Біологія. 9 клас. Козленко

Селекція рослин, тварин, мікроорганізмів

Запам’ятайте терміни: центр походження культурних рослин.

Особливості селекції рослин

Рослини є зручними об’єктами селекції за рахунок ряду властивостей — короткого життєвого циклу, високої плодючості, здатності до вегетативного розмноження та самозапилення. Людина здавна покращувала характеристики диких рослин вигідним для себе чином. Культурні рослини запозичувалися і поширювалися від одного місця мешкання людей до іншого, все більше віддаляючись від своїх диких попередників. Однак заселення території планети такими попередниками було неоднаковим. Шляхом багаторічних досліджень М.І. Вавилов визначив сім основних центрів походження культурних рослин (мал. 29):

• 1. Південноазіатський (огірок, лимон, кокос, чорний перець, чай, апельсин)
• 2. Східноазіатський (рис, просо, яблуня, груша, персик, соя, грецький горіх, хурма)
• 3. Південно-західноазіатський (м’які пшениці, ячмінь, жито, фінік, горох, диня)
• 4. Середземноморський (капуста, буряк, морква, олива, виноград)
• 5. Ефіопський (тверді пшениці, кава, бавовник, кунжут)
• 6. Центральноамериканський (кукурудза, квасоля, соняшник, гарбуз, какао)
• 7. Андійський (картопля, помідор, хінне дерево, ананас, арахіс).

У деяких з цих центрів, особливо у південно-західноазіатському, досі можна зустріти диких попередників сучасних культурних рослин і прослідкувати розвиток корисних ознак через масу перехідних форм.

Мал. 29. Центри походження культурних рослин. Частка кожного з центрів приблизно розподілена наступним чином:

— Південноазіатський - 33%;

— Східноазіатський - 20%;

— Південно-західноазіатський - 4%;

— Середземноморський - 11%;

— Ефіопський - 4%;

— Центральноамериканський - 10%;

— Андійський - 8%.

У селекції рослин (мал. 30) застосовують усі види та форми штучного добору та гібридизації, а також індукований мутагенез.

Важливу роль відіграє також створення поліплоїдних форм. У рослин поліплоїдія впливає перш за все на смакові якості та масу плодів, оскільки збільшення кількості генів, що кодують певні продукти, веде до збільшення кількості цих продуктів. Більшість культурних сортів рослин є поліпоїдами; за образним висловом академіка П.М. Жуковського, людина харчується переважно продуктами поліплоїдії. Серед них є й безплідні поліплоїди, для яких характерна відсутність насіння.

Мал. 30. Зміна кількості форм (сортів) та розмірів плодів у кавунів внаслідок селекції

Більшість рослин здатна до вегетативного розмноження. Воно дозволяє швидко збільшити кількість рослин із вдалою комбінацією корисних ознак. Особливо важливою така можливість є для закріплення ознак, отриманих шляхом штучного мутагенезу, оскільки в процесі гібридизації вони можуть виявитися нестійкими і втратитися.

Ще одним важливим напрямом селекції рослин є застосування щеплень. Підщепа та прищепа взаємодіють на рівні фенотипу, даючи корисні комбінації ознак. Оскільки ці комбінації не закріплені у генотипі, вони можуть швидко втрачатися. Тому важливо регулярно повторювати щеплення.

Особливості селекції тварин

Одомашнення (доместикація) тварин розпочалося вже на ранніх етапах розвитку людства. Першою твариною, яку людині вдалося одомашнити (15 тис. років тому), був вовк, що став диким предком домашнього собаки. Дещо пізніше відбулося одомашнення овець та кіз, ще пізніше — коней. Після переходу людини до землеробства відбулася доместикація кішок та домашньої птиці. Дикі предки деяких домашніх тварин дотепер існують як самостійні види (вовки — предки собак, муфлони — овець, дикі кабани — свиней), інших — вимерли у різний час (тарпани — предки коней, тури — корів).

Характерними особливостями тварин, що визначають методику їх селекції, є неможливість самозапліднення та доволі велика тривалість життєвого циклу.

Значну роль у селекції тварин відіграє індивідуальний штучний добір, різні форми гібридизації.

Особливістю статевого розмноження більшості цінних для людини тварин є те, що плодючість самців суттєво вища, ніж самок. Тому селекція перш за все проводиться в напрямку виявлення перспективних з точки зору розвитку породи самців (плідників). Як правило, у тварин цінні характеристики породи пов’язані з особливостями зовнішнього вигляду, однак деякі ознаки можуть бути присутніми лише в однієї статі та відсутніми в іншої (наприклад, молочність у корів). Тому часто властивості плідників виявляють за властивостями їх нащадків протилежної статі.

Мал. 31. Узагальнений вигляд великої рогатої худоби молочного (А) та м’ясного (Б) напрямків селекції

Різноманітність порід тварин, так само, як і сортів рослин, показує широкі межі прояву визначених генотипом ознак, можливості виникнення нових ознак через мутації та суттєвість впливу модифікаційної мінливості на корисні для людини характеристики організмів. Більшість особин, що є представниками виведених людиною порід та сортів, за своїми ознаками надзвичайно віддалені від вихідних форм (мал. 32).

Мал. 32. Різноманітність порід собак

Особливості селекції мікроорганізмів

Селекція мікроорганізмів повинна враховувати такі їх особливості, як відсутність статевого процесу та гаплоїдність (прокаріоти), можливість швидкого розмноження та здатність до штучного, індукованого мутагенезу.

Мікроорганізми, незважаючи на порівняно коротку історію їх вивчення, здавна використовувалися людиною для своїх потреб. Переважно це були еукаріотичні мікроорганізми — дріжджі (пекарські, винні, пивні) та різні види цвільових грибів, що використовуються у сироварінні. Через обмеженість знань про ці організми неможливо було провести їх селекцію, вона могла відбуватися лише в незначній мірі та несвідомо.

Сучасні методи дослідження дозволяють виявити корисні характеристики мікроорганізмів-прокаріот. Переважно ці мікроорганізми використовуються людиною як продуценти цінних хімічних речовин — антибіотиків, вітамінів, органічних кислот.

Оскільки у прокаріот немає статевого процесу, до них неможливо застосувати методи гібридизації. Як правило, наявність у генотипі генів, що визначають корисні ознаки, забезпечується шляхом індукованого мутагенезу. Гаплоїдність більшості прокаріот дозволяє мутації проявитися зразу. Клітини, у генотипі яких є мутація, відбирають та розмножують, формуючи великі культури нащадків однієї клітини (клони). Тому форма штучного добору, що використовується у селекції мікроорганізмів, називається клональним добором.

Для внесення у генотип потрібних характеристик застосовуються також методи клітинної та генетичної інженерії.

Клони клітин із вдалими комбінаціями характеристик розмножуються і висіваються на поживному середовищі. Зразки таких культур зберігаються у спеціальних колекціях (музеях) культур мікроорганізмів.

• 1. Розташуйте об’єкти селекції в напрямку від тих, з якими найлегше працювати задля формування бажаних ознак, до тих, чия селекція найбільш ускладнена.
• 2. Яке практичне значення мають центри походження культурних рослин?

Обговоріть у групах

Поміркуйте, як виглядало б життя людського суспільства, якщо в ньому була б така сама велика мінливість, як серед порід собак.