Postęp we współczesnym rolnictwie, coraz częściej, idzie w parze z postępem w takich dziedzinach wiedzy jak genetyka, cytologia, fizjologia zwierząt, zoopatologia, biochemia, chemia, a nawet fizyka i matematyka. W hodowli zwierząt największe znaczenie ma pokarm. Podobnie jak wiele innych czynników, jest on modyfikowany przez człowieka. Stworzenie zwierzętom hodowlanym jak najbardziej komfortowych warunków bytowania, procentuje ich zwiększoną produktywnością. Hodowcy traktują genotyp zwierzęcia jak program, którym można tak pokierować, by osiągnąć zamierzony fenotyp, będący realizacją genotypu. To samo środowisko działa na zwierzęta o odmiennych genotypach w różny sposób. Środowisko wpływa na zwierzęta, przyczyniając się do powstania zmienności modyfikacyjnej. Od dłuższego czasu, człowiek starał się dopuścić do rozrodu tylko te zwierzęta, które dysponują zestawem cech, które są z jego punktu widzenia pożądane. Taki sposób postępowania nosi nazwę sztucznej selekcji, lub sztucznego doboru. Wynikiem sztucznej selekcji są zmiany w strukturze genetycznej populacji. Kierunek tych zmian określa hodowca, nie dopuszczając do rozrodu tych osobników, które posiadają cechy, które hodowca chce wyeliminować z populacji. Zwierzęta takie nie przystępują do rozrodu, zatem geny warunkujące niepożądane cechy zanikają. Wyrazem skuteczności sztucznej selekcji jest wzrost częstości korzystnych genotypów i spadek częstości genotypów niekorzystnych. Zwierzęta, które są dopuszczone do rozrodu stanowią tak zwane stado selekcyjne. Osobniki w obrębie tego stada mają, w porównaniu z innymi hodowanymi zwierzętami, lepsze fenotypy. W genetyce istnieje współczynnik h2, będący miarą statystyczną, określającą zgodność fenotypu, z genotypem. Jeśli zwierzęta są, pod względem genetycznym, bardzo podobne do siebie, to współczynnik h2 dla nich będzie miał niską wartość. Metody selekcji, stosowane w hodowli są bardzo różne. Ich dobór związany jest z potrzebami rynku i ekonomiką produkcji.

Stado musi podlegać co jakiś czas odnowie, która polega na wprowadzeniu zwierząt dysponujących lepszym genotypem. W ten sposób eliminuje się z populacji genotypy wybrakowane. W hodowli zwierząt stosuje się poligamię. Źle dobrana do rozrodu para, przynosi straty w hodowli. Selekcję można przeprowadzać na podstawie użytkowej, lub hodowlanej wartości zwierzęcia. Selekcja samic odbywa się na podstawie wartości użytkowej, a samców-na podstawie wartości hodowlanej.

Istnieją następujące metody selekcji:

  • Następcza: na poszczególne cechy oddziałuje się jedna po drugiej. Metoda ta jest skuteczna, lecz czasochłonna
  • Selekcja prowadzona niezależnie: oddziałuje się równocześnie na kilka kluczowych cech. Przy tej metodzie ogromne znaczenie ma dobór zestawu cech, na podstawie których wybiera się kandydatów do stada.
  • Selekcja wskaźnikowa: przy tej metodzie tworzy się indeksy selekcyjne, dodając do siebie oceny określające wybrane cechy zwierzęcia. Metoda ta charakteryzuje się dużą skutecznością, ponieważ eliminowane są braki.

Pomiędzy przodkiem a potomkiem występuje podobieństwo w prostej linii. Porównując dwa osobniki, określamy współczynnik R, który określa procentowy udział wspólnych, dla tych osobników, genów. Kojarzenie osobników spokrewnionych nie jest korzystne. Wiąże się z wprowadzeniem do zygoty pewnej ilości identycznych genów. Z tego względu, niedozwolone są małżeństwa pomiędzy blisko spokrewnionymi osobami. Jednak pomimo niekorzystnych skutków chowu wsobnego, bywa on stosowany w hodowli. Pozwala on, bowiem, na uzyskanie w dalszych pokoleniach podobieństwa genetycznego, co ma znaczenie, w przypadku użycia do reprodukcji wybitnego przodka.

Chów wsobny stosuje się także aby zmniejszyć stopień zmienności w obrębie stada. Zwiększa się w ten sposób konsolidację stada. Postępuje się tak z mieszańcami, u których występują dwie zmienności fenotypowe. Dzięki kojarzeniu krewniaczemu hodowca wyodrębnia typy, dysponujące zestawem najodpowiedniejszych cech użytkowych.

Chów wsobny można ponadto stosować w celu wyhodowania nowej rasy, lub grupy rasowej, ponieważ dzięki niemu zwierzęta mają większą zdolność do przekazywania użytecznych cech potomstwu. Dziedziczenie cech utrwala je. Jednak chów wsobny niesie za sobą wiele niekorzystnych skutków. Można je zminimalizować tak dobierając zwierzęta, by miały tylko jednego wspólnego przodka.

Osobniki prymitywne można wyeliminować za pomocą tak zwanego krzyżowania wypierającego. Polega to na zastąpieniu osobnika prymitywnego przedstawicielem obcej rasy. Krzyżowanie wypierające należy stosować przez kilka pokoleń, wówczas w sposób stopniowy wyeliminuje się niepożądane geny.

W celu stworzenia nowej rasy osobników lepiej przystosowanych do aktualnie panujących warunków stosuje się krzyżowanie rasotwórcze. Krzyżowanie rasotwórcze może polegać na skrzyżowaniu ze sobą kilku ras. Proces taki zajmuje dużo czasu. Obecnie, polscy naukowcy starają się wyhodować nową rasę długowełnistej owcy.

Naukowcy potrafią skrzyżować ze sobą nie tylko dwie różne rasy, lecz także dwa różne gatunki. Przykładem krzyżówki międzygatunkowej jest muł.

Stosowanie omówionych metod ma na celu uczynienie hodowli zwierząt bardziej wydajną, z czym wiąże się duża oszczędność w zakresie stosowanych materiałów oraz pracy ludzkiej.

ZNACZENIE GENETYKI W HODOWLI ROŚLIN

Hodowla roślina ma na celu polepszanie jakości roślin uprawnych oraz tworzenie nowych odmian. Jeśli zaniecha się pracy nad polepszeniem istniejących odmian, jakość materiału siewnego szybko się pogorszy. Wiąże się z tym spadek ilości plonów. Jest to tak zwana hodowla zachowawcza. Natomiast hodowla twórcza, polega na ciągłym tworzeniu nowych odmian, co jest najszybszym i najważniejszym czynnikiem zwiększającym plon.

Zabiegi pielęgnacyjne mają na celu wyeliminowanie, lub ograniczenie wpływu niekorzystnych dla roślin warunków. Jeśli rośliny pozbawi się takiej opieki, dają one niskie plony, w skrajnych wypadkach mogą obumierać. Ponadto, na obniżenie plonów ma wpływ błędne zmianowanie. Skutkuje ono także rozwijaniem się chorób płodozmianowych.

Środowisko oddziałuje na rośliny w sposób istotny, modyfikując poszczególne jej cechy. Badaniem wpływu czynników środowiskowych oraz genetycznych na wynik selekcji zajmował się na początku XX wieku genetyk Johansen. W swoim doświadczeniu, poddał nasiona fasoli selekcji, która opierała się na ich masie. Materiał który Johansen użył w doświadczeniu odznaczał się, w zakresie masy, dużą zmiennością. Johansen wybrał nasiona o małej i dużej masie, które następnie osobno zasadził. Nasiona o małej masie dawały fasolę, która produkowała mniejsze nasiona, niż to było w przypadku nasion o dużej masie. Doświadczenie wykazało, że masa jest cechą, która podlega dziedziczeniu. Opieranie selekcji na tej cesze jest celowe. W kolejnym doświadczeniu Johansen posadził osobno małe i duże nasiona, wytworzone przez jedną roślinę. Jednak w tym wypadku selekcja była nieskuteczna, ponieważ średnia masa nasion, wytworzonych przez fasolę wyrosłą z małych i dużych nasion, nie różniła się w sposób znaczący.

Potomstwo powstałe w wyniku samozapylenia tworzy tak zwaną linię czystą. W obrębie takiej linii, wszystkie osobniki są identyczne, pod względem genetycznym. Samozapłodnienie prowadzi więc do spadku częstości w występowaniu heterozygot. Aby prawidłowo zrozumieć wyniki doświadczenia Johansena trzeba poświęcić trochę uwagi skutkom samozapłodnienia. W pierwszym doświadczeniu Johansen wybrał z próby nasiona małe i duże. Nasiona małe różnią się pod względem genetycznym od nasion dużych, czyli populacja nasion małych i dużych była zróżnicowana genetycznie. Cecha warunkująca wielkość nasion została przekazana potomstwu, ponieważ była uwarunkowana genetycznie. W drugim doświadczeniu nasiona były pod względem genetycznym identyczne, ponieważ były wytworzone przez jedną roślinę. Różnice w wielkości nasion były spowodowane wpływem środowiska. Wniosek jaki wypływa z doświadczenia Johansena to nieskuteczność selekcji w obrębie linii czystej. Zmienność w obrębie populacji ma w tym przypadku podłoże środowiskowe i nie podlega dziedziczeniu.

Istotą krzyżowania jest kojarzenie dwóch osobników różnych pod względem genetycznym, w wyniku którego powstają mieszańce, dysponujące innym zestawem cech niż ich rodzice. Mieszańce takie dają możliwość stworzenia nowych odmian. Można krzyżować rośliny blisko ze sobą spokrewnione, a także należące do dwóch różnych odmian, populacji, gatunków, czy wręcz rodzajów. Krzyżowanie wewnątrzodmianowe najczęściej jest stosowane w przypadku roślin obcopylnych. Żeby było skuteczne, krzyżowaniu podlegają formy różniące się od siebie w istotny sposób. Formy samopylne krzyżowane są bardzo rzadko. Krzyżować można tylko niektóry rośliny, takie jak pszenica, lub żyto. Krzyżówki wykonuje się, aby uzyskać formy, które stanowiłyby kombinację form rodzicielskich i które mogłyby ponadto stanowić materiał hodowlany. Z krzyżowaniem ponadto wiąże się zjawisko heterozji. Dzięki krzyżowaniu zmienność roślin jest większa. Są one zatem przystosowane do wielu różnych środowisk. Ponadto, w wyniku krzyżowania uzyskujemy nowe kombinacje cech oraz genów.

Jeśli jakaś cecha jest wynikiem ekspresji tylko jednego genu, to środowisko wywiera na nią tylko niewielki wpływ. Dziedziczy się zgodnie z prawami Mendla, co ma bardzo duże znaczenie dla hodowców. Cechy, które są wynikiem ekspresji wielu genów dają dużą różnorodność w obrębie mieszańców, lecz powodują, że hodowla jest trudniejsza.