Генетичні основи селекції організмів – Селекція та біотехнологія

Біологія. Експерес-підготовка до ЗНО та ДПА

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

РОЗДІЛ III. ОРГАНІЗМЕНИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ (продовження)

Тема 8. Селекція та біотехнологія

Генетичні основи селекції організмів

Селекція – наука, що досліджує виведення нових та вдосконалення існуючих сортів культурних рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів, що відповідають потребам людини і суспільства.

Сорт, порода, штам – це штучно створені людиною різновиди рослин, тварин та мікроорганізмів, які мають визначені спадкові особливості:

комплекс морфологічних і фізіологічних ознак, продуктивність і норму реакції.

М. І. Вавилов зазначив, що для успішної роботи селекціонеру слід вивчати і враховувати:

1) вихідну сортову і видову різноманітність рослин і тварин;

2) спадкову мінливість (мутації);

3) роль середовища в розвитку і прояві досліджуваних ознак;

4) закономірності успадкування при гібридизації;

5) форми штучного добору, спрямовані на виділення й закріплення бажаних ознак

Основні методи селекції

Генетичні основи селекції організмів Селекція та біотехнологія

Механізм штучного добору за Ч. Дарвіном

Виділення окремих особин з ознаками, що цікавлять

людину Добір особин, що успадкували від батьків бажані для людини ознаки Розмноження особин з корисними ознаками Розвиток бажаної ознаки, її закріплення

Форми штучного добору

Масовий	Індивідуальний
Виділення з вихідного матеріалу цілої групи особин, що мають бажані для селекціонера ознаки	Виділення окремих особин із цікавими для селекціонера ознаками й одержання від них нащадків

Форми гібридизації

Внутрішньовидова (у межах одного виду)
Споріднене схрещування (інбридинг)	Неспоріднене схрещування (аутбридинг)
Схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків. Використовують для одержання чистих ліній. Підвищується гомозиготність	Гібридизація організмів, що не мають тісних родинних зв’язків. Часто спостерігається явище гетерозису – “гібридної сили”. Підвищується гетерозиготність
Міжвидова (між особинами різних видів)
Гібридизація особин, які належать до різних видів, родів, із метою поєднання в гібридів цінних спадкових ознак: Жито х пшениця => тритікале Кобила х осел => мул

Найчастіше міжвидові гібриди безплідні. Уперше методику подолання безплідності міжвидових гібридів у рослин розробив у 1924 р. російський учений Г. Д. Карпеченко. Схрещуючи редьку з капустою, він подвоїв число хромосом у гібрида. Ця рослина не була схожа ні на редьку, ні на капусту.

Віддалена гібридизація широко застосовується у плодівництві: І. В. Мічурін одержав у такий спосіб гібриди ожини і малини, сливи і терну та ін.

Гібриди рослин можна розмножувати вегетативно, чого не можна робити з тваринами.

Розмножують складні міжвидові гібриди і методами клітинної інженерії. Новий організм можна одержати з окремих гібридних соматичних клітин. Цій метод називається клону – ванням.

Генетичні основи селекції організмів Селекція та біотехнологія

Гетерозис кукурудзи за продуктивністю

В), в) – лінії батьків, 6) – гібрид

Особливості рослин як об’єктів селекції

Особливості рослин

Висока плідність (велике число нащадків)

Крім статевого розмноження, характерне також вегетативне Притаманне явище поліплоїдії Невимогливі до умов середовища Не вимагають великих економічних витрат

Методи селекції рослин

Висока плідність, численність потомства дозволяють використовувати метод масового добору

Наявність видів, що самозапилюються, дає можливість вивести чисту лінію шляхом застосування індивідуального добору

Завдяки вегетативному розмноженню можна тривалий час зберігати гетерозиготну комбінацію, соматичну мутацію

Впливаючи на проростання насіння хімічними речовинами, випромінюванням вдається одержувати матеріал для добору

Поліплоїдія – один зі шляхів поліпшення сортів культурних рослин

Значний внесок у розвиток селекції рослин зробили селекціонери-генетики: І. В. Мічурін, Г. Д. Карпеченко, М. В. Цицин, М. М. Лук’яненко, В. Н. Ремесло, В. С. Пустовойт. Вони вивели високоврожайні сорти цукрових буряків, гречки, бавовнику, високопродуктивні кубанські сорти пшениці, українські сорти Миронівська-808, Юбілейна-50, Харківська-63 та ін.

Особливості тварин як об’єктів селекції

Нечисленність потомства Значна тривалість життя Роздільностатеві (утруднює інбридинг)

Тільки статеве розмноження

Необхідна гомозиготність чистих ліній досягається за рахунок близькородинного схрещування, що веде до інбредної депресії

Складні взаємини з довкіллям у зв’язку з наявністю нервової системи Кожний об’єкт являє собою значну селекційну цінність Значні економічні витрати на утримання

Методи селекції тварин

Не застосовується масовий добір, з огляду на співвідносну мінливість Визначення якості плідників за показниками нащадків; вивчення родоводу

Штучне запліднення, одержання цінних порід великої рогатої худоби в штучних умовах (“у пробірці”). Потім ембріон пересаджують у матку самки іншої породи для подальшого розвитку. У такий спосіб можна одержати значну кількість нащадків із важливими практичними властивостями

Особливості мікроорганізмів та їх селекції

Не мають типового статевого процесу

Гаплоїдні, що дає можливість мутаціям виявлятися вже в першому поколінні нащадків Швидкі темпи розмноження дають можливість одержувати велику кількість клітин – нащадків

Основні напрямки сучасної біотехнології

Біотехнологія – це сукупність промислових методів, що застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ.

Основні напрямки біотехнології

Промислова Мікробіологія	Перетворення парафінів у кормовий білок у процесі життєдіяльності мікроорганізмів, виробництва антибіотиків та інших лікарських речовин
Інженерна Ензимологія	Одержання і використання чистих ферментів і ферментних препаратів
Генна Інженерія	Штучне конструювання молекул ДНК (генів)
Клітинна Інженерія	Культивування клітин і тканин вищих організмів