Завдання та досягнення сучасної селекції

Поступ біології у сільському господарстві

Із середини 40-х років минулого століття по всьому світові в сільському господарстві почалися процеси, що дістали назву Зелена революція. Це комплекс змін у сільському господарстві, які сприяли значному збільшенню отримання сільськогосподарської продукції. У деяких країнах, що розвиваються, "Зелена революція" дала змогу розв’язати проблему нестачі продуктів харчування і загалом підвищити якість життя населення. Теоретично, теперішня ефективність сільського господарства здатна забезпечити такі темпи виробництва, які б дали змогу нарощування виробництва харчових продуктів відповідно до темпів зростання населення.

Наряду з використанням сучасної агротехніки - сучасних прийомів вирощування культурних рослин (пестицидів, добрив, технічних засобів обробітку ґрунту, іригаційних робіт тощо) істотний внесок у розв’язання проблеми отримання сільськогосподарської продукції було зроблено завдяки створенню продуктивніших сортів культурних рослин і порід сільськогосподарських тварин. Наприклад, завдяки «генетичному поліпшенню» вдалося підвищити врожайність кукурудзи майже на 90 %, а продукцію молока - на 50 %.

Негативні наслідки "Зеленої революції"

Незважаючи на глобальні позитивні ефекти, сучасний розвиток сільського господарства призвів до появи не менш глобальних проблем, пов’язаних з екологічною безпекою:

• появи і розповсюдження у довкіллі нових ефективніших пестицидів, які можуть накопичуватися в організмах, спричиняти отруєння та справляти мутагенний або канцерогенний ефект;

• збільшення потреб у енергоресурсах (різних видів палива, електрики), що призводить до посилення забруднення довкілля;

• ерозії ґрунтів у результаті іригаційних заходів, а також через вичерпання підземних вод;

• збільшення посівних площ призвело до скорочення біорізноманіття нашої планети;

• зменшення генетичного різноманіття внаслідок скорочення кількості місцевих сортів і порід або заміни їх на завезені;

• локальних екологічних катастроф, які виникають унаслідок експансії видів, непритаманних даній екосистемі.

Можливість корегування негативних ефектів "Зеленої революції"

Застосування екологічних, насамперед агроекологічних, знань є необхідною умовою для вирішення низки проблем, які стоять перед людським суспільством, зокрема проблем раціонального природокористування. Проте найбільшу надію наукова спільнота покладає на створення генних банків, які є ефективними засобами для збереження біорізноманіття, а також джерелом матеріалу для створення нових сортів і порід.

В Україні на базі Інституту рослинництва імені В.Я. Юр’єва в м. Харкові створено Центр генетичних ресурсів рослин України. Основне його завдання - зібрання повної колекції культур, які вирощують в Україні. Нині в цьому Центрі зосереджено 148,3 тис. зразків. Власний генний банк - "Колекція зародкової плазми рослин флори України та світової флори" - має Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України у м. Києві. Ця колекція цікава тим, що разом з насінним матеріалом (близько 5000 зразків з усього світу) вона містить 2000 унікальних клітинних ліній у банку клітинних культур.

У 2008 році на норвезькому архіпелазі Свальбард, неподалік від Шпіцбергена у вічній мерзлоті побудували Всесвітнє сховище насіння. Його неофіційна назва - "Сховище Судного дня", оскільки основна мета проекту - збереження рослинного генофонду сучасних зернових культур на випадок локальних чи глобальних катастроф.

Схема будівлі Всесвітнього сховища насіння, архіпелаг Свальбард, Норвегія (на листопад 2018 року там зберігалося 967 216 зразків насіння з різних країн світу; зокрема, Україна передала 2633 зразки пшениці, квасолі та інших культур)

Створення генних банків тварин пов’язане зі значними труднощами. Сучасні методи довготривалого зберігання (переважно за дуже низьких температур) клітинних культур, тканин і статевих клітин тварин є недосконалими. Найнадійніше генофонди тварин поки що зберігають зоопарки. Наприклад, у великих зоопарках світу нині утримують понад 1 млн особин різних видів. Сучасні зоопарки є не тільки розважально-просвітницькими центрами, а й науковими та селекційними установами.

Селекція

Подолати негативні наслідки "Зеленої революції" можливо завдяки створенню методами селекції нових сортів рослин і порід свійських тварин, які найкраще пристосовані до умов існування в конкретній місцевості, а їхнє вирощування та утримання не потребуватимуть складних і небезпечних агротехнічних заходів (використання пестицидів, іригації).

Різноманітні сорти капусти (1) та породи собак (2)

Як штучні популяції сорти, породи і штами мають низьку генетичну різноманітність: в усіх особин (клітин у мікроорганізмів) генетичні характеристики подібні або ідентичні, а відповідно - і подібні морфологічні ознаки та біологічні властивості. Вони не здатні до ефективного існування у дикій природі, без підтримання людини можуть загинути або втратити свої корисні властивості (здичавіти).

Стадо тонкорунних асканійських овець; Дикий австралійський собака Динго - здичавілий свійський собака

Генетика як теоретична база для селекції

Відкриття закономірностей успадкування ознак, розуміння причин і закономірностей спадкової та неспадкової мінливості, молекулярних механізмів збереження та реалізації генетичної інформації дали можливість швидше й цілеспрямованіше отримувати нові сорти, породи, штами. У сучасній селекційній роботі використовують як класичні методи, так і найсучасніші молекулярно-генетичні підходи.

Глобальним завданням сучасної селекції є поліпшення корисних властивостей культурних рослин, свійських тварин і мікроорганізмів відповідно до конкретних потреб людини. Наприклад, селекція культурних рослин може здійснюватися у напрямі підвищення врожайності, поліпшення харчових або технічних властивостей, стійкості до несприятливих умов зовнішнього середовища (посухи, засолення, впливу шкідників, збудників хвороб тощо), збільшення термінів зберігання продукції, створення сортів, придатніших для машинного збирання, вирощування в умовах теплиць або гідропоніки (спосіб вирощування без ґрунту; рослини отримують поживні речовини з розчину, який оточує корені). Бажані характеристики культурних рослин і свійських тварин людина може отримувати також створюючи гібридні особини.

Будь-який сорт рослин чи породу тварин створюють для існування в умовах, притаманних певній місцевості, у яких проявляється їхня максимальна продуктивність. Часто завезені сорти чи породи (особливо неофіційно) не виправдовують очікувань. Тому будь-які сорти чи породи повинні проходити районування, тобто перевірку на відповідність умовам тих кліматичних зон, де планують їхнє використання.

Селекційна робота в Україні

Селекційну роботу в Україні здійснюють у відповідних наукових установах Національної аграрної академії наук та Національної академії наук України, у широкій мережі селекційних станцій, на сортовипробувальних ділянках та у племінних господарствах. Серед найбільших селекційних центрів рослин в Україні такі:

• Селекційно-генетичний інститут - Національний центр насіннєзнавства та сортовивчення (м. Одеса), де виведено та зареєстровано у реєстрі сортів України 139 сортів і гібридів зернових культур;

• Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва (м. Харків), де створено та зареєстровано 213 сортів і гібридів зернових й олійних культур;

• Інститут садівництва (с. Новосілки, Київська обл.), де у результаті багаторічної наукової діяльності створено близько 300 сортів плодових і ягідних культур;

• Національний науковий центр "Інститут виноградарства і виноробства ім. В.Є. Таїрова" (смт Таїрове, Одеська обл.), де створено близько 130 сортів столового та технічного винограду;

• Інститут овочівництва і баштанництва (с. Селекційне, Харківська обл.), там створено близько 500 сортів і гібридів овочевих та баштанних рослин;

• Миронівський інститут пшениці імені В.М. Ремесла (с. Центральне, Київська обл.), створено 276 сортів зернових колосових культур, серед яких шедеври світової селекції - сорти пшениці озимої Українка та Миронівська 808;

• Інститут картоплярства (смт Немішаєве, Київська обл.). Селекціонери цього інституту створили понад 100 сортів картоплі.

Відомими науковими установами, які активно здійснюють селекційно-племінну роботу у тваринництві, є: Інститут тваринництва степових районів імені М.Ф. Іванова (смт Асканія-Нова, Херсонська обл.), Інститут тваринництва (м. Харків), Інститут рибного господарства (м. Київ) та Інститут бджільництва імені П.І. Прокоповича (м. Київ). Ці та інші інститути співпрацюють з племінними господарствами, яких також багато в Україні. Наприклад, тільки у Київській області - 160, Херсонській - 61, Харківській - 80.

Дайте відповіді на запитання:

1. У чому полягають глобальні завдання сучасної селекції?

2. Чому нині є гостра потреба у створенні генних банків?

3. Для чого потрібно районування сортів і порід?

Поміркуйте

Які проблеми виникають під час створення і використання міжвидових гібридів тварин і рослин?