Индивидуальный отбор

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. В сельском хо­зяйстве это число может колебаться от нескольких сотен до 2-3 тыс. растений (Г.В. Гуляев, Ю.Л. Гужов, 1987). В лесном хозяйстве такими родоначальными растениями могут стать плюсовые и другие ценные по каким-либо качествам деревья. Масштабы работы, как правило, ограничены материальными и финансовыми возможностями.

Основные принципы индивидуального отбора впервые были раз­работаны в 1856 г. Л. Вильмореном (Франция). Успешное практи­ческое использование этого метода было продемонстрировано в конце XIX века на Свалёфской селекционной станции (Швеция). После этого он стал применяться во многих селекционных учреждениях. Особенно после теоретического обоснования Иоганнсеном учения о генотипе и фенотипе и наследовании 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 (С. Larsen, 1956; Э. Ромедер, Г. Шенбах, 1962; И. Добринов, 1983 и др.).

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

2.3.1. Метод педигри

Педигри (от англ. pedigree) означает родословную, генеалогию. Этот метод используется в животноводстве 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.Г.В. Гуляев и Ю.Л. Гужов (1987)указывают на следующую схему метода педигри. Отбор элитных растений, как обычно, начинают во втором поколе­нии (F₂). Отобранные растения высевают индивидуально (линиями). В F₃ проводят жесткую браковку худших 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 (обычно это наступает в F₅ – F₆), растения внутри их объединяют и лучшие отобранные линии высевают для сравни­тельного испытания на соответствующих площадях.

2.3.2. Клоновый отбор

Индивидуальный отбор в селекции растений, размножаемых ве­гетативно, называется клоновым. Клон — это генетически однород­ное потомство одного вегетативно размножаемого (черенками, кор­нями, корневыми отпрысками, почками и другими частями) расте­ния. Кленовый 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 ис­кусственной или естественной гибридизации, или из популяции выбирают 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 (автовегетативно) или прививкой (гетеровегетативно). Все вегетативно размноженные потомства одного материнского дерева наследственно одинаковы (изогенные). Раз­личия между растениями одного клона обусловлены влиянием вне­шних условий, поэтому отбор внутри клона (за исключением мутантных особей) безрезультатен. Этот способ селекции успешно применен для тополей, ясеней, ильмовых и других пород.

2.3.3. Индивидуальный отбор у перекрестноопыляющихся растений

Вследствие постоянного переопыления и расщепления призна­ков сорта у перекрестноопыляющихся растений нельзя вывести пу­тем однократного индивидуального отбора. Поэтому в селекции таких растений применяют многократный или непрерывный (в каж­дом поколении) индивидуальный отбор. Эти виды отбора являются улучшающими и они широко используются в сельском хозяйстве. При этом имеют дело не с отдельными растениями, а с семьями. Семья — это потомство одного отобранного у перекрестноопылителей растения. Урожай семян растений одной семьи также высевают 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 селекции сельско­хозяйственных растений, а в последние десятилетия и лесных дре­весных пород, используют два основных варианта многократного индивидуального отбора: индивидуально-семейный и семейно-групповой.

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. Этот метод первоначально был применен при отборе перекрестноопыляющихся сельскохозяй­ственных культур. Его сущность описана Г.В. Гуляевым и др.(1987) и Ю.Л. Гужовым и др.(1991). Схема данного отбора представлена на рис. 2. . 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 лучшие растения опыляются пыльцой не всех испытуемых растений данной популяции, а только в пределах данной семьи, которая в целом показала хорошие качества. Конт­ролируемое переопыление лучших растений приводит к некоторой гомозиготизации материала, которая, с одной стороны, позволяет более эффективно вести отбор по отношению к аддитивным ген­ным эффектам, но с другой — вызывает частичную инцухт-депрессию, что следует учесть при дальнейшем испытании потомств.

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

Метод индивидуально-семейного отбора сочетает преимущества индивидуального 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.

Индивидуально-семейный отбор применяется и для древесных лесных пород (Э. Ромедер, Г. Шенбах, 1962; И. Добринов, 1983). В качестве примера можно рассмотреть, как он проводится Германии. В коренном исходном насаждении отбирают 60-100 деревьев. В семенной год собирают семена или плоды и высевают раздельно следующей весной. Как только растения в питомнике достигнут определенного размера, их пересаживают на делянки достаточных размеров для выращивания растений в течение всего срока испытания. Повторность делянок минимум трёхкратная. Срок испытания у разных пород может быть разным у березы и ольхи 15-20 лет и т. д. Исследуется рост, устойчивость, качество стволов и древесины и другие 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. Схема для этого вида отбора приведена на рис. 2. .

Семена каждого дерева высевают на одной из 100 опытных деля­нок с соответствующими повторностями. Это называется испыта­нием А. Оно продолжается 15-30 лет. В конце данного периода вновь устанавливают 10 лучших потомств и от каждого из них выбирают по 10 лучших деревьев. Собранные семена вновь высевают на 100 опыт­ных делянках с повторностями. Это испытание Б. Через 15-20 лет выявляют 10 лучших семейств и от каждого из них выбирают по два лучших дерева. От этих деревьев (всего 20) берут черенки для при­вивки. Привитые растения высаживают на плантацию таким обра­зом, чтобы близкородственные особи не росли рядом. При таком способе отбора идет сознательное сужение наследственных основ и может наблюдаться депрессия роста, вызываемая инцухтом. Если это будет замечено (для чего в испытании необходимо в качестве конт­роля использовать торговый семенной материал), испытания А и Б следует прекратить и довольствоваться достигнутым результатом.

Описанный способ очень длительный, однако, Мюнхенский ин­ститут семеноведения и селекции лесных культур в 1935 г. приступил к селекции ели этим способом. Первые результаты оказались, по данным Э. Ромедера и Г. Шенбаха (1962), обнадеживающими. В последующих сводках по селекции лесных древесных пород в Гер­мании (Н. Hattemer u. а., 1993) результаты опыта не упоминаются. Недостаток этой схемы, по-видимому, заключается и в том, что в конечном итоге рекомендуется на лесосеменной плантации исполь­зовать только 20 растений. Известно, что в последние годы это ко­личество уже не считается достаточным.

Семейно-групповой отбор производят по схеме на рис. 2. . Ее описание приведено в работах Г.В. Гуляева и др. (1987) и Ю. Гужоваи др. (1991). В популяции исходного материала отбирают лучшие растения. В соответствии с определенными физиологическими или морфологическими признаками (рост, прямизна ствола, характер ветвления, устойчивость к болезням и т. п.) их объединяют, соблю­дая при этом принцип индивидуального отбора. Создают несколь­ко групп (3-4 и более). Потомства лучших растений каждой группы семей размещают на изолированном участке. Внутри группы отбирают лучшие потомства, а остальные выбраковывают. Эти потомства переопыляются между собой в пределах данной группы.

Таким образом, вероятность близкородственного размножения уменьшается, а переопыление происходит в рамках сходных семей. Лучшие потомства каждой группы объединяют по принципу мас­сового отбора. Смеси из лучших потомств каждой группы испыты­вают и размножают. В ряде случаев в пределах группы отбор прово­дят дважды.

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

Этот вид отбора может применяться и к лесным древесным по­родам (И.Добринов.1983; L.Paule, 1989). Однако, как и индивиду­ально-семейный отбор, этот вид отбора является очень продолжи­тельным и для основных лесных пород требует 70-100 лет и более.

Можно отметить,что до последнего времени приоритетными 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 рекомендаций выясняются воп­росы, которые требуют уточнения и детализации. Особенного вни­мания требует вопрос о значении экологического происхождения семян. Считается, и на наш взгляд вполне справедливо, что при лесо-культурных мероприятиях необходимо учитывать этот параметр. Однако еще не хватает экспериментальных данных, которые с доста­точной полнотой оценивали 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 испытани­ем их потомств, чтобы достичь определенного эффекта.

Иногда встречается путаница в терминологии. Некоторые полага­ют, что отбор плюсовых деревьев и есть индивидуальный отбор, что, конечно, не совсем так. Все зависит от дальнейших схем селекции, а это могут быть и схемы индивидуального отбора (индивидуально-семейный и семейно-групповой), и схемы массового отбора (общий сбор семян с плюсовых деревьев без дальнейшего учета, с какого дерева собраны эти семена).

Таким образом, несмотря на то, что отбор как метод использует­ся очень давно, все еще остаются проблемы, которые требуют своего решения. Следует отметить также, что поставленные вопросы каса­лись главным образом основных лесообразующих пород, однако те же проблемы стоят и перед интродуцентами и перед другими хозяй­ственно важными древесными породами.

Рис. Схема семейно-группового отбора

Рис. 2. . Схема селекции семейств или отборных деревьев:

I - материнские деревья; II - потомства отдельных деревьев; III - испытание А (по 10 лучших деревьев из II); IV - испытание Б (по 10 лучших деревьев из А); V - семенная плантация (по 2 лучших дерева — а и b — из 10 лучших семей Б). (Э. Ромедер, Г. Шёнбах, 1962.)