9 клас Біологія: Урок 14. Методи селекції рослин та тварин

Урок 14

Тема: Методи селекції рослин та тварин

1. Поняття про селекцію.

Селекція – наука про створення нових та поліпшення вже існуючих сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів. Наукові основи селекції заклав Ч. Дарвін. Завдяки селекції з приблизно 150 видів культурних рослин та 20 видів одомашнених тварин створені тисячі різноманітних порід і сортів. Слекція дозволяє створювати надзвичайні рослини. наприклад - такі...

Предметом селекції є вивчення у створених людиною умовах закономірностей зміни, розвитку, перетворення рослин, тварин та мікроорганізмів. За допомогою селекції розробляються способи впливу на культурні рослини й домашніх тварин. Це відбувається з метою зміни їхніх спадкових якостей у потрібному для людини напрямку.

Теоретичною базою селекції є генетика, еволюційне вчення. Використовуючи еволюційну теорію, закони спадковості та мінливості, вчення про чисті лінії й мутації, учені-селекціонери розробили різноманітні методи виведення сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів.

До основних методів селекції належать

- добір,

- гібридизація,

- поліплоїдія,

- експериментальний мутагенез,

- методи генетичної інженерії та ін.

Основними завданнями сучасної селекції є

- підвищення продуктивності сортів і порід, переведення їх на промислову основу

- створення порід, сортів і штамів, пристосованих до умов сучасного сільського господарства,

- забезпечення найповнішого виробництва харчових продуктів за найменших витрат

- вивчення різноманіття рослин, тварин та мікроорганізмів, що є об’єктом селекційної роботи

- аналіз закономірностей спадкової мінливості за гібридизації та мутаційного процесу

- дослідження ролі середовища у розвитку ознак та властивостей організму

- створення стійких до захворювань та кліматичних умов сортів рослин та порід тварин

Залежно від цілей селекцію проводять на

- Якість (смак, зовнішній вигляд, вміст білка та амінокислот тощо)

- Стійкість до хвороб, шкідників та несприятливих умов

- Урожайність рослин

- Плодючість та продуктивність у тварин

У селекції виділяють три основних розділи: селекція рослин, селекція тварин і селекція мікроорганізмів. Сьогодні ми більш детально роздивимося селекцію рослин та тварин. Але перш за все треба роздивитися такі поняття як сорт, порода та штам. Впевнена, ви неодноразово чули ці терміни, але наврядчи чітко розуміли, що вони означають.

Сорт рослин – група культурних рослин, які в результаті селекції отримали певний набір характеристик (корисних або декоративних), які відрізняють цю групу рослин від інших рослин того ж виду. Кожен сорт рослин має унікальну назву та зберігає свої властивості при багаторазовому вирощуванні.

Порода тварин – це сукупність особин у межах певного виду тварин, яко має генетично обумовлені стабільні характеристики (властивості та ознаки), що відрізняють її від інших сукупностей особин цього виду тварин, стійко передають їх потомкам та є результатом інтелектуальної, творчої діяльності людини. Тварини однієї породи схожі за типом будови тіла, продуктивністю, плодючістю, мастю. Це дає змогу відрізняти їх від таких іншої породи. У породі повинна бути достатня кількість тварин, інакше обмежується можливість застосування добору, що швидко призводить до вимушеного спорідненого парування і, як наслідок, до виродження породи. Крім високої продуктивності й чисельності, порода повинна бути досить поширеною. Це збільшує можливості для створення в ній різних типів, що сприяє її подальшому поліпшенню.

Штам мікроорганізмів – чиста культура певного виду мікроорганізмів, морфологічнії фізіологічні особливості якої добре вивчені. Штами можуть бути виділені зрізних джерел (ґрунту, води, харчових продуктів) або з одного джерела в різний час. Тому один і той самий вид бактерій, дріжджів, мікроскопічних грибів може мати велику кількість штамів, що відрізняються за рядом властивостей, наприклад за чутливістю до антибіотиків, здатністю до утворення токсинів, ферментів та інших чинників.

Запам'ятай! У порід, сортів та штамів усі ключові гени переведені у гомозиготний стан і розщеплення в ряду поколінь не відбувається.

2. Методи селекції рослин.

1) Масовий добір – застосовується в селекції перехреснозапильних рослин: жита, кукурудзи, соняшника тощо. При цьому виокремлюють групу рослин з цінними ознаками. В цьому випадку сортом є популяція, яка складається з гетерозиготних особин, і кожна насінина, навіть від материнської рослини, має унікальний генотип. За допомогою цього типу добору зберігаються та поліпшуються якості сорту, але результати добору є нестійкими через випадковість перехресного запилення.

2) Індивідуальний добір – є ефективним для самозапильних рослин: пшениці, ячменю, гороху тощо. За цього випадку нащадки зберігають ознаки батьківської форми, гомозиготні і є чистою лінією.

3) Інбридинг – застосовується при самозапиленні перехреснозапильних рослин, наприклад, для отримання чистих ліній. При цьому підбираються такі рослини, гібриди яких виявляють максимальний ефект гетерозису. Чисті лінії при цьому отримують протягом декількох років, зберігаючи суцвіття від потрапляння стороннього пилку.

4) Перехресне запилення самозапильних рослин – надає можливість поєднувати властивості різних сортів. У квіток рослин одного сорту видаляються пильники, поруч розміщують рослину іншого сорту і рослини двох сортів вкривають спільним ізолятом.

5) Отримання поліплоїдів. У рослин поліплоїди мають більшу масу та розміри. Багато культур є природними поліпоїдами: пшениця, картопля. Виведені сорти поліплоїдної гречки, цукрового буряку. Класичним методом отримання поліплоїдів є обробка проростків колхіцином – речовиною, що блокує утворення мікротрубочок веретена поділу під час мітозу. В клітинах подвоюється набір хромосом, клітини стають тетраплоїдними.

6) Віддалена гібридизація – схрещування рослин, що належать до різних видів. Однак віддвлені гібриди зазвичай стерильні, оскільки у них порушується мейоз і не утворюються статеві клітини. Втім, це можна подолати, застосовуючи поліплоїдні форми.

7) Використання соматичних мутацій – використовується до рослин, що розмножуються вегетативно. За допомогою такого типу розмноження можливо зберегти корисну соматичну мутацію. Властивості багатьох плодово-ягідних сортів рослин зберігаються тільки завдяки вегетативному розмноженню (суниця, малина, смородина тощо).

8) Експериментальний мутагенез – заснований на відкритті впливу різних видів опромінень для отримання мутацій, а також на використанні хімічних мутагенів. Мутагени дозволяють отримати широкий спектр різноманітних мутацій. На цей час у світі створено більше 1000 сортів, що походять від окремих мутантних рослин.

Особливостями селекції рослин є:

- Висока плодючість та чисельність нащадків

- Наявність самозапильних видів

- Здатність розмножуватися вегетативно

- Можливість штучно отримувати мутантні форми.

Найвідоміші досягнення українських вчених селекціонерів у рослинництві це:

- сорт яблук «Ренет Симеренка»

- нові сорти цукрового буряку

- сорт яблук «Антонівка», «Катірен», «Фенікс», «Ренет український»

- сорти соняшника «Салют», «Круглик»

- гібриди кукурудзи «Успіх» та «Партизанка»

- нові сорти картоплі, суданської трави та дині

3. Методи селекції тварин.

1) Внутрішньопорідне розведення – спрямоване на збереження та поліпшення породи. Для цього обирають найкращих плідників та відбраковують особини, що не відповідають вимогам (бонітування) породи. При цьому фіксують родоводи, екстер’єр та продуктивність тварин протягом багатьох поколінь.

2) Міжпородне схрещування – застосовують для створення нової породи.При цьому часто проводять близькоспоріднені схрещування, батьків схрещують з нащадками. Братів з сестрами – це допомагає отримати більшу кількість особин, які мають потрібні властивості. Інбридинг супроводжується постійним жорстким вибракування, зазвичай отримують одразу кілька ліній. Саме таким чином була виведена українська біла степова порода свиней – від самок місцевих порід і самців білої англійської породи.

3) Викоистання ефекту гетерозису (коли перше покоління нащадків перевершує за якісними ознаками батьків). Часто при міжпорідному схрещуванні гетерозисні тварини скоріше дозрівають та продукують більше м’яса або молока. Так, при схрещуванні двох порід м’ясних курей отримують гетерозисних бройлерів, при схрещуванні беркширської та дюрокджерської породи свиней отримують швидкостиглих особин з великою масою тіла та гарною якістю м’яса та сала.

4) Випробування за потомством – проводять для відбору самців, в яких протягом життя не виявляються деякі властивості (молочність та вміст жиру у биків, яйценосність у півнів тощо). Для цього плідників схрещують з кількома самками, оцінюють продуктивність та інші якості дочок, порівнюють їх з материнськими і з середніми за породою.

5) Штучне запліднення – використовують для отримання нащадків від кращих самців, статеві клітини можуть довго зберігатися за температури рідкого азоту і перевозитися на великі відстані.

6) За допомогою гормональної суперовуляції та трансплантації у корів можна збирати десятки ембріонів на рік, а потім імплантувати їх у матку інших корів. Ембріони також зберігаються за температури рідкого азоту. Це надає можливість у кілька разів збільшити кількість нащадків від видатних плідників.

7) Віддалена гібридизація, міжвидове схрещування – відоме здавна. Міжвидові гібриди тварин зазвичай стерильні внаслідок порушення мейозу. Найбільш відомим віддаленим гібридом є мул (гібрид кобили з віслюком). Іншим прикладом є архаромеринос (можуть пастися в горах як архари та мають гарну вовну як мериноси), гібриди ВРХ з дикими яками в Тибеті або зебу в Індії. За схрещування риби білуги та стерляді отримано високо плодючий гібрид бестер, при схрещування норки та тхора – тхонорик. Плодючим є гібрид карася та коропа.

Особливості селекції тварин:

- Для тварин властиве статеве розмноження , тому будь-яка порода є складною гетерозиготною системою

- Часто пізнє статеве дозрівання, зміна поколінь відбувається через декілька років

- Нащадки нечисленні

Так само плідною є робота селекціонерів, що створюють породи с/г та свійських тварин. Породами, створеними в Україні, є такі:

1) Велика рогата худоба: бура карпатська, волинська м’ясна, лебедиинська, сіра українська, українська червоно-ряба молочна, українська степова