Селекція — це наука про методи створення нових

Селекція - це наука про методи створення нових і поліпшення існуючих порід тварин, сортів культурних рослин і штамів мікроорганізмів з цінними для людини ознаками і властивостями • Порода, сорт, штам - це популяція організмів, отриманих в результаті селекції, які характеризуються певним генофондом, спадково закріпленими морфологічними і фізіологічними ознаками і певним рівнем продуктивності. Підвищення врожайності сортів і продуктивності тварин Завдання селекції Підвищення стійкості до захворювань Поліпшення якості продукції Придатність для механізованого або промислового вирощування і розведення Екологічна пластичність сортів і порід

Методи селекції Основними методами селекції є гібридизація і відбір Основою селекційної роботи є штучний відбір, що дозволяє в короткий час і при обмеженому числі особин отримати потрібний сорт, породу або штам Методи відбору Масовий відбір: Застосовується для отримання сортів перекрестноопиляємихекпортувати рослин. всі нащадки гетерозиготни. результати нестійкі через випадкового перехресного запиленняя Індивідуальний відбір: Застосовується для самозапильних росний. відбираються окремі рослини і від них отримують потомство, яке генетично однорідне. отримують чисті лінії Природний відбір: Формується стійкість до середовищі існування. отримують районовані сорти і породи

Гібридизація - це отримання гібридів від схрещування генетично різноманітних організмів Методы гибридизации 1 сорт (порода) + 2 сорт (порода) Инбридинг Гетерозис Полиплоидия Отдаленная гибридизация Новый сорт (порода) ЦМС (цитоплазматическая мужская стерильность Искусственный мутагенез Генная инженерия

Селекція - це комплексна наука, теоретичною основою якої є генетика. Основоположником теоретичної селекції є Н. І. Вавілов, який і визначив основні завдання цієї науки. З 1924 і по 1939 роки Н. І. Вавілов організував 180 експедицій з метою вивчення різноманіття і географіческого розповсюдження культурних рослин. В ході експедицій було зібрано більше 250000 зразків рослин з різних регіонів земної кулі, які до цих пір використовуються в якості вихідного матеріалу для виведення нових сортів рослин. Експедиції дозволили Вавілову виявити світові осередки (центри походження) культурних рослин.

Центри походження культурних рослин: 1 - Тропічний центр; 2 Східноазіатський; 3 - Середньоазіатський; 4 - Переднеазіатський; 5 Середземноморський; 6 - Абиссинский; 7 - Центральноамериканський; 8 Південноамериканський.

Тропічний центр Включає територію тропічної Індії, Індо. Китаю і островів Південно-Східної Азії. З цього центру веде початок близько 30% оброблюваних в даний час рослин. Більше 1 млрд. чоловік досі проживає на цій території. Тут батьківщина рису, цукрової тростини, великої кількості тропічних плодових і овочевих культур (цитрусові, баклажан, огірок та ін)

Рис Огірок

Східнокитайської центр Включає помірні і субтропічні частини Центрального Китаю, Корею, Японію і про. Тайвань. Близько 20% всієї світової культурної флори веде початок зі Східної Азії. Це батьківщина таких рослин, як соя, проса, багатьох овочевих та плодових культур (яблуня, груша, слива, вишня та ін)

Середньоазіатський центр: включає території Ірану, Афганістану, Середньої Азії і Північно-Західної Індії. Це батьківщина: пшениці, квасолі, гороху, жита, льону, конопель, цибулі, часнику, винограду, дині, тюльпанів і троянд (14%). Переднеазіатський центр: територія Малої Азії та Кавказ. Батьківщина шпинату, волоського горіха, мигдалю, пшениці, жита, граната, хурми.

Середньоазіатський центр Диня Троянда Чясник

Переднеазіатський центр Шпинат Грецкий горіх

Середземноморський центр: включає країни, розташовані по берегах Середземного моря. Цей центр дав початок 10 -11% видів культурних рослин. Серед них такі, як маслини, капуста, спаржа, петрушка, буряк і кормові трави (конюшина та ін)

Спаржа Капуста Петрушка Конюшина

Абиссинский центр Включає території Ефіопії, частини Судану, Сомалі і півдня Аравійського півострова. Тут багато ендемічних рослин: нуг, кавове дерево, особливий вид банана, кавун, тверда пшениця, ячмінь, сорго (всього 3 -4%)

Кавун Ячьмінь

Центральноамериканський центр: охоплює більшу територію Мексики і Центральної Америки. З цього центру веде початок близько 8% різних культурних рослин, таких як кукурудза, соняшник, бавовник, квасоля, гарбуз, какао, авокадо, тютюн.

Біла акація Кукурудза Соняшник Суниця

Південноамериканський центр: територія західного узбережжя Південної Америки Колумбії, Перу і Чилі. Це батьківщина картоплі, томату, арахісу, ананасу, хінного дерева і кокаїнового куща.

Картопля Арахіс Томат

• • Великий внесок у розвиток селекції рослин внесли роботи І. В. Мічуріна. Мічурін схрещував місцеві морозостійкі сорти з південними, а отримані сіянці піддавав суворому відбору та утриманню в суворих умовах. Так були отримані сорти яблунь Антонівка, Слов'янка. Він запропонував метод ментора, при якому ознаки гібрида змінюються під впливом привою або підщепи. Таким шляхом був отриманий сорт яблуні Бельфлер-китайка. Для подолання нескрещіваемості видів він перемінив: 1. Метод попередніх щеплень; 2. Метод посередника; 3. Запилення сумішшю пилку.

• 1. Метод попередніх щеплень: зміна хімічного складу щепи (горобина на груші запилення гібрид) • 2. Метод посередника: культурний персик + монгольський мигдаль гібрид (посередник) + культурний персик морозостійкий персик. • 3. Запилення сумішшю пилку: пилкові трубки з різним генотипом стимулюють один одного для проростання та запліднення. • Отримані Мічуріним сорти культурних рослин є гетерозиготними, тому для збереження сортових якостей, застосовують вегетативне розмноження - щепленнями, відводками і живцями. • Застосовуючи метод гібридизації, І. В. Мічурін отримав гібриди малини і ожини, горобини і глоду, терну і сливи.

Антонівка полуторафунтовая. Отриманий у вигляді почковой варіації на одній з гілок старого гатунку Антонівки Могилевської білої.

Актинідія ананасна Мічурінська. Прекрасний сорт отриманий шляхом селекції від третьої генерації актинідії коломікта Макс. Вишня Краса півночі. Отримано від запилення вишні Володимирській пилком черешні Вінклера біла.

Бельфлер - китайка. Отримано від схрещування китайської яблуні (зліва внизу) і Бельфлер жовтого американського (зліва вгорі). Груша Бере зимова Мічуріна. Отримано від схрещування Уссурійської дикої груші (зліва вгорі) і іноземній груші Бере рояль.

Північний бужбон. Отриманий шляхом запилення сорту Бужбона сумішшю пилку сортів Едельротер і Едельбемер. Кандиль-китайка. Отримано від схрещування китайки (зліва вгорі) і Кримського сорти Кандиль-синап.

Слива Ренклод реформа (праворуч). Отримана шляхом гібридизації Ренклод зеленого (зліва вгорі) і терносливи (внизу) Чорнослив Козловський. Отриманий шляхом гібридизації терносливи і угорки Ганна Шпет

Горобина Мічурінська десертна. Кращий сорт за смаковими якостями. Отриманий від схрещування горобини лікерні з мушмула. Шафран - китайка. Сорт отриманий шляхом запилення Ренету Орлеанського пилком китайської садової яблуні.

Малина техас. Ягоди до 4 см довжини і вагою до 10 р. Отримано шляхом відбору з сіянців американської ожини Логан Абрикос кращий Мічурінський. Сорт стався від добірного сіянця монгольського абрикоса.

• У селекції рослин дуже широко використовується віддалена гібридизація. Вперше в 1760 р. І. Г. Кельрейтер вивів міжвидовий гібрид тютюну. У 1888 р. німецький селекціонер Рішпау отримав гібрид пшениці та жита, названий тритикале. Зараз багато сортів тритикале: Житниця 1, Ставропольська 1, ВОСЕ 1. • Наукову методику отримання плідних міжвидових гібридів запропонував у 1924 р. Г. Д. Карпеченко. Для схрещування редьки і капусти він за допомогою колхіцину подвоїв набір хромосом і плодючість відновилася. Був отриманий гібрид Рафанобрассіка. • Використання поліплоїдії для подолання стерильності гібридів дуже широко використовується в селекції рослин. Н. В. Цицин таким шляхом схрестив пшеницю з пирієм повзучим та отримав багаторічну пшеницю. Розміри зерна у диплоїдної жита (ліворуч) і тетраплоїдних жита (праворуч)

Досягнення селекції рослин Академік П. П. Лук'яненко створив ряд високоврожайних сортів озимої пшениці: Безоста 1 (50 ц / га), Аврора і Кавказ (100 ц / га) Академік В. В. Ремесло створив сорти ярої пшениці: Миронівська 264 та 808 (60 -70 ц / га) і Іллічівка (100 ц / га). В. Н. Мамонтов і А. П. Шехурдін створили яровий сорт пшениці Саратовська 29 (до 80 -90 ц / га) Академік В. С. Пустовойта вивів сорт соняшнику, що містить до 50% олії в насінні. Яра пшениця Новосибірська 67 (до 45 ц / га в Західному Сибіру) була отримана шляхом штучного мутагенезу. Отриманий сорт картоплі дає врожай майже в 1000 ц / га, що в 4 рази вище середнього врожаю по країні.

Райони одомашнення тварин Селекція тварин відбувалася в тих же центрах, що і рослин і почалася мабуть випадково. Спіймані дитинчата містилися в неволі, і ті, які змогли вижити і не вели себе агресивно по відношенню до людини оставлялись, тобто відбір був по поведінці і здатності жити в неволі. Виділяють 8 районів одомашнення тварин: 1. Передня Азія. 9 -10 тис. років тому з дикого барана муфлонів була одомашнена вівця.

2. Індонезійські-Індокитайський. Були одомашнені собака (від вовка 10 тис. років), свиня (очеретяний кабан 8 тис. років), кури (червоні кури Фіджі), качки та гуси (від диких качок і гусей). 3. Мала Азія. З диких гірських кіз приблизно 7 -8 тис. років тому одомашнені кози. 4. Євразія. Були одомашнені велика рогата худоба (від дикого бика Тура 5 -6 тис. років) і свині (від дикого лісового кабана 8 тис. років). 6. Північноафриканський. Близько 3, 5 тис. років тому з дикої очеретяною кішки була одомашнена кішка. 5. Степи Причорномор'я. З дикого тарпана приблизно 5 -6 тис. років тому була одомашнена коня.

7. Південноамериканський. Близько 1 тис. років тому була одомашнена лама з диких лам і морська свинка з мешкають досі в цьому районі диких морських свинок. 8. Центральноамериканський. Тут близько 2 тис. років тому була одомашнена індичка з диких індичок.

Інбридинг - близькоспоріднені схрещування, яке призводить до підвищення гомозиготності. Застосовується для отримання чистих ліній. Часто призводить до зниження загальної життєстійкості через накопичення шкідливих рецесивних алелей. Єдиний метод, використовуваний для збереження сорту або породи в чистому вигляді. Сорт яблук «Бужбон» Будьонівська порода коней

Гетерозис - (грец. «зміна» ) гібридна міць, явище підвищеної врожайності, життєздатності, високої плодючості гібридів першого покоління від схрещування різних чистих ліній. Нащадки перевищують за цими показниками обох батьків. У гібридів другого покоління гетерозисний ефект майже зникає. Гетерозис пояснюється переходом більшості генів у гетерозиготное стан, взаємодією генів. Дуже широко застосовується для отримання с / г продукції в рослинництві та тваринництві. Для його продовження використовують у рослин вегетативне розмноження, а у тварин схрещування гібридів першого покоління з новою чистою лінією, а їх нащадків з вихідними породами.

Поліплоїдії - спадкові зміни, пов'язані з кратним збільшення основного числа хромосом в клітинах рослин, що приводить до могутнього розвитку вегетативних органів, плодів, насіння і смакових якостей. Іноді зустрічається в природних умовах (картопля, тютюн, томати). Більшість культурних рослин - поліплоїдії. Типи поліплоїдії Аутополіплоідія: Внутрішньовидова; кратне збільшення набору хромосом (геному) 2 n - 4 n - 8 n - 16 n - 32 n Аллополіплоідія: Міжвидова; підсумовування геномів різних видів, а потім їх кратне збільшення 1 n (14) + 1 n (7) = 2 n (21) - 4 n (42)

Віддалена гібридизація - схрещування рослин і тварин різних видів, а іноді і пологів. Отримані таким чином гібриди безплідні, оскільки хромосоми різних видів негомологічних і не можуть кон'югованих при мейозі (не відбувається утворення гамет). У 1924 р. Г. Д. Карпеченко знайшов спосіб подолання безпліддя у таких гібридів рослин - шляхом подвоєння числа хромосом і отримання поліплоїдії. В результаті у кожної хромосоми з'являється свій гомолог. У тварин це досягається шляхом складних заводських схрещувань, тому всі поліплоїдії у них гинуть в ембріональному стані. Застосовується для одержання високих і стабільних урожаїв рослин та продуктивності тварин.

ЦМС (цитоплазматична чоловіча стерильність) У 1929 р. генетик М. І. Хаджинов знайшов у посівах кукурудзи рослини з чоловічою стерильністю і запропонував використовувати це явище для отримання гібридного насіння у двостатеві і самозапильних рослин. Стерильність обумовлена взаємодією особливого типу цитоплазми S і генів rf. У практиці використовуються лише насіння гібридних рослин першого покоління від схрещування двох чистих ліній, що дає врожайність на 20 -30% вище. Гени ядра Результат rf Стерильно Rf Rf Фертильності Rf S rf rf Фертильності Схема успадкування ЦМС Впровадження гетерозисних гібридів рослин приносить значний чистий дохід виробникам продукції с / г

Штучний мутагенез ІМ - штучне отримання мутацій шляхом впливу радіаційного випромінювання і хімічних речовин на насіння рослин, що приводить до зміни генів. Таким методом створюються нові сорти томатів, картоплі, кукурудзи, бавовника, пшениці. Пшениця Новосибірська 7 R Пшениця Новосибірська 67 Низькоросла, стійка до вилягання Урожайність 30 -40 ц / га Дуже широко штучний мутагенез використовується в селекції мікроорганізмів

ГЕННА та клітинної інженерії Клітинна інженерія - метод отримання нових клітин і тканин на штучних поживних середовищах. В основі методу лежить висока здатність рослинних клітин до регенерації і з однієї клітини виростає ціла рослина. Генна інженерія заснована на пересадці генів з одних організмів в інші. Етапи генної інженерії: За допомогою ферментів рестриктаз виділяють гени з клітин бактерій, рослин і тварин За допомогою ферментів лігази з'єднують окремі фрагменти ДНК в єдину молекулу в складі плазміди Отриману конструкцію вводять в клітину господаря, де вона репреціруется і передається потомству Рослини і тварини, геном яких змінений таким шляхом, називаються трансгенними. Близько 40% культурних рослин, вирощуваних на Заході є трансгенними.

Технологія рекомбінантних ДНК? (Молекулярне клонування) • 1. З організму донора витягують потрібну ДНК, піддають її ферментативному гідролізу і витягують потрібний ген. • 2. У бактерій або інших клітинних структур витягують вектор (плазміди) і його розрізають. • 3. Вставляють в вектор фрагмент ДНК. • 4. Отриману конструкцію вводять в клітину господаря, де вона передається нащадкам. • 5. Отримують специфічний білковий продукт, який синтезується клітинами господаря.

Напрямки генної інженерії • • 1 Виробництво їжі: Трансгенні рослини містять всі необхідні амінокислоти, мікроорганізми виробляють всі необхідні ферменти, вітаміни і дешевий білок, а продуктивність тварин збільшилася у 3 -5 разів. Стало можливим виробництво їжі минаючи тваринництво і рослинництво, тільки з мікроорганізмів. Поки залишається головним генна селекція рослин, тварин і бактерій з метою підвищення продуктивності, стійкості до хвороб та абіотичних факторів і впровадження генів тварин у гени рослин. Нові рослини: Соккурам (соя + кукурудза), сотаба (соя + тютюн), картомідор (картопля + помідор). 2. Виробництво джерел енергії та нових матеріалів: бензин замінюють етиловим спиртом, отриманий бактеріями з рослинної сировини. Використання «біогазу» , штучної нафти, солярки з побутових відходів. Виробництво штучних тканин за допомогою мікроорганізмів. Отримання пластмас шляхом синтезу окису пропілену. 3. Генна інженерія в медицині: виробництво ліків (інсулін, інтерферон, соматотропін, антибіотики, вакцини, вітаміни), генна терапія: виділення пошкодженого гена і перенесення нормального в клітку (генні хвороби обміну речовин)