Урок 8. Сучасні методи селекції тварин, рослин і мікроорганізмів

Урок 8

Тема: Сучасні методи селекції тварин, рослин і мікроорганізмів

1. Сучасні методи селекції

    До основних методів селекції належать: добір, гібридизація, поліплоїдія, експериментальний мутагенез, методи генетичної інженерії.

   За останні 70 років методом фізичного та хімічного мутагенезу створено 2250 сортів с/г рослин. Це сорти рису, пшениці, ячменю, бавовника, грейпфруту, яблук, бананів та багатьох інших рослин. з них 70% - безпосередньо мутанти та 30% - результат схрещування мутантів.

2. Основні методи селекції рослин

1) Масовий добір – застосовується в селекції перехреснозапильних рослин: жита, кукурудзи, соняшника тощо. При цьому виокремлюють групу рослин з цінними ознаками. В цьому випадку сортом є популяція, яка складається з гетерозиготних особин, і кожна насінина, навіть від материнської рослини, має унікальний генотип. За допомогою цього типу добору зберігаються та поліпшуються якості сорту, але результати добору є нестійкими через випадковість перехресного запилення.

2) Індивідуальний добір – є ефективним для самозапильних рослин: пшениці, ячменю, гороху тощо. За цього випадку нащадки зберігають ознаки батьківської форми, гомозиготні і є чистою лінією.

3) Інбридинг – застосовується при самозапиленні перехреснозапильних рослин, наприклад, для отримання чистих ліній. При цьому підбираються такі рослини, гібриди яких виявляють максимальний ефект гетерозису. Чисті лінії при цьому отримують протягом декількох років, зберігаючи суцвіття від потрапляння стороннього пилку.

4) Перехресне запилення самозапильних рослин – надає можливість поєднувати властивості різних сортів. У квіток рослин одного сорту видаляються пильники, поруч розміщують рослину іншого сорту і рослини двох сортів вкривають спільним ізолятом.

5) Отримання поліплоїдів. У рослин поліпоїди мають більшу масу та розміри. Багато культур є природними поліпоїдами: пшениця, картопля. Виведені сорти поліплоїдної гречки, цукрового буряку. Класичним методом отримання поліплоїдів є обробка проростків колхіцином – речовиною, що блокує утворення мікротрубочок веретена поділу під час мітозу. В клітинах подвоюється набір хромосом, клітини стають тетраплоїдними.

6) Віддалена гібридизація – схрещування рослин, що належать до різних видів. Однак віддвлені гібриди зазвичай стерильні, оскільки у них порушується мейоз і не утворюються статеві клітини. Втім, це можна подолати, застосовуючи поліплоїдні форми.

7) Використання соматичних мутацій – використовується до рослин, що розмножуються вегетативно. За допомогою такого типу розмноження можливо зберегти корисну соматичну мутацію. Властивості багатьох плодово-ягідних сортів рослин зберігаються тільки завдяки вегетативному розмноженню (суниця, малина, смородина тощо).

8) Експериментальний мутагенез – заснований на відкритті впливу різних видів опромінень для отримання мутацій, а також на використанні хімічних мутагенів. Мутагени дозволяють отримати широкий спектр різноманітних мутацій. На цей час у світі створено більше 1000 сортів, що походять від окремих мутантних рослин.

Особливостями селекції рослин є: 

- Висока плодючість та чисельність нащадків

- Наявність самозапильних видів

- Здатність розмножуватися вегетативно

- Можливість штучно отримувати мутантні форми.

3. Основні методи селекції тварин

1) Внутрішньопорідне розведення – спрямоване на збереження та поліпшення породи. Для цього обирають найкращих плідників та відбраковують особини, що не відповідають вимогам (бонітування) породи. При цьому фіксують родоводи, екстер’єр та продуктивність тварин протягом багатьох поколінь.

2) Міжпородне схрещування – застосовують для створення нової породи.При цьому часто проводять близькоспоріднені схрещування, батьків схрещують з нащадками. Братів з сестрами – це допомагає отримати більшу кількість особин, які мають потрібні властивості. Інбридинг супроводжується постійним жорстким вибракування, зазвичай отримують одразу кілька ліній. Саме таким чином була виведена українська біла степова порода свиней – від самок місцевих порід і самців білої англійської породи.

3) Викоистання ефекту гетерозису (коли перше покоління нащадків перевершує за якісними ознаками батьків). Часто при міжпорідному схрещуванні гетерозисні тварини скоріше дозрівають та продукують більше м’яса або молока. Так, при схрещуванні двох порід м’ясних курей отримують гетерозисних бройлерів, при схрещуванні беркширської та дюрокджерської породи свиней отримують швидкостиглих особин з великою масою тіла та гарною якістю м’яса та сала.

4) Випробування за потомством – проводять для відбору самців, в яких протягом життя не виявляються деякі властивості (молочність та вміст жиру у биків, яйценосність у півнів тощо). Для цього плідників схрещують з кількома самками, оцінюють продуктивність та інші якості дочок, порівнюють їх з материнськими і з середніми за породою.

5) Штучне запліднення – використовують для отримання нащадків від кращих самців, статеві клітини можуть довго зберігатися за температури рідкого азоту і перевозитися на великі відстані.

6) За допомогою гормональної суперовуляції та трансплантації у корів можна збирати десятки ембріонів на рік, а потім імплантувати їх у матку інших корів. Ембріони також зберігаються за температури рідкого азоту. Це надає можливість у кілька разів збільшити кількість нащадків від видатних плідників.

7) Віддалена гібридизація, міжвидове схрещування – відоме здавна. Міжвидові гібриди тварин зазвичай стерильні внаслідок порушення мейозу. Найбільш відомим віддаленим гібридом є мул (гібрид кобили з віслюком). Іншим прикладом є архаромеринос (можуть пастися в горах як архари та мають гарну вовну як мериноси), гібриди ВРХ з дикими яками в Тибеті або зебу в Індії. За схрещування риби білуги та стерляді отримано високо плодючий гібрид бестер, при схрещування норки та тхора – тхонорик. Плодючим є гібрид карася та коропа.

Особливості селекції тварин:

- Для тварин властиве статеве розмноження , тому будь-яка порода є складною гетерозиготною системою

- Часто пізнє статеве дозрівання, зміна поколінь відбувається через декілька років

- Нащадки нечисленні 

4. Основні методи селекції мікроорганізмів

   За допомогою мікроорганізмів отримують антибіотики, амінокислоти, білки, гормони, різноманітні ферменти, вітаміни тощо. Штами певних мікроорганізмів та їхні продукти застосовуються у випікання хлібу, приготуванні сирів, йогуртів, пива, вина.

     Селекція мікроорганізмів (переважно бактерій та грибів) ґрунтується на експериментальному мутагенезі та доборі найбільш продуктивних штамів і має деякі особливості.

1) Оскільки геном бактерій є гаплоїдним, всі мутації виявляються вже у першому поколінні, а висока кількість нащадків дає можливість знайти корисну мутацію.

2) Проста генетична організація бактерій

3) Набагато більший ніж у рослин і тварин матеріал для селекційної роботи

Збільшення продуктивності мікроорганізмів та синтез ними речовин, які не виробляються даним організмом за звичайних умов, стало можливим завдяки використанню генної інженерії.    Отже, основними методами селекції мікроорганізмів є:

1) Масовий добір для відбору вихідного матеріалу

2) Штучний мутагенез для збільшення різноманітності вихідного матеріалу

3) Штучне схрещування різних штамів бактерій за допомогою вірусів-бактеріофагів (трансдукція)

4) Методи генної та клітинної інженерії для перенесення та видозміни спадкової інформації (трансформація та ампліфікація – збільшення кількості копій потрібного гену).

5) Метод злиття протопластів бактерій (гібридизація) з різних штамів для отримання мікроорганізмів з такою комбінацією генів, що не трапляються у природі.

5. Домашнє завдання

1) зробити конспект

2) Виконати тестові завдання

Код доступу 726262

посилання
join.naurok.ua

Увага!!! Тест активний до 19 квітня до 12.00