Селекция растений и животных на ЕГЭ по биологии, разбор темы

Фото: Acabashi / Wikimedia Commons. Лицензия: CC BY-SA 4.0.

На кухонном столе лежит пакет муки, по нему крупно напечатано «высший сорт». Старший брат, которому летом сдавать биологию, вертит пакет и спрашивает у отчима, какая пшеница считается высшей. «Да никакая, это про муку», отвечает тот, не отрываясь от плиты, и в целом он прав, потому что на пакете речь о помоле: такую муку мелют из середины зерна, без оболочек, и о самой пшенице надпись ничего не сообщает.

Сорт в биологии означает другое: группу растений, которую создал человек и которая передает свои признаки потомству. На экзамене брату это слово попадется рядом с породой и штаммом, и у всех трех история начинается одинаково, с того, что кто-то отложил на семена лучшее зерно, оставил на племя лучшего теленка или пересеял самую продуктивную плесень. Пшеница из этого пакета появилась около восьми тысяч лет назад, а ее предки попали в руки земледельцев еще раньше.

Обугленный колос из Шулавери Гора

У дикой пшеницы созревший колос рассыпается сам, и зерна падают в землю без чьей-либо помощи, и дикому растению так удобнее. Земледельцу с серпом удобнее наоборот, потому что колос, который держится до жатвы, целиком попадает в сноп, а осыпавшийся остается лежать в поле. Никто из первых земледельцев ничего специально не выбирал. Срезали то, что стояло, сеяли собранное, и через много поколений в посевах преобладали неосыпающиеся колосья. Так шла доместикация, и шла она массовым отбором: в сноп попадало то, что устояло, а что вырастет из каждого отдельного колоса, никто не проверял.

Где именно все это случилось с мягкой пшеницей, уточняют до сих пор. В апреле 2026 года в журнале Национальной академии наук США вышла работа группы Наны Русишвили из Национального музея Грузии. На двух неолитических поселениях, Гадачрили Гора и Шулавери Гора, исследователи узнали мягкую пшеницу по зернам и обломкам стержня колоса, а радиоуглеродный анализ зерен дал примерно 5900–5750 годы до нашей эры. По их оценке, мягкая пшеница возникла около 8 тысяч лет назад на юго-востоке нынешней Грузии, хотя слово «вероятно» в выводах стоит.

Чуть западнее, в Западной Грузии, росла своя пленчатая пшеница, зандури, которую еще называют пшеницей Тимофеева. Ее устойчивость к ржавчине понадобилась далеко от Кавказа, при создании австралийских и американских сортов.

Сорок две хромосомы

В клетках мягкой пшеницы 42 хромосомы. Такое число получилось из скрещивания. Домашняя пшеница с 28 хромосомами однажды опылилась с диким злаком эгилопсом Тауша, у которого их 14, и гибрид унес от родителей по половине, 14 и 7, всего 21. Потом набор удвоился до 42. Третьего предка, эгилопса, в 1944 году назвал японский генетик Хитоси Кихара, и его фамилия еще встретится ниже, в истории про арбуз.

Задолго до Кихары, 4 июня 1920 года, Вавилов выступил в Саратове с докладом о законе гомологических рядов. Через шесть лет вышла его книга о центрах происхождения культурных растений. Пшеницу Вавилов отнес к юго-западноазиатскому центру, а в него входит и Закавказье, так что находки из Шулавери Гора легли на его карту почти точно, спустя век. Картофель по той же схеме пришел из Южной Америки, кукуруза из Центральной, рис из тропической Азии. В списке Вавилова картофель и кукуруза стоят рядом, оба пришли из Нового Света, и разводит их только граница между Южной и Центральной Америкой.

Фасоль Иогансена

Массовый отбор хорошо работает у ржи и других перекрестноопылителей, где каждое растение получает пыльцу от соседей. У самоопылителей картина другая, и в 1903 году Иогансен показал ее на фасоли. Он брал семена из одной чистой линии, потомства одного самоопыленного растения, и раз за разом отбирал самые крупные и самые мелкие. Потомство от этого не менялось, крупные и мелкие семена давали одинаковых наследников. Разница появлялась, когда сравнивали разные линии между собой. Селекционеры самоопылителей с тех пор сеют семена каждого отобранного растения отдельной делянкой и сравнивают делянки между собой, такой отбор называют индивидуальным.

Отсюда до современного селекционера с его журналами и делянками расстояние небольшое. Павел Лукьяненко получил Ленинскую премию в 1959 году за кубанские озимые пшеницы, выведенные скрещиванием и отбором. У одного родителя берут зимостойкость, у другого урожай, и потом годами ищут среди потомков редкие растения, где то и другое оказалось вместе.

Раскрытый боб фасоли со зрелыми семенами
Фото: Josef Schlaghecken / Wikimedia Commons. Лицензия: CC BY-SA 4.0.

Колхицин, редька и капуста

В 1888 году Римпау скрестил пшеницу с рожью. Гибрид вышел почти бесплодным, и всходили только те редкие семена, у которых набор хромосом удвоился сам по себе.

Карпеченко в 1927 году описал тот же путь на других растениях. Он взял редьку и капусту, у обеих по 18 хромосом, и получил гибрид с девятью хромосомами от каждого родителя. Такой гибрид был бесплоден, а растение с удвоенным набором, 36 хромосом, стало плодовитым и дало семена. Карпеченко рассчитывал на капусту с корнеплодом редьки, а вышли листья редьки и корень капусты, так что на огород гибрид не попал, а в учебники попал как пример возвращенной плодовитости.

С 1937 года удвоение уже не ждут. Колхицин, алкалоид безвременника, мешает хромосомам разойтись при делении клетки, и набор удваивается. Только с этим приемом плодовитые тритикале стали получать массово. Твердая пшеница с 28 хромосомами скрещивается с рожью, у которой 14, гибрид получает 21 хромосому (14 от пшеницы и 7 от ржи) и семян не дает, а после колхицина у него 42 хромосомы и нормальное потомство. По подсчетам ФАО, в 2014 году тритикале собрали 17,1 млн тонн в 37 странах.

Кихара в 1939 году взялся за арбуз. Обычный арбуз несет 22 хромосомы. Колхицином обрабатывают точку роста, и тетраплоидом с 44 хромосомами становится примерно одно растение из ста. Тетраплоид берут матерью, обычный диплоид отцом, и из семян вырастает триплоид с 33 хромосомами. Семена в его плодах не созревают, от них остаются белые оболочки, которые и находят в бессемянном арбузе. Самому триплоиду для завязывания плодов нужна пыльца, поэтому на поле рядом сажают диплоидные опылители, около трети растений.

Разрезанный бессемянный арбуз с красной мякотью
Фото: Scott Ehardt / Wikimedia Commons. Статус: общественное достояние, передано автором.
МетодЧто делает с наследственностьюПример из статьиЧто важно помнить
Массовый отборОтбирает лучших по внешнему виду, родословную не проверяетНеосыпающиеся колосья у первых земледельцев, рожьЛучше всего работает у перекрестноопылителей, отбор ведут из года в год
Индивидуальный отборОценивает потомство каждого растения отдельно, сравнивает линииЧистые линии фасоли у Иогансена, 1903Внутри чистой линии отбор ничего не меняет, работает выбор между линиями
Испытание по потомствуОценивает генотип производителя по признакам его потомковБык и удой его дочерей, около 5 летПрименяют к производителям с большим потомством, например к быкам при искусственном осеменении
Анализ ДНКОценивает генотип напрямую, без ожидания потомстваГеномная оценка телят с конца 2000-хУскоряет отбор, сам признак не меняет
ИнбридингПовышает гомозиготность, рецессивные аллели проявляютсяОслабленные родительские линии кукурузыРастения мельчают, зато линии становятся однородными
АутбридингСкрещивает неродственных особей одного вида, соединяет достоинства пород и сортовПомеси двух пород скотаСнижает риск проявления вредных рецессивных аллелей
Межлинейная гибридизацияСкрещивает две инбредные линии, при удачном подборе гибрид превосходит родителей по отдельным признакам (гетерозис)Гибридная кукуруза, у пшеницы меньше 1% полей Великобритании по данным 2021 годаПри пересеве семенами гетерозис ослабевает из-за расщепления
Отдаленная гибридизацияСоединяет наборы хромосом разных видов, гибрид часто бесплоденПшеница и рожь (21 хромосома), редька и капуста (9 + 9), мул (63)У растений плодовитость возвращает удвоение набора, мул остается бесплодным
ПолиплоидияУвеличивает число наборов хромосом, возвращает гибридам пары в мейозеТритикале 42, арбуз 44 и 33, Карпеченко 36Триплоиды почти не дают семян, отсюда бессемянный арбуз
МутагенезРезко увеличивает число мутаций, полезные находит отборОблученный Капелли, сорт Кресо 1974Без последующего отбора сорта не получится, а Кресо понадобилось еще и скрещивание

Основные методы по элементу о селекции навигатора ФИПИ для ЕГЭ 2026 года.

Норин 10 и облученный Капелли

В 1935 году в японской префектуре Иватэ Гондзиро Инадзука зарегистрировал сорт Норин 10. Ростом он был от 60 сантиметров до метра с небольшим, когда старые сорта вытягивались примерно до 150. Короткий стебель не полегает даже при обильной азотной подкормке, и удобрение уходит в зерно. После 1945 года американец Сесил Салмон собрал в Японии 16 сортов, в том числе Норин 10. Семена уехали в штат Вашингтон, оттуда к Норману Борлаугу в Мексику, и Борлауг в 1970 году получил Нобелевскую премию мира.

Итальянская история шла параллельно и другим путем. Местная твердая пшеница Капелли вырастала до 130–180 сантиметров и полегала. В центре Казачча под Римом с 1958 года изучали, как радиация действует на растения, и среди облученного Капелли нашелся низкорослый мутант. Его скрестили с линией из мексиканской программы Борлауга, и в 1974 году в реестр внесли сорт Кресо со стеблем 70–80 сантиметров. К 1982 году Кресо занимал больше четверти площадей твердой пшеницы Италии, а в 1980–1990-х давал больше половины ее урожая.

Метелки на семенном поле

На кукурузных полях, где выращивают гибридные семена, у материнских рядов обрывают метелки. Пыльцу для них дают отцовские ряды, и в початках завязываются семена гибрида первого поколения.

Мужские соцветия кукурузы — метёлки на верхушках стеблей
Фото: Knowledge and philosophy / Wikimedia Commons. Лицензия: CC BY-SA 4.0.

Родительские линии перед этим долго ослабляют близкородственным скрещиванием, инбридингом. Вредные рецессивные аллели оказываются у них в двойной дозе, растения мельчают. Зато две такие линии, скрещенные между собой, дают гибрид гетерозиготный и ровный, как по линейке, и в школьном объяснении его вредный рецессивный аллель прикрыт доминантным от второго родителя. Этот перевес гибрида над родителями и есть гетерозис, у кукурузы он прибавляет к урожаю 30% и больше, у пшеницы обычно около 10–15%.

Почему тогда, по данным британского Эрлем-института за 2021 год, гибриды занимали в Великобритании меньше 1% пшеничных полей? Ответ сидит в самом цветке. Пшеница опыляет себя сама, ее пыльца тяжелая и живет недолго, и чтобы на семенном поле получить гибрид, приходится бороться с этим на каждом колосе, отчего семена выходят дорогими. Фермер к тому же платит за них каждую осень заново: стоит пересеять собственный урожай, как в следующем поколении начинается расщепление и прибавка тает. Картофель или яблоню выручает то, что их размножают клубнями и прививкой, а при таком размножении мейоз не участвует, и удачное сочетание признаков переходит от растения к растению годами.

Полиплоидия в учебниках стоит рядом с гетерозисом. У тритикале 42 хромосомы вместо 21 у его бесплодного предшественника, а гибрид кукурузы с семенного поля несет столько же хромосом, сколько каждая из родительских линий, и сила у него берется из сочетания аллелей.

Бык, куры и мул

Быка-производителя проверяют по потомству, по удою его дочерей. Дочери должны родиться, подрасти, отелиться и отдоить сезон, на все уходит около пяти лет, и все это время бык ждет оценки. С конца 2000-х в странах с развитым молочным скотоводством перешли на геномную оценку: теленка генотипируют вскоре после рождения.

Насколько далеко уводит направленный отбор, видно по курам. В исследовании Альбертского университета, опубликованном в 2014 году, на одном и том же корме вырастили три группы птиц. Две контрольные линии поддерживали без направленного отбора с 1957 и 1978 годов, третьей был коммерческий бройлерный кросс образца 2005 года. К 42 дням птица 2005 года весила примерно впятеро больше птицы 1957-го и тратила почти вдвое меньше корма на килограмм прироста.

С отдаленной гибридизацией у животных сложнее. У лошади 64 хромосомы, у осла 62, у мула 63, и мул бесплоден. Удвоение набора, которое выручило Карпеченко, здесь не поможет: удвоить набор у млекопитающих нельзя, лишний полный набор хромосом, как правило, несовместим с развитием зародыша. При этом казахский архаромеринос выведен от гибридов дикого архара с мериносами, и гибриды эти были плодовиты с самого начала, бесплодие преодолевать не пришлось. Где проходит граница близости видов, за которой гибрид уже бесплоден, школьный курс не говорит.

Если здесь хочется получить правило и успокоиться, это раздражение понятно. Честного ответа в учебнике нет, и экзамен его тоже не требует.

Мул с закреплённым на спине вьючным седлом
Фото: Montanabw / Wikimedia Commons. Лицензия: CC BY-SA 3.0.

Что спрашивают в заданиях 7 и 8

Брату с пакетом муки достанется вариант из 28 заданий на 57 первичных баллов, и на все дадут 235 минут. По проекту спецификации 2027 года селекция вместе с биотехнологией вписана в описание заданий 7 и 8, двух последних в блоке «Клетка и организм», и за каждое можно получить до 2 баллов. В седьмом из нескольких утверждений, иногда с рисунком, нужно выбрать верные, в восьмом без всякого рисунка расставить этапы по порядку. Во второй части своего задания у селекции нет, хотя задание 26, где общую биологию применяют к незнакомой ситуации, вполне может взять сюжет про пересеянный гибрид. Анализирующее скрещивание, на котором держится проверка чистых линий, стоит в задании 4 рядом с моно- и дигибридным.

Для восьмого задания тритикале и арбуз удобны тем, что у каждого шага есть свое число хромосом: у тритикале 21 до колхицина и 42 после, у арбуза 22, 44 и 33 по ходу дела. Кто держит в голове эти числа, тот не поставит обработку колхицином после появления плодовитого растения.

В навигаторе ФИПИ к экзамену 2022 года раздел о селекции умещался в задачи селекции, вклад Вавилова, методы выведения сортов, пород и штаммов и значение генетики. В навигаторе 2026 года к этому добавились, в частности, доместикация, этапы комбинационной селекции, испытание производителей по потомству и отбор по генотипу через анализ ДНК, а из фамилий там по-прежнему один Вавилов. К теме приложены шесть учебников, все для 10 класса, и пять заданий открытого банка.

Тренажер по селекции

Тренировочные задания в формате линий 7 и 8: в последовательности важен порядок цифр, в множественном выборе порядок не важен.

Тренировочное задание 1 · последовательность

Установите последовательность этапов получения тритикале.

  1. обработка гибрида колхицином
  2. скрещивание твердой пшеницы с рожью
  3. получение бесплодного гибрида с 21 хромосомой
  4. появление растения с 42 хромосомами, которое дает зерно
Ответ 2314. Сначала скрещивание, затем бесплодный гибрид (14 хромосом пшеницы и 7 ржи не находят пар в мейозе), затем колхицин удваивает набор, и растение с 42 хромосомами становится плодовитым.
Тренировочное задание 2 · последовательность

Установите последовательность получения бессемянного арбуза.

  1. выращивание триплоида рядом с диплоидными опылителями
  2. получение тетраплоида с 44 хромосомами
  3. обработка точки роста проростка колхицином
  4. скрещивание тетраплоида (материнское растение) с обычным диплоидом
Ответ 3241. Колхицин дает тетраплоид (44), его скрещивают с диплоидом (22), из семян вырастает триплоид (33). Три набора в мейозе поровну не делятся, поэтому семена не созревают, а для завязывания плодов нужна пыльца соседних диплоидов.
Тренировочное задание 3 · последовательность

Установите последовательность получения гетерозисного гибрида кукурузы.

  1. скрещивание двух инбредных линий
  2. многократное самоопыление родительских растений
  3. посев гибридных семян первого поколения
  4. получение гомозиготных ослабленных линий
Ответ 2413. Инбридинг дает гомозиготные линии, которые слабеют, их скрещивание дает гетерозиготный однородный гибрид. Семена этого гибрида при пересеве дадут расщепление, поэтому гибридные семена покупают заново.
Тренировочное задание 4 · множественный выбор

Выберите три метода, позволяющих получать новые мутации, объединять геномы разных видов или увеличивать число наборов хромосом.

  1. мутагенез
  2. испытание производителей по потомству
  3. массовый отбор
  4. отдаленная гибридизация
  5. инбридинг
  6. полиплоидия
Ответ 146. Мутагенез добавляет новые мутации, отдаленная гибридизация соединяет наборы разных видов, полиплоидия меняет число наборов. Отбор и испытание по потомству выбирают из уже имеющегося, а инбридинг повышает гомозиготность, но сам по себе не создает новых аллелей и не увеличивает число наборов хромосом.
Тренировочное задание 5 · множественный выбор

Выберите три верных утверждения о гетерозисе.

  1. возникает за счет удвоения числа хромосом
  2. сильнее всего выражен в первом поколении гибридов
  3. закрепляется массовым отбором
  4. при пересеве семян гибрида ослабевает из-за расщепления
  5. характерен только для отдаленных гибридов
  6. используется при получении гибридной кукурузы
Ответ 246. Гетерозис связан с гетерозиготностью гибрида, а не с числом наборов. Семенами его не закрепить, при пересеве идет расщепление. Проявляется он и при скрещивании линий или пород одного вида.
Задания открытого банка ФИПИ, которые навигатор 2026 года прикладывает к теме «Селекция»: 15E311, D181D7, B31EAC, F7B520, C83CD2. Их удобно решить после этого тренажера.

Куда двигаться дальше

Путаются наборы хромосом

Если 21, 42 и 33 пока не складываются в голове, сначала стоит отработать счет хромосом и наборов: разбор задания 3 ЕГЭ по биологии.

Непонятны расщепление и анализирующее скрещивание

Почему гибрид не повторяется в семенах и как проверяют производителя, держится на генетике: генетика и сложные темы биологии.

Хочется видеть весь объем экзамена

Где селекция стоит среди остальных тем и сколько всего придется повторить: сколько нужно выучить для ЕГЭ по биологии. Если удобнее пройти биологию по плану и с преподавателем, на classicum.ru можно записаться на курс по биологии: занятия онлайн, группы небольшие, первая встреча с методистом бесплатная.

Частые вопросы про селекцию на ЕГЭ

Откуда в теме взялось слово «штамм» и как его объяснять?

Для бактерий и грибов вместо сорта и породы говорят «штамм», а лучший пример дает история пенициллина: в 1943 году в Пеории плесень с заплесневелой дыни, купленной на рынке, дала больше пенициллина, чем прежние культуры. Генетик Милислав Демерец облучал ее споры рентгеном и отбирал самых продуктивных мутантов.

Нужно ли учить Мичурина?

В элементе навигатора ФИПИ 2026 года о селекции фамилии Мичурина нет. Мичуринские методы ментора и посредника встречаются в старых учебниках и сборниках, так что пара строк о них не помешает, но начинать лучше с методов из перечня ФИПИ.

Чем аутбридинг отличается от гетерозиса?

Аутбридингом называют способ, неродственное скрещивание внутри вида, которым годами собирают в стаде или на поле достоинства разных пород и сортов. Гетерозисом называют эффект, превосходство гибридов над родителями по отдельным признакам. Ради гетерозиса нередко скрещивают специально подобранные чистые линии, но проявляется он и у помесей двух пород.

Если мул бесплоден, почему его так ценили?

В муле сошлись сила лошади и выносливость осла, и в упряжке, и под вьюком его ценили выше обоих родителей. Передать это сочетание потомству он не может, так что каждого мула приходится получать заново, скрещивая кобылу с ослом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Related Posts