Селекція

.

Селекція — наука про методи створення нових та вдосконалення вже існуючих штамів мікроорганізмів, сортів рослин та порід тварин з цінними ознаками та властивостями.

В основі селекції лежать спадкова мінливість організмів та штучний добір. Для проведення селекції людина створює штучні популяції організмів, що мають спільні корисні ознаки. Такі популяції у рослин називаються сортами, у тварин — породами. Клон клітини мікроорганізмів, що володіє певними властивостями, називається штамом.

Сорти, породи і штами не здатні до ефективного існування в дикій природі, їх підтримує людина. При втраті такої підтримки ці штучні популяції можуть втрачати свої корисні властивості.

​

​

Основними методами селекції є:

• Відбір;
• Гібридизація;
• Мутагенез;
• Поліплоїдії;
• Клітинна інженерія;
• Генна інженерія

Методи селекції

Штучний добір — історично перший метод селекції. Він полягає у відборі особин, що володіють потрібними людині властивостями і подальшому розмноженні цих особин. Таким чином з покоління в покоління корисні властивості проявляються яскравіше і вдосконалюються.

Існує декілька форм штучного добору. Масовий добір — процес відбирання цілих груп організмів з потрібними властивостями. Основним недоліком цього методу є неможливість виключення впливу модифікаційної мінливості на формування ознак фенотипу. Окрім цього,

подібні фенотипово особини можуть суттєво різнитися між собою за генотипом. Це дозволяє швидко вивести породу або сорт за рахунок високої кількості гетерозигот у потомстві від ряду перших схрещувань. Генетична різноманітність особин при масовому доборі залишається доволі високою.

При індивідуальному доборі здійснюється відбір не цілих груп, а конкретних особин з потрібною ознакою. Це дозволяє виключити вплив модифікаційної мінливості. Аналізуючи потомство кожної особини окремо, можна з більшою точністю визначити, є певна ознака результатом реалізації генотипу чи на її формування вплинули умови, не пов’язані із спадковістю. Індивідуальний добір застосовують для отримання чистих ліній організмів.

Штучний добір також поділяють за способом відбору носіїв ознак. При негативному доборі усуваються особини з небажаними ознаками, при позитивному — виділяються особини з бажаними. Модальний добір спрямований на підтримання на сталому рівні корисних характеристик породи або сорту.

Гібридизація — метод селекції, що полягає в отриманні організмів з потрібними властивостями шляхом постановки системи схрещувань. Як правило, утворювати гібриди здатні особини, що належать до одного виду, тому їх гібридизація називається внутрішньовидовою.

Форми гібридизації

�

Форми гібридизації

Близькоспоріднене схрещування (інбридинг) використовується для виведення чистих ліній особин. Така гібридизація призводить до гомозиготизації популяції, в результаті чого проявляються несприятливі рецесивні ознаки. Виникає інбредна депресія — зниження життєздатності та продуктивності у особин в результаті тривалого інбридингу.

Неспоріднене схрещування (аутбридинг) проводиться між особинами з різних ліній. Аутбридинг дозволяє комбінувати цінні ознаки різних порід або сортів. Оскільки за цього виду схрещування шкідливі алелі переходять у гетерозиготний стан, у гібридів першого покоління спостерігається значне підвищення життєздатності.

Таке явище називається гібридною силою, або гетерозисом.

Гетерозис

Явище гетерозису полягає у вищій життєздатності та продуктивності гібридів першого покоління порівняно зі схрещуваними батьківськими формами. Саме відкриття гетерозису визначило нову категорію селекції  –  створені високопродуктивних тварин і рослин. Існують такі гіпотези, що пояснюють явище гетерозису:

 –   гіпотеза домінування припускає, що в першому поколінні число домінантних генів, отриманих від батьків, подвоюється, і це сприятливо діє на потомство;

 –     гіпотеза наддомінування визнає, що гетерозиготний стан (Aa) дає перевагу над гомозиготним (АА);

 –    гіпотеза компенсаційного комплексу генів припускає сприятливу дію мутацій у разі схрещування з нормальними гомозиготними рецесивними особинами.

Етапи одержання гетерозисних гібридів включають:

 –   багаторазове самозапилення рослин і отримання інбредних ліній, гомозиготних за переважною кількістю генів;

 –   оцінка отриманих видів за їхньою здатністю до гетерозису;

 –  отримання гібридів як основного результату j селекції на використання гетерозису.

Важливим напрямом селекції, перш за все рослин, є створення поліплоїдів. Відомі як ауто-, так і алополіплоїдні організми, у яких цінні для людини характеристики виявляються у суттєво більшій мірі, ніж у звичайних організмів.Аутополіплоїди, як правило, отримують шляхом обробки клітинного матеріалу колхіцином або подібними йому за дією речовинами. Ці речовини блокують поділ клітини (мітоз). У результаті хромосомний набір подвоюється, а сама клітина не ділиться, отримуючи таким чином удвічі більшу кількість хромосом.

Аутополіплоїди отримують переважно шляхом гібридизації особин близькоспоріднених видів. З алополіплоїдією пов’язана розробка одного із методів подолання стерильності міжвидових гібридів, запропонованого Г.Д. Карпеченком. У більшості випадків причина такої втрати плідності полягає у неможливості нормального проходження гаметогенезу, оскільки хромосоми різних видів можуть суттєво різнитися за будовою і внаслідок цього бути неспроможними кон’югувати між собою. Карпеченко експериментував із гібридом капусти та редьки – рафанобрассікою. Подвоївши у клітинах рафанобрассіки хромосомні набори редьки та капусти, вчений добився того, що хромосоми кожного виду кон’югували між собою окремо і мейоз проходив нормально.

Не всі корисні властивості визначаються вже існуючими генами особини. Тому в деяких випадках дослідники застосовують методи індукованого мутагенезу, спочатку добиваючись у генотипі

мутації з потрібним ефектом, а потім закріплюючи цей ефект у нащадків мутантних особин.

Особливості селекції рослин

Рослини є зручними об’єктами селекції за рахунок ряду властивостей – короткого життєвого циклу, високої плодючості, здатності до вегетативного розмноження та самозапилення. Людина здавна покращувала характеристики диких рослин вигідним для себе чином. Культурні рослини запозичувалися і поширювалися від одного місця мешкання людей до іншого, все більше віддаляючись від своїх диких попередників. Однак заселення території планети такими попередниками було неоднаковим. Шляхом багаторічних досліджень М.І. Вавилов визначив 7 основних центрів походження культурних рослин:

• Південноазіатський (огірок, лимон, кокос, чорний перець, чай, апельсин)
• Східноазіатський (рис, просо, яблуня, груша, персик, соя, грецький горіх, хурма)
• Південно-західноазіатський (м’які пшениці, ячмінь, жито, фінік, горох, диня)
• Середземноморський (капуста, буряк, морква, олива, виноград)
• Ефіопський (тверді пшениці, кава, бавовник, кунжут)
• Центральноамериканський (кукурудза, квасоля, соняшник, гарбуз, какао)
• Андійський (картопля, помідор, хінне дерево, ананас, арахіс).

​

7 основних центрів походження культурних рослин

Основні завдання сучасної селекції

• Підвищення продуктивності, виведення нових сортів, порід та штамів, пристосованих до умов сучасного автоматизованого с\г та промисловості
• Участь у забезпеченні максимального виробництва харчових продуктів та мінімальних витрат
• Вивчення і врахування різноманітного вихідного матеріалу і спадкову мінливість, роль середовища у формуванні фенотипу, закономірності успадкування при гібридизації з метою поліпшення якостей існуючих і створення нових порід, сортів і штамів

У селекції рослин застосовують усі види та форми штучного добору та гібридизації, а також індукований мутагенез.

Важливу роль відіграє також створення поліплоїдних форм. У рослин поліплоїдія впливає перш за все на смакові якості та масу плодів, оскільки збільшення кількості генів, що кодують певні продукти, веде до збільшення кількості цих продуктів. Поліплоїдія — геномна мутація, при якій відбувається кратне збільшення кількості хромосом у клітинах тваринних і рослинних організмів.Більшість культурних сортів рослин є поліпоїдами; за образним висловом академіка П.М. Жуковського, людина харчується переважно продуктами поліплоїдії. Серед них є й безплідні поліплоїди, для яких характерна відсутність насіння.

Більшість рослин здатна до вегетативного розмноження. Оскільки за цього виду розмноження не відбувається рекомбінації генів, воно дозволяє швидко збільшити кількість рослин із вдалою комбінацією корисних ознак. Особливо важливою така можливість є для закріплення ознак, отриманих шляхом штучного мутагенезу, оскільки в процесі гібридизації вони можуть виявитися нестійкими і втратитися.

Ще одним важливим напрямом селекції рослин є застосування щеплень. Підщепа та прищепа взаємодіють на рівні фенотипу, даючи корисні комбінації ознак. Оскільки ці комбінації не закріплені у генотипі, вони можуть швидко втрачатися. Тому важливо регулярно повторювати щеплення.

Висновок

.

• Доведено, що внесок селекції у підвищення у два рази врожайності основних сільськогосподарських культур, досягнуте за останню чверть століття в розвинених країнах, становить близько 50%.
• Виробництво пшениці в Мексиці та Індії з 1950 по 1970 р. зросла більш ніж у 8 разів; посівна площа збільшилася вдвічі, а врожай - вчетверо.

​

Селекція мікроорганізмів

.

Особливості селекції мікроорганізмів:

• мають мікроскопічні розміри:
• дуже швидко розмножуються та ростуть;
• мають невелику кількість генів;
• при несприятливих умовах можуть утворювати спори.

Селекцію мікроорганізмів використовують для виробництва:

ферментів, антибіотиків, гормонів, вакцин, біологічно – активних добавок, кисломолочних продуктів, оцту, органічних кислот, бактеріальних добрив; для очищення водоймищ, для боротьби зі шкідниками с/г культур тощо.

Отже, методи селекції мікроорганізмів:

• біотехнологія – сукупність промислових методів із використанням живих організмів, біологічних процесів та явищ;
• генна інженерія – перебудова геному організму шляхом вилучення або введення окремих генів;
• штучний мутагенез (виникнення мутацій).

Селекція�тварин

.

Поняття селекції

• Селекція- наука про методи створення сортів, гібридів рослин та порід тварин, штамів мікроорганізмів з потрібними людині якостями.

​

Завдання селекції

• Значна роль-забезпечення максимального обсягу виробництва високоякісних харчових продуктів за мінімальних вкладених коштів і витрат енергоносіїв.
• Створення нових порід домашніх тварин і сортів культурних рослин.
• Дослідження ролі середовища в розвитку ознак і властивостей організмів.

Особливості

• Тварини, що мають господарське значення, розмножуються тільки статевим способом.
• Статева зрілість наступає відносно пізно.
• Самки приносять нечисленне потомство, що уповільнює процес селекції.

​

​

Наукові основи селекції вперше заклав Чарльз Дарвін (1859).

Штучний добір - це відбір людиною найбільш цінних�у господарському відношенні тварин, рослин, мікроорганізмів для отримання від них нащадків з �бажаними ознаками.�

Гібридизація – схрещування різнорідних організмів, здобуття гібридів.

Типи схрещування

• Неспоріднене (аутбридинг)
• Споріднене (інбридинг)

Інбридинг – схрещування всередині однієї породи між близькими

родичами для збереження важливих ознак.

Аутбридинг – схрещування різних порід тварин, що відрізняються по

ряду ознак, для здобуття міжвидових гібридів.

Міжвидові гібриди� тварин�

Методи селекції тварин

Основні принципи селекції тварин не відрізняються від принципів селекції рослин.

​

Селекція тварин має деякі особливості:

• для них характерно тільки статеве розмноження;
• в основному дуже рідка зміна поколінь;
• кількість особин у потомстві невелика.

​

.

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.

.

Гетерозис широко застосовують у промисловому птахівництві та свинарстві, так як перше покоління гібридів безпосередньо використовують у господарських цілях.

​

​

Висновок

Селекція - галузь сільськогосподарського виробництва, що займається виведенням порід тварин, сортів і гібридів різних культур. За допомогою селекції розробляються способи впливу на рослини й тварин. Це відбувається з метою зміни їхніх спадкових якостей у потрібному для людини напрямку. Селекція стала однією з форм еволюції рослинного й тваринного світу.

Загальний висновок

Основною задачею селекції рослин є підвищення врожайності в рослинництві шляхом створення високопродуктивних сортів. Основними методами селекції рослин є гібридизація і штучний добір.

В селекції тварин необхідно враховувати екстер’єр і продуктивність. На продуктивність дуже впливають умови утримування, раціон харчування, догляд.

Мікроорганізми використовуються в медицині і харчовій промисловості. Завдяки їм одержують антибіотики, вітамінні препарати, харчові білки. Колонії мікроорганізмів вирощують з однієї особини, що швидко розмножується безстатевим шляхом, створюючи штам.

Біотехнологія — сукупність промислових методів із використанням живих організмів та їх біологічних процесів у виробництві необхідних для людини речовин. 

Людина приручила й одомашнила майже 10 тис. видів тварин.

У селекції тварин використовують два методи схрещування: споріднене (інбридинг) і неспоріднене (аутбридинг).