Особливості селекції рослин, тварин і мікроорганізмів.

Селекція рослин, тварин і мікроорганізмів спрямована на створення нових сортів, порід та штамів із покращеними характеристиками. Основні методи включають добір (масовий, індивідуальний), гібридизацію, мутагенез та поліплоїдію. Особливості залежать від біологічних властивостей організмів: рослини розмножуються вегетативно, тварини мають нечисленне потомство, а мікроорганізми — надвисоку швидкість росту.

Особливості селекції рослин

• Методи: Масовий та індивідуальний добір, широке застосування гібридизації (спорідненої та неспорідненої).

• Особливості:

  • Можливість вегетативного розмноження (збереження генотипу).

  • Широке використання поліплоїдії (збільшення кількості хромосом) для підвищення врожайності.

  • Висока ефективність штучного мутагенезу.

  • Висока плодючість і велика кількість нащадків.

Особливості селекції тварин

• Методи: Індивідуальний добір, споріднене схрещування (інбридинг) для закріплення ознак та неспоріднене (аутбридинг) для підвищення життєздатності (гетерозису).

• Особливості:

  • Тільки статеве розмноження.

  • Невелика кількість потомства.

  • Пізня статева зрілість і тривалий час між поколіннями.

  • Оцінка плідників за нащадками (бонітування).

Особливості селекції мікроорганізмів

• Методи: Штучний мутагенез (вплив радіації, хімічних речовин), відбір найбільш продуктивних штамів, молекулярна генетика.

• Особливості:

  • Надзвичайно висока швидкість розмноження.

  • Можливість роботи з мільярдами особин.

  • Використання в біотехнології для синтезу білків, антибіотиків, ферментів.

  • Короткий життєвий цикл дозволяє отримувати багато поколінь за короткий час.

    Особливості селекції рослин. Культурні рослини часто мають короткий життєвий цикл і високу плодючість, що робить їх зручними об’єктами для селекції. До того ж багато видів здатні до самозапилення та вегетативного розмноження. За вегетативного розмноження всі дочірні особини фактично є клонами – вони мають ідентичні генотипи. Вегетативне розмноження у селекції рослин використовують для швидкого отримання великої кількості рослин з бажаними характеристиками. Для перехреснозапильних рослин спочатку отримують чисті лінії. Для однодомних рослин застосовують штучне самозапилення (наприклад, у кукурудзи) або низку близькоспоріднених схрещувань й отримують інбредні лінії (як-от у селекції коноплі). У подальшому ці лінії використовують для отримання гетерозисних гібридів. У селекції рослин є можливість використовувати різні форми штучного добору (як масовий, так й індивідуальний). Для підвищення різноманітності вихідного матеріалу в селекції рослин застосовують різні форми гібридизації спільно з використанням штучного мутагенезу. Міжвидові гібриди рослин часто безплідні, проте їх розмножують вегетативно (якщо це можливо) або долають безпліддя, подвоюючи число хромосом гібридів. Зокрема, створено поліплоїдні високопродуктивні сорти різних культурних рослин: картоплі, полуниць, цукрового буряку, гречки, льону, кавуна, м’якої пшениці, жита, кукурудзи, проса тощо. Штучний мутагенез у селекції рослин. У 20–30-х роках ХХ сторіччя вітчизняні генетики академік А. О. Сапєгін і Л. М. Делоне (мал. 49.1, А, Б) вперше використали іонізуюче випромінювання для отримання цінних мутантних форм пшениці. Їхні праці започаткували застосування радіаційного експериментального мутагенезу в селекції рослин. Після відкриття хімічного мутагенезу почалося активне використання в селекції хімічних речовин, які збільшують частоти мутацій у десятки і сотні разів. На основі хімічного мутагенезу створено багато сортів картоплі, тютюну, помідорів, перцю та інших культур. В Україні напрям мутаційної селекції активно розвинув академік В. В. Моргун . Використовуючи експериментальний мутагенез, науковець отримав велику кількість високопродуктивних сортів і ліній пшениці та кукурудзи. Мутаційний процес – неспрямований, тому дуже важко передбачити, які з мутацій будуть корисними для селекційної роботи, а які – шкідливими. Українські учені, які застосовували штучний мутагенез у селекції рослин. Академік Академії наук України Андрій Опанасович Сапєгін (1883–1946) (А) та професор Лев Миколайович Делоне (1891–1969) (Б) уперше використали іонізуюче випромінювання у селекції пшениці. В. Володимир Васильович Моргун (1938–2025), академік НАН України.

  • Особливості селекції тварин. Особливостями селекції тварин є те, що свійським тваринам притаманне лише статеве розмноження, тому вегетативне розмноження безплідних міжвидових гібридів неможливе. У селекції тварин майже не застосовують масовий добір, оскільки кількість нащадків незначна і тому кожна особина має значну цінність. Також свійські тварини не здатні до самозапліднення, їм притаманні досить тривалі життєві цикли, й селекціонерам складно отримувати поліплоїдні форми. У селекції тварин застосовують як споріднене (для переведення певних генів у гомозиготний стан), так і неспоріднене схрещування, а також віддалену гібридизацію (для виведення міжвидових гібридів). Широко використовують і явище гетерозису. Наприклад, схрещуючи дюрок-джерсійську та беркширську породи свиней, отримують швидкостиглих нащадків, які за неповний рік сягають значної маси (до 300 кг і більше) (мал. 49.2, 2, 3). Селекцію тварин насамперед проводять у напрямі виявлення перспективних плідників породи. При цьому важливе значення має підбір плідників за екстер’єром (від лат. екстеріор – зовнішній) – сукупністю зовнішніх фенотипових ознак, притаманних цій породі. Екстер’єр – це зовнішній вигляд, який включає статуру, пропорції тіла, особливостіформи та будови тіла, вік та стать . Багато ознак можуть враховувати під час оцінювання екстер’єру певної породи. Приміром, екстер’єр собак оцінюють за 32 ознаками.

  • Нині виділяють три основних підходи до селекційної роботи з мікроорганізмами: • форму штучного добору, за якої відбирають і розмножують окремі клітини з корисними мутаціями, отримуючи велику кількість нащадків однієї клітини з ідентичними генотипами (клони); • експериментальний мутагенез, за допомогою якого урізноманітнюють спадковий матеріал; • методи генної та клітинної інженерії. Мікроорганізми (прокаріоти та деякі мікроскопічні евкаріоти, наприклад дріжджі) широко використовують у харчовій, мікробіологічній, виноробній та інших галузях, для біологічної боротьби зі шкідниками, очищення навколишнього середовища тощо. Селекцію мікроорганізмів здійснюють і для виробництва так званих рекомбінантних вакцин, які мають низку переваг перед традиційними: • у них знижений (або взагалі відсутній) уміст домішок (синтезується чистий білок, який стимулює необхідну імунну відповідь); • вони майже повністю безпечні та мають низьку вартість.

  • Генна гармата – прилад, який подібно до шприца вводить у цитоплазму клітини наночастинки, вкриті фрагментами молекул ДНК (або РНК), що містять гени, які цікавлять дослідників. Потрапивши у клітину будь-яких організмів, фрагменти ДНК інтегруються у ДНК хромосом ядра або ДНК мітохондрій та пластид (у прокаріотів – у ДНК ядерної зони або у плазміди) (мал. 49.5, Б). Таким чином, відбувається процес рекомбінації: інтеграції бажаної генетичної інформації у геном клітини.