наличии данных о потомстве
Типичный результат у растений	Улучшенная популяция	Семья, линия или другой обособленный материал
Типичный результат у животных	Изменение среднего уровня стада	Выбор производителей с учётом племенной ценности

Массовый и индивидуальный отбор часто используют последовательно. Сначала из большой популяции удаляют явно нежелательные особи, затем перспективные организмы оценивают индивидуально, а их потомство испытывают раздельно. Такое сочетание позволяет объединить высокую производительность массового отбора с большей точностью индивидуальной оценки.

Ограничения

Ни один метод отбора не обеспечивает получения организма с идеальным сочетанием признаков. Улучшение одного свойства может сопровождаться ухудшением другого из-за генетических связей между признаками. Кроме того, преимущество определённого генотипа может проявляться только в конкретных условиях среды.

К основным ограничениям массового и индивидуального отбора относятся:

• недостаток генетического разнообразия в исходной популяции;
• сильное влияние условий среды;
• низкая наследуемость выбранного признака;
• ошибки измерения и субъективность визуальной оценки;
• потеря редких наследственных вариантов при чрезмерно жёстком отборе;
• инбридинговая депрессия при близкородственном размножении;
• чрезмерное использование небольшого числа производителей;
• снижение устойчивости популяции к новым заболеваниям и изменению условий среды.

Сохранение генетического разнообразия необходимо для долгосрочной селекции. Генетические ресурсы растений и животных могут содержать варианты, полезные при появлении новых болезней, вредителей, засухи или экстремальных температур.

Современная селекция

Современные селекционные программы объединяют фенотипические наблюдения, данные о родословной, оценку потомства, статистические модели и молекулярно-генетические методы. Геномная селекция позволяет прогнозировать генетическую ценность животных по множеству маркеров ДНК, а маркер-ассоциированный отбор помогает выбирать растения с определёнными наследственными признаками.

Молекулярные методы дополняют, но не отменяют фенотипические испытания. Наличие определённого маркера не всегда гарантирует проявление хозяйственно полезного признака, поскольку результат зависит от взаимодействия многих генов и условий среды.

Таким образом, массовый отбор является более простым способом изменения состава популяции по хорошо заметным признакам, а индивидуальный отбор позволяет точнее оценивать наследственные качества отдельных организмов и их потомства. Выбор метода определяется особенностями вида, способом размножения, типом признака, наследуемостью и задачами селекционной программы.

⚠️ Подсказка для ЕГЭ/ОГЭ: Массовый и индивидуальный отбор

Массовый отбор — для размножения выбирают сразу группу особей с нужными признаками; происхождение и потомство каждой особи обычно отдельно не изучают. Метод быстрее и проще, но сильнее зависит от влияния среды на фенотип.
Индивидуальный отбор — каждую выбранную особь и её потомство оценивают раздельно. Это позволяет точнее судить о наследственных качествах и выделять семьи, линии или ценных производителей.
Запомните для экзамена: массовый отбор основан преимущественно на оценке фенотипа группы особей, а индивидуальный — на раздельной оценке особи и её потомства. У самоопыляющихся растений индивидуальный отбор способствует получению более однородных линий, а в животноводстве оценка по потомству особенно важна для признаков, которые нельзя определить непосредственно у производителя.

Литература

• Пасечник В. В., Каменский А. А., Рубцов А. М. и др. Биология. 10 класс. Углублённый уровень. Учебное пособие. В 2 ч. Часть 1. — М.: Просвещение, 2024. — ISBN 978-5-09-128778-3.
• Высоцкая Л. В., Дымшиц Г. М., Рувинский А. О., Саблина О. В., Кузнецова Л. Н. Биология 10 класс: углублённый уровень. — Москва: Просвещение, 2022. — ISBN 978-5-09-101678-9.
• Храмов А. П. Теория и практика селекции сельскохозяйственных животныхрус. // КиберЛенинка. — 2023.
• Зеленский Г. Л. Использование внутрисортового отбора в селекции рисарус. // КиберЛенинка. — 2024.
• Новохатин В. В. и др. Эффективность различных методов отбора в селекции яровой пшеницырус. // КиберЛенинка. — 2016.
• Кузьмина С. П., Казыдуб Н. Г., Красюков В. С. Наследуемость продуктивности нута в условиях южной лесостепи Омской областирус. // КиберЛенинка.
• Калашников А. Е., Гладырь Е. А., Митрофанов В. Г., Ковальчук С. Н. Геномная селекция как основа племенной работы: обзоррус. // КиберЛенинка. — 2021.
• Инербаев Б. О., Чинаров В. И., Кахикало В. Г., Инербаева А. Т. Селекционно-генетические параметры хозяйственно полезных признаков животных заводских линий и родственных группрус. // КиберЛенинка. — 2006.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Массовый и индивидуальный отбор в селекции растений и животных», расположенная по адресу: — https://ru.ruwiki.ru/wiki/Массовый_и_индивидуальный_отбор_в_селекции_растений_и_животных Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».