Изменения различных признаков и свойств у растений и животных дают материал для отбора.
Но, поскольку разнообразие признаков возникает под влиянием как наследственных различий, так и различий, вызываемых действием условий внешней среды на один и тот же генотип, селекционная практика уже в начале зарождения генетики пыталась установить их значение для отбора. Теоретически и экспериментально это сделал в 1903 г. датский генетик В. Иоганнсен. Из фасоли сорта Принцесса он отобрал самые тяжелые и самые легкие семена. Высеянные раздельно, они дали потомство, которое также отличалось по массе семян. Растения, выросшие из тяжелых семян, дали в среднем более тяжелые семена, чем растения из наиболее легких семян. Таким образом, отбор оказался результативным: на основе исходного сорта путем отбора удалось создать новые формы, различающиеся между собой по средней массе семян. В пределах каждой из них были растения как с тяжелыми, так и с легкими семенами.
Фасоль — строгий самоопылитель, поэтому при совместном произрастании отбиравшихся растений биологического засорения не происходило. Потомство одного гомозиготного самоопыляющегося растения В. Иоганнсен назвал чистой линией. Размножая отдельно потомства нескольких растений, он получил ряд чистых линий, значительно различающихся между собой по массе семян, средние значения которой колебались от 0,35 г у наиболее легкой линии до 0,65 г у самой тяжелой. В пределах каждой линии в течение шести лет отбирали наиболее тяжелые и самые легкие семена.
Оказалось, что при отборе тяжелых и легких семян в пределах линии средняя масса их в потомстве была практически одинаковой. Так, во втором поколении различия в средней массе легких и тяжелых семян в пределах родительской линии составили 0,25 г, а в потомстве эта разница исчезла: из легких семян выросли растения даже с несколько более тяжелыми семенами. Аналогичная картина наблюдалась и во всех других поколениях — отбор результатов не давал. На основании шестилетних опытов с 19 чистыми линиями фасоли В. Иоганнсен пришел к выводу о неэффективности отбора в чистых линиях.
Положительные результаты первого опыта с отбором тяжелых и легких семян из сорта Принцесса объяснялись тем, что этот сорт по исследуемому признаку имел наследственные различия, то есть был популяцией.
Популяцией в селекции называют группу особей, имеющих наследственные различия. Следовательно, результативность отбора определяется характером изменчивости того или иного признака или свойства. Отбор результативен в популяциях и неэффективен в чистых линиях. Изменчивость, наблюдаемая в чистой линии, носит модификационный характер, поскольку все потомство чистой линии имеет один и тот же генотип. Изменчивость же в популяции обусловлена разными генотипами, обеспечивающими результативность отбора.
Необходимо, однако, подчеркнуть относительный характер постоянства чистых линий. Под влиянием естественной гибридизации и мутаций они изменяются, и тогда отбор в них становится результативным. Следует также иметь в виду, что чистая линия может быть постоянной не по всем признакам. Гетерозиготность даже по одному какому-либо признаку уже создает возможность для действия отбора. Учитывая это, в практической селекции понятие «чистая линия» заменили понятием «линия».