Проблемы питания

Генетичні основи селекції організмів.
Досягнення в селекції рослин і тварин в Україні
учитель біології
Криворізької Центрально-Міської гімназії
Третяченко Оксана Вікторівна

Проблемне питання
Чому штучний, а не природний добір є теоретичною основою селекції?

Предки свійських порід собак-вовки

Завдання сучасної селекції
- підвищення продуктивності існуючих, виведення нових сортів, порід та штамів м\о, пристосованих до умов сучасного автоматизованого с\г та промисловості;
- бере участь у забезпеченні максимального виробництва харчових продуктів за мінімальних витрат;
- вивчає і враховує різноманіття вихідного матеріалу, спадкову мінливість, роль середовища у формуванні фенотипу, закономірності успадкування при гібридизації з метою поліпшення якостей існуючих і створення нових порід, сортів та штамів.

Методи селекції
Основні методи селекції — це штучний добір і гібридизація. Теорію штучного добору створив видатний англійський учений Ч. Дарвін.

Штучний добір
штучний добір — це вибір людиною господарсько найцінніших тварин, рослин, мікроорганізмів для одержання від них нащадків з бажаними станами ознак.

Штучний добір

Гібридизація
Гібридизація — це процес одержання нащадків унаслідок поєднання генетичного матеріалу різних клітин або організмів. Гібриди утворюються в результаті статевого розмноження або поєднання нестатевих клітин.

Схема утворення гібридної клітини

Споріднене схрещування
(інбридинг)

Неспоріднене схрещування
Гетерозис – гібридна сила
Гетерозис (від грец. гетероіозіс — зміна, перевтілення) — явище, за якого перше покоління гібридів, одержаних від неспорідненого схрещування має підвищену життєздатність і продуктивність порівняно з вихідними батьківськими формами.

Віддалена гібридизація
Мул (кобила і осел)

Тритікале
Жито + пшениця= тритікале

Особливості селекції рослин
- характерне як статеве так і безстатеве (вегетативне) розмноження;
- велика кількість нащадків;
- невибагливі до умов середовища;
- незначні економічні затрати

Методи селекції рослин
- використання різних форм штучного добору – індивідуального та масового;
- використання різних форм гібридизації – споріднене схрещування, неспоріднене та міжвидове;
- поліплоїдія – метод подолання стерильності рослинних міжвидових гібридів.

Поліплоїдія
Поліплоїдія виникає в результаті подвоєння хромосом, яке не супроводжується поділом клітини, злиттям соматичних клітин, утворенням гамет із нередукованим числом хромосом.

Полиплоидные растения в нашей жизни: рапсовое масло (тетраплоидное, 38 хромосом), пшеничный хлеб (гексаплоидный, 42), веревки из сизаля (пентаплоидный, 180), кофе (тетраплоидное, 44), банан (триплоидный, 33), хлопок (тетраплоидный, 52), картошка (тетраплоидная, 48), кукуруза (тетраплоидная, 20). Картинка из статьи A. R. Leitch and I. J. Leitch в Science

Особливість селекції тварин
- характерне тільки спадкове розмноження;
- нечисленне потомство;
- кожен об’єкт є значною селекційною цінністю;
- складні взаємодії з оточуючим середовищем через розвинену нервову систему;
- значні економічні витрати утримання.

Методи селекції тварин
Методи у селекції тварин такі як і рослин, але є відмінності:
не застосовують масовий добір, застосовують штучне запліднення та одержання цінних порід у штучних умовах – у “пробірці”

Селекція мікроорганізмів
Особливості селекції мікроорганізмів:
- не мають статевого процесу;
- мають гаплоїдний набір хромосом або кільцеву молекулу ДНК, що дає змогу мутаціям проявлятися уже в першому поколінні нащадків;
- швидкі темпи розмноження дають можливість одержати велику кількість клітин-нащадків.
Методи селекції м\о: штучний добір, індукований мутагенез, штучне схрещування різних штамів за допомогою вірусів-бактеріофагів, методи генної та клітинної інженерії, не застосовують метод гібридизації

Микола Іванович Вавілов
Центри походження і різноманітності культурних рослин досліджував М.І. Вавилов. Під його керівництвом у 20—30-х роках XX століття здійснено численні експедиції в різні куточки нашої планети. Вони встановили центри різноманітності для різних видів культурних рослин

1. Південноазіатський тропічний (тропічна Індія, Індокитай, Південний Китай, острови Південно-Східної Азії): батьківщина рису, цукрової тростини, огірків, кількох видів цитрусових, бананів, багатьох інших плодових і овочевих культур.
2. Східноазіатський (Центральний і Східний Китай, Японія, Корея, Тайвань): батьківщина сої, гречки, редьки, яблуні, груші, сливи, шовковиці, кількох видів проса, деяких цитрусових.
3. Південно-Західноазіатський (Мала і Середня Азія, Кавказ, Іран, Афганістан, Північно-Західна Індія): батьківщина гороху посівного, сочевиці, кількох видів м'якої пшениці, жита, ячменю, вівса, деяких інших зернових і бобових, моркви, цибулі ріпчастої, бавовнику, льону, винограду, абрикосу, груші, мигдалю, волоського горіха та деяких інших плодових культур.
4. Середземноморський (країни, розташовані по узбережжю Середземного моря): батьківщина цукрового буряка, капусти, маслини, деяких кормових культур (конюшини, люпину тощо).
5. Абіссінський (Абіссінське нагір'я, частина Аравійського півострова): батьківщина твердої пшениці, особливої форми ячменю, зернового сорго, одного виду бананів та інших рослин.
6. Центральноамериканський (Південна Мексика і острови Карибського моря): батьківпщна кукурудзи, червоного перцю, квасолі, гарбуза, тютюну, какао, довговолокнистого бавовнику тощо.
7. Південноамериканський (Андійський) (частина Анд уздовж узбережжя Південної Америки): батьківщина картоплі, помідорів, арахісу, ананасу, хінного дерева та інших рослин.

Різноманітність культурних рослин

Терміни
Селекція (від лат. селекціо — вибір) — наука про теоретичні основи та методи створення нових і поліпшення вже існуючих сортів рослин і порід тварин. Основними методами селекції є гібридизація та штучний добір.
Сорт, порода, штам — штучно створені людиною популяції організмів із визначеними спадковими ознаками.
Штучний добір — вибір людиною особин із потрібними господарськими ознаками для наступного їх розведення.
Генофонд - генетичне різноманіття вихідного матеріалу.
Гібридизація — це процес одержання нащадків унаслідок поєднання генетичного матеріалу різних клітин або організмів
Інбридинг (ін – усередині, бридінг – розведення) – схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків.
Аутбридинг (аут – поза англ.) – гібридизація організмів, які не мають тісних родинних зв’язків.
Гетерозис – явище, за якого перше покоління має підвищені життєздатність і продуктивність порівняно з вихідними батьківськими формами (Летальні і сублетальні рецесивні гени переходять у гетерозиготний стан).

Систематизація знань
1. Для збільшення різноманітності вихідного матеріалу мікроорганізмів застосовують штучний …
2. Один з найголовніших методів селекції….
3. Споріднене схрещування…
4. Явище, за якого перше покоління гібридів, одержаних в результаті неспорідненого схрещування, має підвищені життєздатність і продуктивність…
5. Внаслідок спорідненого схрещування з кожним наступним поколінням підвищується…
6. Сукупність особин одного виду з певними спадковими особливостями, створеними людиною…
7. Лінії самозапильних організмів, у яких спостерігається висока гомозиготність…
8.Проблемне явище у селекції, під час його гібриди не мають потомства…
9. Чиста культура мікроорганізмів…
10. М.І.Вавілов встановив, що для різних видів культурних рослин є свої…
11. Явище кратного збільшення числа хромосом…
12. Спосіб штучного об‘єднання частин різних рослин…