Заняття № 39

Тема. Генетичні основи селекції організмів.

Мета: ознайомитись із завданнями селекції, основними методами селекції.

Література: л. 1 Загальна біологія: (підруч. Для учнів 10-11 кл серед. загальноосвіт.шк.) М. Є. Кучеренко, Ю.Г.Верес – К.: Генеза, 2000._ 464 с.: іл. §50.

План

1. Селекція як наука

2. Завдання сучасної селекції.

3. Поняття про сорт, породу, штам.

4. Основні методи селекції:

- штучний добір;

- гібридизація.

1. Селекція – наука про теоретичні основита методи створення нових і поліпшення вже існуючих сортів рослин, порід тварин, штамів мікроорга-нізмів. Теоретичною основою селекції є генетика та вчення про штучний добір.

2. Завдання сучасної селекції – це підвищення продуктивності існуючих, а також виведення нових, продуктивніших, сортів культурних рослин, порід свійських тварин, штамів мікроорганізмів, пристосованих до умов сучасного автоматизованого сільського господарства.

Особливе значення для успіху селекційної роботи має генетична різно-манітність вихідного матеріалу.

Сукупність генів(генофонд) існуючих порід свійських тварин, сортів рослин і штамів мікроорганізмів значно обмежена порівняно з вихідними предковими формами. Тому вчені шукають потрібні ознаки серед диких видів, які є резервом для проведення селекційної роботи.

3. Породою і сортом називають штучно створену людиною популяцію організмів, яка характеризується специфічним генофондом, спадково закріпленими морфологічними і фізіологічними ознаками, певним рівнем і характером продуктивності. Кожній породі чи сорту характерна певна норма реакції. Фенотип найповніше виявляється лише за певних умов, тому для кожного району з тими чи іншими кліматичними умовами, агротехнічними прийомами потрібні свої сорти та породи.

4. Основними методами селекції є штучний добір і гібридизація.

Добір буває масовий та індивідуальний. У рослинництві до перехресно-запилювальних рослин нерідко застосовують масовий добір. При такому доборі в посіві зберігаються рослини з бажаними якостями. Індивідуальний добір зводиться до виділення окремих особин і одержання від них потомства.

Успішність селекції залежить не тільки від форми штучного добору, але й від правильного підбору батьківських форм та застосування тієї чи іншої системи схрещування організмів.

Гібридизація – процес одержання гібридів, який ґрунтується на об’єднанні генетичного матеріалу різних клітин або організмів. Гібриди утворюються у результаті статевого процесу або з’єднанням нестатевих клітин.

Гібридизація може бути:

- у межах одного виду (внутрішньовидова );

- між особинами різних видів (міжвидова ).

- Внутрішньовидове схрещування буває спорідненим та неспорідненим.

Споріднене схрещування – інбридинг – це схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків. Залежно від ступеня спорідненості інбридинг може бути більш або менш тісним. Найтісніші форми спорід-неного схрещування спостерігаються у самозапильних рослин та самозап-лідних гермафродитних тварин.

Унаслідок спорідненого схрещування з кожним наступним поколінням підвищується гомозиготність гібридів. Біологічним наслідком спорідненого схрещування є ослаблення або навіть виродження нащадків, оскільки у таких гомозиготних організмів збільшується ймовірність фенотипного прояву летальних рецесивних алелей. Таким чином, інбридинг часто при-водить до появи організмів з спадковими аномаліями.

У селекції інбридинг застосовують для отримання чистих ліній.

Неспоріднене схрещування, абоаутбридинг – гібридизація організмів, які не мають тісних родинних зв’язків, тобто представників різних ліній, сортів, порід одного виду. Неспорідненими вважають особин, у яких немає спільних предків протягом попередніх шести поколінь. Аутбридинг застосовують для поєднання у потомствіцінних властивостей, притаманних різним лініям, породам чи сортам. При неспорідненому схрещуванні з кожним наступним поколінням підвищується гетерозиготність нащадків.

У разі неспорідненого схрещування часто спостерігається явище гете-розису, або «гібридної сили». Гетерозис – це явище, за якого перше покоління гібридів має підвищені життєздатність і продуктивність порівняно з вихідними формами. Це пояснюється тим, що у гетерозиготних форм сублетальні та летальні рецесивні гени переходять у гетерозиготний стан, завдяки чому їхня шкідлива дія не проявляється фенотипно. Крім того, в генотипі гібридних нащадків можуть поєднуватися сприятливі домінантні алелі обох батьків. Унаслідок цього може спостерігатися явище взаємодії неалельних домінантних генів. За даними біохімічних досліджень у гетерозисних форм часто спостерігається ширший набір ферментів та їхня підвищена активність порівняно з батьківськими організмами. Гетерозис певною мірою проявляється в першому поколінні гібридів, однак у наступних, його ефект слабшає і до восьмого покоління сходить нанівець.

Явище гетерозису широко застосовують у сільському господарстві, оскільки воно значно підвищує продуктивність. Ефект гетерозису добре виражений в овочевих культур (цибулі, помідорів, огірків, буряків тощо). У тваринництві схрещування між різними породами прискорює ріст і статеве дозрівання, поліпшує якість м’яса, молока тощо.

Віддалена гібридизація - схрещування особин, які належать до різних видів і навіть родів з метою поєднання у гібридів цінних спадкових ознак представників різних видів. За допомогою віддаленої гібридизації створено гібриди пшениці та пирію, пшениці з житом, малини та ожини тощо.

У тваринництві виведено значну кількість міжвидових гібридів. Добре відомий гібрид кобили та осла – мул, який відрізняється значною витри-валістю, фізичною силою та довшим терміном життя порівняно з батьків-ськими формами.

Щоправда, селекціонери часто стикаються з проблемою безпліддя між-видових гібридів, гамети яких звичайно не дозрівають. Навіть за умов однакової кількості хромосом у каріотипах батьківських форм хромосоми різних видів різняться за структурою і тому нездатні до кон’югації. Особливо ускладнюється хід мейозу за умов різного числа хромосом у каріотипах батьків.

Якщо безплідність у міжвидових рослинних гібридів. Ще можна подо-лати, то у тварин вирішити цю проблему значно складніше. Так, мули взагалі нездатні до розмноження.

Уперше методику подолання стерильності міжвидових гібридів у рослин розробив у 1924 році Г. Д. Карпеченко на прикладі гібрида капусти та редьки, який за своїм фенотипом займав проміжне місце між між відповід-ними фенотипами батьків. Створений міжвидовий гібрид виявився без-плідним, оскільки під час мейозу «капустяні» та «рідькові» хромосоми між собою на коньюговали. Тоді вчений подвоїв хромосомний набір гібрида. Унаслідок цього процес мейозу у такої поліплоїдної форми перебігав нормально: «капустяні» хромосоми конюговали з «капустяними», а «рідь-кові» - з «редьковими» і в кожну з гамет завжди потрапляло по одному гаплоїдному набору хромосом редьки та капусти.

Якщо рослинні міжвидові гібриди можна розмножувати вегетативно, то у хребетних тварин вегетативне розмноження неможливе. Розмножують складні міжвидові гібриди за допомогою методів клітинної інженерії.