Основными методами селекции являются отбор и гибридизация. Однако методом отбора нельзя получить организмы с новыми признаками и свойствами. Для создания новых форм и получения оптимальных сочетаний признаков в селекции используют гибридизацию и сопутствующее ей явление – гетерозис. Было замечено, что гибриды первого поколения обладают повышенной жизнеспособностью и продуктивностью по сравнению с обеими родительскими формами. Кроме того, при создании новых сортов растений широко используются полиплоидия (умножение числа наборов хромосом) и индуцированный мутагенез. Применение этих методов в селекции растений и микроорганизмов дает больше положительных результатов, чем в селекции животных. Рассмотрим их использование в селекции.
Несмотря на некоторые недостатки самоопыления, его часто применяют в селекции у перекрестноопыляемых растений. В первую очередь выводят гомозиготные линии с устойчивыми желательными признаками. Затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями. При этом в ряде случаев появляются высокоурожайные гибриды. Этот прием называется межлинейной гибридизацией, при использовании которого проявляется эффект гетерозиса, или гибридной силы. В этом случае первое гибридное поколение обладает высокой урожайностью и жизнеспособностью. Во втором поколении эффект гетерозиса, как правило, снижается. Генетические основы гетерозиса еще недостаточно изучены, но, нет сомнений, что положительный эффект обусловлен высокой гетерозиготностью гибридов, связанной с проявлением повышенной физиологической активности. Гетерозис так же успешно применяется в животноводстве и птицеводстве.
Наследственные изменения (мутации) свойственны всем организмам. Происходят они в хромосомах под влиянием внешней или внутренней среды. Мутации затрагивают строение и функции организма. Известны как резкие наследственные отклонения, так и небольшие мутационные изменения, встречающиеся гораздо чаще. Они не являются полезными для организма приспособительными изменениями, а, напротив, вредны и часто приводят к его гибели. Существует несколько типов мутаций по характеру изменения генотипа. Наиболее распространенными являются генные мутации, представляющие собой качественные изменения отдельных генов, ведущие к появлению новых свойств организма. Мутации, связанные с видимыми в микроскоп изменениями хромосом, называют хромосомными. К ним относятся: перемещение одной части хромосомы на другую, поворот участка хромосомы на 180°, а так же изменение числа хромосом.
Особым типом наследственных изменений является полиплоидия, выражающаяся в кратном увеличении числа хромосом. Большинство культурных растений, по сравнению с родственными дикими видами, полиплоидны. Полиплоидные растения отличаются более мощным ростом, размером семян и плодов. К ним относятся пшеница, картофель, некоторые сорта сахарной свеклы, садовая земляника и др.
В настоящее время в селекции разработаны и широко используются методы экспериментального получения полиплоидов.
Мутации, связанные с изменениями строения или числа хромосом, называются геномными. Если они происходят в половых клетках, то проявляются в поколении, развивающемся из этих клеток. Изменения, происходящие в соматических клетках, носят название соматических мутаций. У животных такие мутации не передаются по наследству, тогда как у растений при помощи отводков и прививок возможно сохранение возникшего изменения.
