Селекція (від лат. Selectio-вибір, відбір) — це наука про методи створення нових сортів рослин і порід тварин. За н. І. Вавилову, селекція — це еволюція, що спрямовується волею людини. Для успішної селекційної роботи враховують:
1) вихідне сортове і видове розмаїття рослин і тварин – об’єктів селекційної роботи,
2) мутації і роль середовища в прояві і розвитку досліджуваних ознак,
3) закономірності успадкування при гібридизації,
4) форми штучного відбору (масовий і індивідуальний).
На розробку нових методів селекційної роботи великий вплив справила генетика – теоретична база селекції. Селекційна робота в нашій країні проводиться в спеціальних господарствах, на дослідних станціях, в селекційних центрах, в племінних радгоспах. Зазвичай породу або сорт виводять для районів з певними кліматичними умовами, в яких їх генотип проявиться в найкращій формі.
Порода, сорт, штам — це популяції організмів, отриманих в результаті селекції. Вони характеризуються подібними спадковими особливостями і певними зовнішніми ознаками, спадково закріпленою продуктивністю. Наприклад, молочні породи великої рогатої худоби відрізняються величиною удою, відсотком жирності і вмістом білка в молоці. Але всі їх цінні властивості виявляються лише при хорошому утриманні, годуванні, а також в певних природних умовах.
Удосконалення існуючих форм тварин, рослин і корисних мікроорганізмів неможливе без знання вихідного матеріалу, без вивчення його походження та еволюції. Цим цілям відповідають роботи н. І. Вавилова щодо встановлення центрів походження культурних рослин в осередках найдавнішого землеробства, створення їх колекції і використання в якості вихідного матеріалу для виведення нових сортів. Він виділив вісім таких центрів:
Індійський – батьківщина рису, цукрової тростини, цитрусових;
Середньоазіатський – батьківщина гороху, бобів, м’якої пшениці;
Китайський – хлібних злаків, бобових;
Середземноморський – капусти, конюшини;
Абиссинский – кава, ячменю;
Переднеазиатский – пшениці, жита, плодових культур, дині;
Південномексиканський – бавовнику, кукурудзи, томатів, гарбуза, квасолі;
Південноамериканський – батьківщина картоплі, хінного дерева.
Ці центри особливо рясніють різноманіттям видів. Н. І. Вавилов зі своїми співробітниками зібрав з цих місць світову колекцію рослин, що володіють великим генотиповим різноманітністю. Ця колекція і тепер служить багатим вихідним матеріалом для схрещування і виведення цінних сортів, тобто.. Для селекційної роботи. При районуванні культурних рослин і розведенні домашніх тварин враховують закономірності, встановлені вавиловим (закон гомологічних рядів).
Таблиця центри походження культурних рослин (по н.і. Вавилову) (т. Л. Богданова. Біологія. Завдання і вправи. Посібник для вступників до вузів. М.,1991)
назва центру географічне положення батьківщина культурних рослин південноазіатський тропічний індія, індокитай, південний китай, о-ва південно-східної азії рис, цукрова тростина, огірок, баклажан, чорний перець, цитрусові та ін. (50% культурних рослин) східноазіатський центральний і східний китай, японія, корея, тайвань соя, просо, гречка, плодові та овочеві культури – слива, вишня, редька та ін. (20% культурних рослин) південно-західно-азіатський мала азія, середня азія, іран, афганістан, південно-західна індія пшениця, жито, бобові культури, льон, конопля, ріпа, морква, часник, виноград, абрикос, груша та ін. (14% культурних рослин) середземноморський країни по берегах середземного моря капуста, цукровий буряк, маслини, конюшина, сочевиця та інші кормові трави (11% культурних рослин) абиссинский абиссинское нагір’я африки тверда пшениця, ячмінь, кава, сорго, банани центрально-американський південна мексика кукурудза, довговолокнистий бавовник, какао, гарбуз, тютюн андійський (південноамериканський) південна америка вздовж західного узбережжя картопля, ананас, кокаїновий кущ, хінне дерево
Селекція мікроорганізмів. Продукти біосинтезу одноклітинних організмів з кожним роком все більш широко застосовують в різних галузях народного господарства, де використовується ферментативна діяльність грибів і бактерій: в хлібопеченні, пивоварінні, виноробстві, приготуванні багатьох молочних продуктів. У зв’язку з цим розвивається промислова мікробіологія і селекційна робота по виведенню нових штамів мікроорганізмів з підвищеною продуктивністю. Такі штами мають велике значення для виробництва кормового білка, ферментних і вітамінних кормових препаратів, що використовуються в тваринництві.
У пивоварній промисловості в даний час зерновий солод замінюють амілазами мікроорганізмів, при цьому смакові якості пива зберігаються. Застосування ферментних препаратів у виноробстві дозволяє прискорити дозрівання і поліпшити якість вин. Ферменти мікроорганізмів широко використовують в медицині і фармацевтичній промисловості. Цвілеві і променисті гриби, змінені методами селекції, виробляють в сотні разів більше антибіотиків в порівнянні з вихідними формами. Мікроорганізми застосовують в селекції і для виробництва бактеріальних добрив, амінокислот, вітамінів, стимуляторів росту і мікробіологічних засобів захисту рослин від шкідників і хвороб.
Зміст
енциклопедичний youtube
-
1 / 5
Спочатку в основі селекції лежав штучний відбір, коли людина відбирає рослини або тварин з цікавлять його ознаками. До xvi-xvii століть відбір відбувався несвідомо: тобто людина, наприклад, відбирав для посіву кращі, найбільші насіння пшениці, не замислюючись про те, що він змінює рослини в потрібному йому напрямку.
Тільки в останнє століття людина, ще не знаючи законів генетики, став використовувати відбір свідомо або цілеспрямовано, схрещуючи ті рослини, які задовольняли його найбільшою мірою.
Однак методом відбору людина не може отримати принципово нових властивостей у розводяться організмів, так як при відборі можна виділити тільки ті генотипи , які вже існують в популяції . Тому для отримання нових порід і сортів тварин і рослин застосовують гібридизацію , схрещуючи рослини з бажаними ознаками і в подальшому відбираючи з потомства ті особини, у яких корисні властивості виражені найбільш сильно. Наприклад, один сорт пшениці відрізняється міцним стовбуром і стійкий до вилягання, а сорт з тонкою соломиною не заражається стебловою іржею. При схрещуванні рослин з двох сортів в потомстві виникають різні комбінації ознак. Але відбирають саме ті рослини, які одночасно мають міцну соломину і не хворіють стебловий іржею. Так створюється новий сорт .
селекція і генетика
Селекція як наука оформилася лише в останні десятиліття. У минулому вона була більше мистецтвом, ніж наукою. Навички, знання і конкретний досвід, нерідко засекречений, були надбанням окремих господарств, переходячи від покоління до покоління. Тільки генію дарвіна вдалося узагальнити весь цей величезний і розрізнений досвід минулого, висунувши ідею природного і штучного відбору як основного фактора еволюції поряд зі спадковістю і мінливістю.
н. І. Вавилов. як будувати курс генетики, селекції та насінництва // яровизація. — 1939. — № 1 . — с. 131-135 .Загальні відомості
Теоретичною основою селекції є генетика, так як саме знання законів генетики дозволяє цілеспрямовано управляти появою мутацій , передбачати результати схрещування, правильно проводити відбір гібридів . В результаті застосування знань з генетики вдалося створити більше 10000 сортів пшениці на основі декількох вихідних диких сортів, отримати нові штами мікроорганізмів, що виділяють харчові білки, лікарські речовини, вітаміни і т.п.
До завдань сучасної селекції відноситься створення нових і поліпшення вже існуючих сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів.
Багаторічна селекційна робота дозволила вивести багато десятків порід домашніх курей, що відрізняються високою несучістю, великою вагою, яскравим забарвленням і т. П. А їх єдиний предок-банківська кура з південно-східної азії. На території росії не ростуть дикі представники роду агрус . Однак на основі виду агрус відхилений, що зустрічається на західній україні та кавказі, отримано понад 300Сортів, багато з яких прекрасно плодоносять в росії.
Видатний генетик і селекціонер академік м. В. Вавілов писав, що селекціонери повинні вивчати і враховувати у своїй роботі наступні основні фактори: вихідне сортове і видове розмаїття рослин і тварин; спадкову мінливість; роль середовища у розвитку та прояві потрібних селекціонеру ознак; закономірності успадкування при гібридизації ; форми штучного добору, спрямовані на виділення і закріплення необхідних ознак.
селекція рослин
Основні методи селекції взагалі і селекції рослин зокрема-відбір і гібридизація . Для перехресноопильних рослин застосовують масовий відбір особин з бажаними властивостями. В іншому випадку неможливо отримати матеріал для подальшого схрещування. Таким чином отримують, наприклад, нові сорти жита . Ці сорти не є генетично однорідними. Якщо ж бажано отримання чистої лінії-тобто генетично однорідного сорту, то застосовують індивідуальний відбір, при якому шляхом самозапилення отримують потомство від однієї єдиної особини з бажаними ознаками. Таким методом були отримані багато сортів пшениці, капусти, і т.п.
Для закріплення корисних спадкових властивостей необхідно підвищити гомозиготність нового сорту. Іноді для цього застосовують самозапилення перехресноопильних рослин. При цьому можуть фенотипічно проявитися несприятливі впливи рецесивних генів. Основна причина цього-перехід багатьох генів в гомозиготний стан. У будь-якого організму в генотипі поступово накопичуються несприятливі мутантні гени. Вони найчастіше рецесивні, і фенотипічно не проявляються. Але при самозапиленні вони переходять в гомозиготний стан, і виникає несприятлива спадкова зміна. У природі у самозапильних рослин рецесивні мутантні гени швидко переходять в гомозиготний стан, і такі рослини гинуть, вибраковуючись природним відбором.
Незважаючи на несприятливі наслідки самозапилення, його часто застосовують у перехресноопильних рослин для отримання гомозиготних («чистих») ліній з потрібними ознаками. Це призводить до зниження врожайності. Однак потім проводять перехресне запилення між різними самозапильних лініями і в результаті в ряді випадків отримують високоврожайні гібриди, що володіють потрібними селекціонеру властивостями. Це метод міжлінійної гібридизації, при якому часто спостерігається ефект гетерозису : гібриди першого покоління мають високу врожайність і стійкість до несприятливих впливів. Гетерозис характерний для гібридів першого покоління, які виходять при схрещуванні не тільки різних ліній, але і різних сортів і навіть видів. Ефект гетерозиготної (або гібридної) потужності буває сильним тільки в першому гібридному поколінні, а в наступних поколіннях поступово знижується. Основна причина гетерозису полягає в усуненні в гібридах шкідливого прояву накопичених рецесивних генів. Інша причина-об’єднання в гібридах домінантних генів батьківських особин і взаємне посилення їх ефектів.
У селекції рослин широко застосовується експериментальна поліплоїдія , так як поліплоїди відрізняються швидким ростом, великими розмірами і високою врожайністю. У сільськогосподарській практиці широко використовуються триплоїдний цукровий буряк , чотириплоїдний конюшина, жито і тверда пшениця, а також шестиплоїдна м’яка пшениця. Отримують штучні поліплоїди за допомогою хімічних речовин, які руйнують веретено поділу , в результаті чого подвоїлися хромосоми не можуть розійтися, залишаючись в одному ядрі. Одне з таких речовин-колхіцин . Застосування колхіцину для отримання штучних поліплоїдів є одним із прикладів штучного мутагенезу , що застосовується при селекції рослин.
Шляхом штучного мутагенезу і подальшого відбору мутантів були отримані нові високоврожайні сорти ячменю і пшениці. Цими ж методами вдалося отримати нові штами грибів , що виділяють в 20 разів більше антибіотиків, ніж вихідні форми. За останні 70 років виведено понад 2250 сортів сільськогосподарських рослин, створених за допомогою фізичного та хімічного мутагенезу. Це сорти рису, пшениці, ячменю, бавовни, ріпаку, соняшнику, грейпфрута, яблук, бананів, і багатьох інших рослин. З них 70% — безпосередньо мутанти і 30% — результат схрещування мутантів. Хімічний мутагенез використовується порівняно рідко, найчастіше використовуються гамма випромінювання (64%) і рентгенівське випромінювання (22%) .
При створенні нових сортів за допомогою штучного мутагенезу дослідники використовують закон гомологічних рядів н. І.вавилова. Організм, який отримав в результаті мутації нові властивості, називають мутантом . Більшість мутантів має знижену життєздатність і відсівається в процесі природного відбору. Для еволюції або селекції нових порід і сортів необхідні ті рідкісні особини, які мають сприятливі або нейтральні мутації.
До одного з досягнень сучасної генетики і селекції відноситься подолання безпліддя міжвидових гібридів. Вперше це вдалося зробити г. Д. Карпеченко при отриманні капустяно-редечного гібрида. В результаті віддаленої гібридизації було отримано нову культурну рослину-тритикале-гібрид пшениці з житом. Віддалена гібридизація широко застосовується в плодівництві.
селекція тварин
Особливості
Основні принципи селекції тварин не відрізняються від принципів селекції рослин. Однак селекція тварин має деякі особливості: для них характерно тільки статеве розмноження; в основному дуже рідкісна зміна поколінь (у більшості тварин через кілька років); кількість особин в потомстві невелика. Тому в селекційній роботі з тваринами важливого значення набуває аналіз сукупності зовнішніх ознак, або екстер’єру, характерного для тієї чи іншої породи.
Одомашнення
Одним з найважливіших досягнень людини на зорі його становлення і розвитку (10-12 тис.років тому) було створення постійного і досить надійного джерела продуктів харчування шляхом одомашнення диких тварин. Головним фактором одомашнення служить штучний відбір організмів, що відповідають вимогам людини. У домашніх тварин дуже розвинені окремі ознаки, часто непотрібні або навіть шкідливі для їх існування в природних умовах, але корисні для людини. Наприклад, здатність деяких порід курей давати більше 300 яєць на рік позбавлена біологічного сенсу, оскільки така кількість яєць курка не зможе висиджувати. Тому в природних умовах одомашнені форми існувати не можуть.
Одомашнення призвело до ослаблення дії стабілізуючого відбору, що різко підвищило рівень мінливості і розширило його спектр. При цьому одомашнення супроводжувалося відбором, спочатку несвідомим (відбір тих особин, які краще виглядали, мали більш спокійну вдачу, володіли іншими цінними для людини якостями), потім усвідомленим, або методичним. Широке використання методичного відбору спрямоване на формування у тварин певних якостей, що задовольняють людину.
Процес одомашнення нових тварин для задоволення потреб людини триває і в наш час. Наприклад, для отримання модної і високоякісної хутра створена нова галузь тваринництва-хутрове звірівництво.
відбір і типи схрещування
Відбір батьківських форм і типи схрещування тварин проводяться з урахуванням мети, поставленої селекціонером. Це може бути цілеспрямоване отримання певного екстер’єру, підвищення молочності, жирності молока, якості м’яса і т.д. Розводяться тварини оцінюються не тільки за зовнішніми ознаками, але і за походженням і якістю потомства. Тому необхідно добре знати їх родовід. У племінних господарствах при підборі виробників завжди ведеться облік родоводів, в яких оцінюються екстер’єрні особливості і продуктивність батьківських форм протягом ряду поколінь. За ознаками предків, особливо по материнській лінії, можна судити з відомою ймовірністю про генотип виробників.
У селекційній роботі з тваринами застосовують в основному два способи схрещування: аутбридинг і інбридинг.
Аутбридинг, або нерідке схрещування між особинами однієї породи або різних порід тварин, при подальшому строгому відборі призводить до підтримки корисних якостей і до посилення їх в ряду наступних поколінь.
При інбридингу в якості вихідних форм використовуються брати і сестри або батьки і потомство (батько-дочка, мати-син, двоюрідні брати-сестри і т.д.). Таке схрещування певною мірою аналогічно самозапилення у рослин, яке також призводить до підвищення гомозиготності і, як наслідок, до закріплення господарсько цінних ознак уНащадок. При цьому гомозиготизация по генам, контролюючим досліджуваний ознака, відбувається тим швидше, чим більш близькоспоріднене схрещування використовують при інбридингу. Однак гомозиготизація при інбридингу, як і у випадку рослин, веде до ослаблення тварин, знижує їх стійкість до впливу середовища, підвищує захворюваність. Щоб уникнути цього необхідно проводити суворий відбір особин, що володіють цінними господарськими ознаками.
У селекції інбридинг зазвичай є лише одним з етапів поліпшення породи. За ним слід схрещування різних міжлінійних гібридів, в результаті якого небажані рецесивні алелі переводяться в гетерозиготний стан і шкідливі наслідки близькоспорідненого схрещування помітно знижуються.
У домашніх тварин, як і у рослин, спостерігається явище гетерозису: при міжпородних або міжвидових схрещуваннях у гібридів першого покоління відбувається особливо потужний розвиток і підвищення життєздатності. Класичним прикладом прояву гетерозису є мул-гібрид кобили і осла . Це сильна, витривала тварина, яка може використовуватися в значно більш важких умовах, ніж батьківські форми.
Гетерозис широко застосовують в промисловому птахівництві (приклад-бройлерні курчата) і свинарстві, так як перше покоління гібридів безпосередньо використовують в господарських цілях.
Віддалена гібридизація. Віддалена гібридизація домашніх тварин менш ефективна, ніж рослин. Міжвидові гібриди тварин часто бувають безплідними. При цьому відновлення плодючості у тварин представляє більш складну задачу, оскільки отримання поліплоїдів на основі множення числа хромосом у них неможливо. Правда, в деяких випадках віддалена гібридизація супроводжується нормальним злиттям гамет, звичайним мейозом і подальшим розвитком зародка, що дозволило отримати деякі породи, що поєднують цінні ознаки обох використаних в гібридизації видів. Наприклад, в казахстані на основі гібридизації тонкорунних овець з диким гірським бараном архаром створена нова порода тонкорунних архаромериносів, які, як і архари, пасуться на високогірних пасовищах, недоступних для тонкорунних мериносів. Покращено породи місцевої великої рогатої худоби.
досягнення російських і білоруських селекціонерів-тваринників
Селекціонерами росії досягнуті значущі успіхи в створенні нових і поліпшенні існуючих порід тварин. Так, костромська порода великої рогатої худоби відрізняється високою молочною продуктивністю-понад 10 тис.кг молока на рік. Сибірський тип російської м’ясо-вовняної породи овець характеризується високою м’ясною і вовняною продуктивністю. Середня маса племінних баранів становить 110-130 кг, а середній настриг вовни в чистому волокні — 6-8 кг.великі досягнення є також в селекції свиней, коней, курей і багатьох інших тварин.
В результаті тривалої і цілеспрямованої селекційно-племінної роботи вченими і практиками білорусі виведений чорно-строкатий тип великої рогатої худоби. Корови цієї породи в хороших умовах годівлі та утримання забезпечують надої по 4-5 тис.кг молока жирністю 3,6 — 3,8% на рік. Генетичний же потенціал молочної продуктивності чорно-строкатої породи становить 6,0 — 7,5 тис.кг молока за лактацію. У господарствах білорусі налічується близько 300 тис.голів худоби такого типу.
Породи білоруських чорно-строкатих і великих білих свиней створені фахівцями селекційного центру белнії тваринництва. Такі породи свиней відрізняються тим, що тварини досягають живої маси 100 кг за 178-182 дні на контрольній відгодівлі при середньодобовому прирості понад 700 г, а приплід становить 9-12 поросят за опорос.
Різні кроси курей (наприклад, білорусь-9) характеризуються високою несучістю: за 72 тижні життя — 239-269 яєць при середній масі кожного 60 г, що відповідає показникам високопродуктивних кросів на міжнародних конкурсах.
- фрувірт к. Селекція кукурудзи, кормових буряків та інших коренеплодів, олійних рослин і кормових злаків. Додаток 9-е до праць з прикладної ботаніки, 1914
- фрувірт к. Селекція картоплі, земляної груші, льону, конопель, тютюну, хмелю, гречки і бобових рослин. Додаток 11-е до праць з прикладної ботаніки, 1914
- фрувірт к. Селекція колоніальних рослин, тобто цукрової тростини, рису, просових, кавового дерева, какао, померанцевих, бавовнику та інших волокнистих рослин, солодкої картоплі, маніока, земляного горіха, олійної пальми, маслини і кунжуту. Додаток 13-е до праць з прикладної ботаніки, 1915
- альошин е. П., альошин н. Е. Рис. Москва, 1993. 504 стор. 100
- краса в. Ф., джапарідзе т. Г., костомахін, н. М. Розведення сільськогосподарських тварин. — 5-е вид., перероб. І доп. М.: колос, 2005. — 424 с.
- висока врожайність;
- поживність рослин (наприклад, вміст білка в пшениці);
- покращений смак;
- стійкість культур до погодних умов;
- скоростиглість плодів;
- інтенсивність розвитку (наприклад, «чуйність» на добрива або полив).
- штучний відбір-вибір людиною найбільш цінних культур для селекції;
- гібридизація-процес отримання потомства від схрещування різних генетичних форм;
- штучний мутагенез — внесення змін в днк.
- внутрішньовидова або близькоспоріднена — інбридинг ;
- віддалена (міжвидова) — аутбридинг .
На відміну від селекції мікроорганізмів селекція рослин не оперує мільйонами і мільярдами особин і швидкість їх розмноження вимірюється не хвилинами і годинами, а місяцями і роками. Однак у порівнянні з селекцією тварин, де число нащадків одинично, селекція рослин знаходиться в більш вигідному становищі. Крім того, розрізняються і методичні підходи до селекції само — і перехресноопильних рослин, що розмножуються вегетативним і статевим шляхом, одно — і багаторічних рослин і т.д.
Основними методами селекції рослин є відбір і гібридизація. Для відбору необхідна наявність гетерогенності, тобто відмінностей, різноманітності у використовуваній групі особин. В іншому випадку відбір не має сенсу, він буде неефективний, тому спочатку здійснюється гібридизація , а потім після появи розщеплення-відбір.
У разі, якщо селекціонеру не вистачає природного розмаїття ознак, існуючого генофонду, він використовує штучний мутагенез (отримує генні, хромосомні або геномні мутації-поліплоїди), для маніпуляцій з окремими генами-генетичну інженерію, а для прискорення селекційного процесу-клітинну. Однак класичними методами селекції були і залишаються гібридизація і відбір.
Розрізняють дві основні форми штучного відбору: масовий і індивідуальний.
Масовий відбір — це виділення цілої групи особин, що володіють цінними ознаками. Найчастіше він використовується при роботі з перехресноопилюваними рослинами. У цьому випадку сорт не є гомозиготним. Це сорт-популяція, що володіє складною гетерозиготністю по багатьом генам, що забезпечує йому пластичність в складних умовах середовища і можливість прояву гетерозисного ефекту. Основною перевагою методу є те, що він дозволяє порівняно швидко і без великих витрат сил покращувати місцеві сорти, а недоліком-те, що не може контролюватися спадкова обумовленість відбираються ознак, в силу чого часто нестійкі результати відбору.
Схрещування, при якому батьківські форми відрізняються тільки по одній парі альтернативних ознак, називається моногібридним. Мендель до схрещування різних форм гороху проводив їх самозапилення. При схрещуванні белоцветкових горохів з такими ж белоцветковимі він отримував у всіх наступних поколіннях тільки белоцветковие. Аналогічна ситуація спостерігалася і в разі пурпурноцветкових. При схрещуванні ж горохів, що мають пурпурні квітки, з белоцветковимі рослинами все гібриди першого покоління р1 мали пурпурні квітки, але при їх самозапилення серед гібридів другого покоління р2 крім пурпурноцветкових рослин (три частини) з’являлися і белоцветковие (одна частина).
Схрещування, при якому батьківські форми відрізняються за двома парами альтернативних ознак (за двома парам алелів), називається дигібридним.
Проводячи схрещування гомозиготних батьківських форм, що мають жовті насіння з гладкою поверхнею і зелені насіння з зморшкуватою, мендель отримав всі рослини з жовтими гладкими насінням і зробив висновок, що ці ознаки є домінантними. У другому поколінні після самозапилення гібридів р1 він спостерігав наступне розщеплення: 315 жовтих гладких, 101 жовтих зморшкуватих, 108 зелених гладких і 32 зелених зморшкуватих. Використовуючи інші гомозиготні батьківські форми (жовті зморшкуваті і зелені гладкі), мендель отримав аналогічні результати і в першому, і в другому поколіннях гібридів, тобто розщеплення в другому поколінні відносно 9: 3: 3: 1.
При індивідуальному відборі отримують потомство від кожної рослини окремо при обов’язковому контролі успадкування цікавлять ознак. Він застосовується у самозапилювачів (пшениця, ячмінь). Результатом індивідуального відбору є збільшення числа гомозигот. Це пов’язано з тим, що при самозапиленні гомозигот будуть утворюватися тільки гомозиготи, а половина нащадків самозапилених гетерозигот також будуть гомозиготами. При індивідуальному відборі формуються чисті лінії. Чисті лінії-цеГрупа особин, що є нащадками однієї гомозиготної самозапиленої особини. Вони володіють максимальним ступенем гомозиготності. Однак абсолютно гомозиготних особин практично не буває, так як безперервно відбувається мутаційний процес, що порушує гомозиготність. Крім того, навіть найсуворіші самозапилювачі іноді можуть перезапилюватися перехресно. Це підвищує їх пристосованість до умов і виживаність, оскільки народу зі штучним відбором на всі органічні форми діє і природний.
Природний відбір відіграє важливу роль в селекції, так як при проведенні штучного відбору селекціонер не може уникнути того, щоб селекційний матеріал не піддавався впливу умов зовнішнього середовища. Більш того, селекціонерами часто залучається і природний відбір для відбору форм, найбільш пристосованих до умов зростання-вологості, температури, стійкості до природних шкідників і хвороб.
Так як одним з методів селекції є гібридизація, то велику роль відіграє вибір типу схрещувань, тобто система схрещувань.
Системи схрещування можуть бути розділені на два основних типи: близькоспоріднене (інбридинг-розведення в собі) і схрещування між нерідними формами (аутбридинг-нерідне розведення). Якщо примусове самозапилення призводить до гомозиготизації, то неспоріднені схрещування-до гетерозиготизації нащадків від цих схрещувань.
Інбридинг, тобто примусове самозапилення перехресноопильних форм, крім прогресуючої з кожним поколінням ступеня гомозиготності, призводить і до розпаду, розкладання вихідної форми на ряд чистих ліній. Такі чисті лінії будуть мати знижену життєздатність, що, мабуть, пов’язано з переходом з генетичного вантажу в гомозиготний стан всіх рецесивних мутацій, які в.основному є шкідливими.
Чисті лінії, отримані в результаті інбридингу, мають різні властивості. У них різні ознаки проявляються по-різному. Крім того, різна і ступінь зниження життєздатності. Якщо ці чисті лінії схрещувати між собою, то, як правило, спостерігається ефект гетерозису.
Гетерозис-явище підвищеної життєздатності, врожайності, плодючості гібридів першого покоління, що перевищують за цими параметрами обох батьків. Вже з другого покоління гетерозисний ефект згасає. Генетичні основи гетерозису не мають однозначного тлумачення, але передбачається, що гетерозис пов’язаний з високим рівнем гетерозиготності у гібридів чистих ліній (міжлінійні гібриди). Виробництво чистолінійного матеріалу кукурудзи з використанням так званої цитоплазматичної чоловічої стерильності було широко вивчено і поставлено на промислову основу в сша. Її використання виключало необхідність каструвати квітки, видаляти пильовики, так як чоловічі квітки рослин, використовувані в якості жіночих, були стерильні.
Різні чисті лінії мають різну комбінаційної здатністю, тобто дають неоднаковий рівень гетерозису при схрещуваннях один з одним. Тому, створивши велику кількість чистих ліній, експериментально визначають найкращі комбінації схрещувань, які потім використовуються у виробництві.
Віддалена гібридизація-це схрещування рослин, що відносяться до різних видів. Віддалені гібриди, як правило, стерильні, що пов’язано з вмістом в геномі різних хромосом, які в мейозі не кон’югують. В результаті цього формуються стерильні гамети. Для усунення даної причини в 1924 р радянським вченим г.д. Карпеченко було запропоновано використовувати подвоєння числа хромосом у віддалених гібридів, яке призводить до утворення амфідиплоїдів.
Таким методом крім тритикале були отримані багато цінних віддалені гібриди, зокрема багаторічні пшенично-пирійні гібриди та ін. У таких гібридів в клітинах міститься повний диплоїдний набір хромосом одного і іншого батька, тому хромосоми кожного з батьків кон’югують один з одним і мейоз проходить нормально. Шляхом схрещування з подальшим подвоєнням числа хромосом терну і аличі вдалося повторити еволюцію-зробити ресинтез виду сливи домашньої.
Подібна гібридизація дозволяє повністю поєднати в одному вигляді не тільки хромосоми, але і властивості вихідних видів. Наприклад, тритикале поєднує багато якостей пшениці (високі хлібопекарські якості) і жита (високий вміст незамінної амінокислоти лізину, а також здатність рости на бідних піщаних грунтах).
Це один із прикладів використання в селекції поліплоїдії, точніше алоплоїдії. Ще більш широко використовується автополиплоидия. Наприклад, в білорусі обробляється тетраплоїдне жито, виведені сорти поліплоїдних овочевих культур, гречки, цукрових буряків. Всі ці форми мають більш високою врожайністю в порівнянні з вихідними формами, цукристістю (буряк), вмістом вітамінів та інших поживних речовин. Багато культур являють собою природні поліплоїди (пшениця, картопля і д.р.).
Виведення нових високопродуктивних сортів рослин відіграє найважливішу роль у підвищенні врожайності та забезпеченні населення продовольством. У багатьох країнах світу йде» зелена революція » — різка інтенсифікація сільськогосподарського виробництва за рахунок виведення нових сортів рослин інтенсивного типу. У нашій країні також отримані цінні сорти багатьох сільськогосподарських культур.
При використанні нових методів селекції отримані нові сорти рослин. Так, академіком м.в. Цициним шляхом віддаленої гібридизації пшениці з пирієм і подальшої поліплоїдизації виведені багаторічні пшениці. Такими ж методами отримані перспективні сорти нової зернової культури тритикале. Для селекції вегетативно розмножуються рослин використовуються соматичні мутації (вони використовувалися і і.в. Мічуріним, але він називав їх нирковими варіаціями). Широке застосування отримали багато методів і. В. Мічуріна після їх генетичного осмислення, хоча деякі з них теоретично так і не розроблені. Великі успіхи досягнуті у використанні результатів мутаційної селекції у виведенні нових сортів зернових, бавовнику і кормових культур. Однак найбільший внесок у всі вирощувані сорти внесли зразки колекції світового генофонду культурних рослин, зібрані н.і. Вавіловим і його учнями.
Селекція-наука про поліпшення окремих якостей тварин і рослин, необхідних людині, а також про виведення нових сортів рослин, порід тварин, штамів мікроорганізмів. Для створення культурних сортів використовують методи селекції рослин.
Селекція
Більшість рослин, які сучасне людство вживає в їжу, є продуктом селекції (картопля, томат, кукурудза, пшениця). Протягом декількох століть люди культивували дикі рослини, переходячи від збиральництва до землеробства.
Напрямками селекції є:
Рис. 1. Порівняння дикої та сільськогосподарської кукурудзи.
Селекція вирішила проблеми з нестачею їжі і продовжує розвиватися, впроваджуючи методи генної інженерії. Селекціонери не тільки покращують смак і підвищують поживність рослин, але і роблять їх корисними, насиченими вітамінами і хімічними елементами, важливими для метаболізму.
Для успішної селекції необхідно розуміти закономірності успадкування ознак, особливості впливу середовища, морфологічну будову і способи розмноження культивованих рослин.
Методи
Основними методами селекції є:
Топ-4 статті які читають разом з цією
Штучний відбір включає в себе два види-індивідуальний (по генотипу) і масовий (по фенотипу). У першому випадку важливі конкретні якості рослин, у другому — відбирають найбільш пристосовані особини.
Гібридизація буває двох видів:
Класичні методи селекції рослин описані в таблиці.
Метод
Суть
Приклади
Індивідуальний відбір
Проводять по відношенню до самозапильних рослин. Виведення одиничних особин з потрібними якостями і отримання від них поліпшеного потомства
Пшениця, ячмінь, горох
Масовий відбір
Проводять по відношенню до перекрестноопиляемим рослинам. Рослини схрещуються масово. З отриманого потомства відбирають кращі екземпляри і знову проводять схрещування. Може повторюватися до тих пір, поки не будуть виведені потрібні якості рослин
Соняшник
Інбридинг
Відбувається при самозапиленні перехресноопильних рослин. В результаті отримують чисті (гомозиготні) лінії, щоб закріпити отриманий ознака. Спостерігається зниження життєздатності (інбредна депресія), тому що. Нащадки поступово переходять в гомозиготний рецесивний стан
Сорти груш, яблунь
Аутбридинг
Схрещуються різні види, нащадки зазвичай стерильні, тому що при схрещуванні порушується мейоз, не утворюються гамети. У першому поколінні спостерігається ефект гетерозису-перевага нащадків над батьківськими формами за рахунок утворення гетерозиготних генів. Чим віддаленіше в спорідненості батьки, тим яскравіше проявляється гетерозис
Гібриди пшениці і жита (тритикале), смородини і агрусу (йошта)
Мутагенез
Піддають рослини іонізуючому, лазерному випромінюванню, хімічному або біологічному впливу, в результаті чого виникають мутації. Найчастіше таким способом виробляють стійкість до захворювань і шкідників. Метод удосконалила генна інженерія-потрібний ген можна «включити» або» вимкнути » вручну без втрати інших корисних ознак
Сорти пшениці
Рис. 2. Приклади гібридів.
Невдалий досвід селекції-борщівник сосновського. Рослина культивувалася як корм для худоби. Однак згодом з’ясувалося, що новий борщівник легко проникає в екосистеми, витісняючи природні рослини, а також містить речовини, що підвищують чутливість до ультрафіолету. Потрапивши на шкіру, сік викликає опік на сонці.
Селекція — відбір і створення нових сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів з потрібними людині властивостями.
Породи тварин, сорти рослин, штами мікроорганізмів — це сукупності особин, створені людиною і володіють якими-небудь цінними для нього якостями. Теоретичною основою селекції є генетика.
Основні методи селекції
Відбір
У селекції діє природний і штучний відбір. Штучний відбір буває несвідомим і методичним. несвідомий відбір полягає в збереженні людиною кращих особин для розведення і вживанні в їжу гірших без свідомого наміру вивести більш досконалу породу або сорт. методичний відбір усвідомлено спрямований на виведення нового сорту або породи з бажаними якостями. у процесі селекції поряд зі штучним відбором не припиняє своєї дії і природний відбір, який підвищує пристосовність організмів до умов навколишнього середовища.
порівняльна характеристика природного і штучного відбору показники природний відбір штучний відбір вихідний матеріал для добору індивідуальні ознаки організмів відбирає фактор умови середовища (жива і нежива природа) людина шлях сприятливих змін залишаються, накопичуються, передаються у спадок відбираються, стають продуктивними шлях несприятливих змін знищуються в боротьбі за существание відбираються, бракуються, знищуються спрямованість дії відбір ознак, корисних особини, популяції, виду відбір ознак, корисних людині результат відбору нові види нові сорти рослин, породи тварин, штами мікроорганізмів форми відбору рушійний, стабілізуючий, дизруптивний масовий, індивідуальний, несвідомий (стихійний), методичний (свідомий)
Масовий відбір — виділення з вихідного матеріалу цілої групи особин з бажаними ознаками і отримання від них потомства.
Індивідуальний відбір-виділення окремих особин з бажаними ознаками і отримання від них потомства.
Масовий відбір частіше застосовують в селекції рослин, а індивідуальний — в селекції тварин, що пов’язано з особливостями розмноження рослин і тварин.
Гібридизація
Методом відбору не можна отримати нові генотипи. Для створення нових сприятливих комбінацій ознак (генотипів) застосовують гібридизацію. Розрізняють внутрішньовидову і міжвидову (віддалену) гібридизацію.
Внутрішньовидова гібридизація — схрещування особин одного виду. Застосовують близькоспоріднене схрещування і схрещування неспоріднених особин.
Близькоспоріднене схрещування (інбридинг) (наприклад, самозапилення у рослин) веде до підвищення гомозиготності, що, з одного боку, сприяє закріпленню спадкових властивостей, але з іншого — веде до зниження життєздатності, продуктивності і виродження. схрещування неспоріднених особин (аутбридинг) дозволяє отримати гетерозисні гібриди. Якщо спочатку вивести гомозиготні лінії, закріпивши бажані ознаки, а потім провести перехресне запилення між різними самозапильних лініями, то в результаті в ряді випадків з’являються високоврожайні гібриди. Явище підвищеної врожайності і життєздатності у гібридів першого покоління, отриманих при схрещуванні батьків чистих ліній, називається гетерозисом . Основна причина ефекту гетерозису-відсутність прояву шкідливих рецесивних алелів в гетерозиготному стані. Однак вже з другого покоління ефект гетерозису швидко знижується.
Міжвидова (віддалена) гібридизація — схрещування різних видів.
Використовується для отримання гібридів, що поєднують цінні властивості батьківських форм (тритикале — гібрид пшениці і жита, мул — гібрид кобили з ослом, лошак — гібрид коня з ослицею). Зазвичай віддалені гібриди безплідні, так як хромосоми батьківських видів відрізняються настільки, що неможливий процес кон’югації, в результаті чого порушується мейоз. Подолати безпліддя у віддалених гібридів рослин вдається за допомогою поліплоїдії. Відновлення плодючості у гібридів тварин більш складне завдання, так як отримання поліплоїдів у тварин неможливо.
Поліплоїдія
Поліплоїдія — збільшення числа хромосомних наборів.
Поліплоїдія дозволяє уникнути безпліддя міжвидових гібридів. Крім того, багато поліплоїдні сорти культурних рослин (пшениця, картопля) мають більш високу врожайність, ніж споріднені диплоїдні види. В основі явища поліплоїдії лежать три причини: подвоєння хромосом в неподільних клітинах, злиття соматичних клітин або їх ядер, порушення процесу мейозу з утворенням гамет з нерідукованним (подвійним) набором хромосом. Штучно поліплоїдію викликають обробкою насіння або проростків рослин колхіцином. Колхіцин руйнує нитки веретена поділу і перешкоджає розбіжності гомологічних хромосом в процесі мейозу.
Індукований мутагенез
У природних умовах частота виникнення мутацій порівняно невелика. Тому в селекції використовується індукований (штучно викликаний) мутагенез-вплив на організм в умовах експерименту будь-яким мутагенним фактором для виникнення мутації з метою вивчення впливу фактора на живий організм або отримання нової ознаки. Мутації носять ненаправлений характер, тому селекціонер сам відбирає організми з новими корисними властивостями.
Клітинна і генна інженерія
Біотехнологія — методи і прийоми отримання корисних для людини продуктів і явищ за допомогою живих організмів (бактерій, дріжджів та ін.). Біотехнологія відкриває нові можливості для селекції. Її основні напрямки: мікробіологічний синтез, генна і клітинна інженерія.
Мікробіологічний синтез-використання мікроорганізмів для отримання білків, ферментів, органічних кислот, лікарських препаратів та інших речовин. Завдяки селекції вдалося вивести мікроорганізми, які виробляють потрібні людині речовини в кількостях, в десятки, сотні і тисячі разів перевищують потреби самих мікроорганізмів. За допомогою мікроорганізмів отримують лізин (амінокислоту, що не утворюється в організмі тварин; її додають в рослинну їжу), органічні кислоти (оцтову, лимонну, молочну та ін.), вітаміни, антибіотики і т. Д.
Клітинна інженерія-вирощування клітин поза організмом на спеціальних поживних середовищах, де вони ростуть і розмножуються, утворюючи культуру тканини. З клітин тварин не можна виростити організм, а з рослинних клітин можна. Так отримують і розмножують цінні сорти рослин. Клітинна інженерія дозволяє проводити гібридизацію (злиття) як статевих, так і соматичних клітин. Гібридизація статевих клітин дозволяє проводити запліднення» в пробірці » і імплантацію заплідненої яйцеклітини в материнський організм. Гібридизація соматичних клітин робить можливим створення нових сортів рослин, що володіють корисними ознаками і стійких доНесприятливих факторів зовнішнього середовища.
Генна інженерія-штучна перебудова геному. Дозволяє вбудовувати в геном організму одного виду гени іншого виду. Так, ввівши в генотип кишкової палички відповідний ген людини, отримують гормон інсулін. В даний час людство вступило в епоху конструювання генотипів клітин.
Селекція рослин, тварин і мікроорганізмів
Селекція рослин для селекціонера дуже важливо знати властивості вихідного матеріалу, використовуваного в селекції. У цьому плані дуже важливі два досягнення вітчизняного селекціонера н.і. Вавилова: закон гомологічних рядів у спадковій мінливості і вчення про центри походження культурних рослин.
Закон гомологічних рядів у спадковій мінливості: види і пологи, генетично близькі (пов’язані один з одним єдністю походження), характеризуються подібними рядами в спадковій мінливості. Так, наприклад, у м’якої і твердої пшениці і ячменю існують остисті, короткоості і безості колосся. Знаючи спадкові зміни у одного виду, можна передбачити знаходження подібних змін у споріднених видів і пологів, що використовується в селекції. Чим ближче між собою види і пологи, тим більше схожість в мінливості їх ознак. Н. І. Вавиловим закон був сформульований стосовно рослин, а пізніше підтверджений для тварин і мікроорганізмів.
У селекції рослин найбільш широко використовуються такі методи, як масовий відбір, внутрішньовидова гібридизація, віддалена гібридизація, поліплоїдія.
Великий внесок у селекцію плодових рослин вніс вітчизняний селекціонер і.в. Мічурін. На основі методів міжсортової і міжвидової гібридизації, відбору і впливу умовами середовища їм були створені багато сортів плодових культур. Завдяки його роботам багато південні сорти плодових культур вдалося поширити в середній смузі нашої країни.
Багато сортів культурних рослин є поліплоїдними. Такі деякі сорти пшениці, жита, конюшини, картоплі, буряка і т.д. Поєднання віддаленої гібридизації з подальшим отриманням поліплоїдних форм дозволило подолати безпліддя віддалених гібридів. В результаті багаторічних робіт н.в. Цицина і його співробітників були отримані гібриди пирію і пшениці, пшениці та жита (тритикале).
До найбільш важливих досягнень селекції рослин слід віднести створення великої кількості високопродуктивних сортів сільськогосподарських рослин.
Селекція тварин
Як і культурні рослини, домашні тварини мають диких предків. Процес перетворення диких тварин в домашніх називають одомашненням (доместикацією) . Майже всі домашні тварини відносяться до вищих хребетних тварин-птахів і ссавців.
У селекції тварин найбільш широко використовуються такі методи, як індивідуальний відбір, внутрішньовидова гібридизація (споріднене і нерідне схрещування) і віддалена (міжвидова) гібридизація .
Використання індивідуального відбору пов’язано з статевим розмноженням тварин, коли отримати відразу багато нащадків важко. У зв’язку з цим селекціонеру важливо визначити спадкові ознаки самців, які безпосередньо у них не проявляються (жирномолочность, несучість). Тому оцінка тварин може бути здійснена за їх родоводом і за якістю їх потомства. Має певне значення також облік екстер’єру, тобто сукупності зовнішніх ознак тварини. Підбір виробників в тваринництві особливо актуальний в зв’язку із застосуванням в даний час штучного осіменіння, що дозволяє отримати від одного організму значне число нащадків. Родинне схрещування веде до гомозиготності і найчастіше супроводжується зменшенням стійкості тварин до несприятливих факторів середовища, зниженням плодючості і т.п. Для усунення несприятливих наслідків використовують нерідне схрещування різних ліній і порід. На основі міжпородного схрещування були створені високопродуктивні сільськогосподарські тварини (зокрема м. Ф. Іванов створив високопродуктивну породу свиней біла українська, породу овець асканійська рамбульє). Нерідке схрещування супроводжується гетерозисом, сутність якого полягає в тому, що гібриди першого покоління мають підвищену життєздатність і посилений розвиток. Прикладом ефективного використання гетерозису служить виведення гібридних курчат (бройлерне виробництво).
Віддалена (міжвидова) гібридизація тварин призводить до безпліддя гібридів. Але завдяки прояву гетерозису широко використовується людиною. Серед досягнень по віддаленій гібридизації тварин слід відзначити мула-гібрида кобили з ослом, бестера — гібрида білуги і стерляді, продуктивного гібрида коропа і карася, гібридів великої рогатої худоби з яками і зебу, віддалених гібридів свиней і т.д.
Селекція мікроорганізмів
До мікроорганізмів відносяться прокаріоти — бактерії, синьо-зелені водорості; еукаріоти — гриби, мікроскопічні водорості, найпростіші.
У селекції мікроорганізмів найбільш широко використовуються індукований мутагенез і подальший відбір груп генетично ідентичних клітин (клонів), методи клітинної і генної інженерії .
Діяльність мікроорганізмів використовують у промисловості, сільському господарстві, медицині. Ферментативну активність мікроорганізмів (грибів і бактерій) використовують у виробництві молочних продуктів, хлібопеченні, виноробстві та ін. За допомогою мікроорганізмів отримують амінокислоти, білки, ферменти, спирти, полісахариди, антибіотики, вітаміни, гормони, інтерферон та ін.
Виведені штами бактерій, здатні руйнувати нафтопродукти, що дозволить використовувати їх для очищення навколишнього середовища. Ведуться роботи з перенесення генетичного матеріалу азотфіксуючих мікроорганізмів в геном грунтових бактерій, які цими генами не володіють, а також безпосередньо в геном рослин. Це дозволить позбутися від необхідності виробляти величезну кількість азотних добрив.
