Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

§ 56. ОСОБЛИВОСТІ СЕЛЕКЦІЇ РОСЛИН І ТВАРИН

Пригадайте типи схрещувань у селекції. Що таке гаплоїдія, поліплоїдія, модифікаційна мінливість? Що таке партеногенез і клонування організмів?

Культурні рослини часто мають короткий життєвий цикл і високу плодючість, що робить їх зручними об’єктами для селекції.

Особливості селекції рослин базуються на тому, що багато видів здатні до самозапилення та вегетативного розмноження. Різниця в селекційній роботі із самозапильними та перехреснозапильними видами рослин проявляється вже на первинних етапах їхньої селекції.

Після індивідуального добору для самозапильних рослин потрібно проводити схрещування між представниками різних ліній, щоб отримати міжлінійні гібриди. Для цього використовують штучне перехресне запилення між рослинами, техніка якого залежить від конкретного виду рослини (мал. 56.1).

Мал. 56.1. Схрещування різних ліній пшениці (ця рослина самозапильна): 1 - видалення тичинок, 2 - об’єднання рослин, які схрещують, під ізолятором

Для перехреснозапильних рослин спочатку потрібно отримати чисті лінії. Для однодомних рослин застосовують штучне самозапилення (наприклад, у кукурудзи) або низку близькоспоріднених схрещувань й отримують інбредні лінії (коноплі). У подальшому ці лінії використовують для отримання гетерозисних гібридів.

Друга особливість - активне застосування експериментального мутагенезу. Третя особливість - широке використання поліплоїдії.

Порівняно з диплоїдними формами поліплоїдні рослини мають велику кількість корисних для людини ознак: більшу вегетативну масу, підвищений уміст поживних речовин, стійкість до несприятливих факторів навколишнього середовища, кращі смакові якості.

Отримання поліплоїдів є надійним способом подолання стерильності віддалених гібридів. Як ви знаєте, через порушення кон’югації хромосом під час мейозу більшість віддалених гібридів стерильні. Штучне подвоєння хромосомних наборів приводить до появи поліплоїдних форм, здатних до статевого розмноження. Класичним прикладом є подолання стерильності у рафанобрасики (гібриду капусти і редьки), яку створив видатний генетик Г.Д. Карпеченко (мал. 56.2).

Четверта особливість - можливість отримання гаплоїдних форм (часто внаслідок партеногенезу). За подальшого штучного подвоєння хромосом у таких форм отримують диплоїдні гомозиготні лінії.

Одним з методів отримання гаплоїдів є використання культури пиляків. Пиляки висаджують на штучне поживне середовище, що містить стимулятори росту. З них утворюються подібні до зародків структури (ембріоїди) з гаплоїдним числом хромосом, з яких у подальшому розвиваються гаплоїдні рослини.

Мал. 56.2. 1. Георгій Дмитрович Карпеченко (1899-1941), відомий генетик і селекціонер, перший у світі отримав плідні міжродові гібриди рослин завдяки штучній поліплоїдизації. 2. Схема отримання рафанобрасики

Мал. 56.3. 1. Іван Володимирович Мічурін (1855-1935) - видатний біолог і селекціонер, який створив понад 300 сортів плодово-ягідних культур. 2. Деякі віддалені гібриди рослин, які отримав І.В. Мічурін: а - гібрид горобини та груші; б - сорт Південний персик; в - цирападус - гібрид вишні та черемхи

П’ята особливість - здатність рослин до вегетативного розмноження. За цього виду розмноження усі дочірні особини фактично є клонами - мають ідентичні генотипи. У селекції вегетативне розмноження використовують для швидкого отримання великої кількості рослин з бажаними характеристиками.

Важливим методом у селекції рослин є застосування щеплень - штучного об’єднання частин різних рослин. Щеплення сприяє модифікаційним змінам фенотипу прищепленої особини: поєднанню ознак прищепи й підщепи та поширенню їх на весь новостворений організм (наприклад, прищеплення до зимостійкої дички живців від південних високопродуктивних сортів плодових культур забезпечує поєднання високих смакових якостей прищепи з холодостійкістю підщепи). Оскільки ці корисні властивості не закріплені у генотипі, вони можуть швидко втрачатися. Тому процес щеплення доводиться періодично повторювати.

Ознаки, які отримують унаслідок взаємодії прищепи та підщепи, можна використовувати у подальшій селекційній роботі, що довів на практиці видатний селекціонер І.В. Мічурін (мал. 56.3).

Особливості підходів до селекції тварин полягають у неможливості самозапліднення, доволі великій тривалості життєвого циклу, складності отримання поліплоїдних форм тощо.

Оскільки самці утворюють більше гамет, аніж самки, то селекцію насамперед проводять у напрямі виявлення перспективних плідників породи. При цьому важливе значення має підбір плідників за екстер’єром - сукупністю зовнішніх фенотипових ознак, притаманних даній породі (мал. 56.4).

Деякі цінні ознаки можуть бути присутніми лише в однієї статі та відсутніми в іншої (наприклад, молочність у корів). Тому часто цінність самців-плідників виявляють за продуктивністю нащадків протилежної статі. Плідників випробовують за потомством: перспективних плідників схрещують з їхніми дочками. Так оцінюють наявність у плідника негативних рецесивних мутацій.

Мал. 56.4. Бугай-плідник герефордської породи

Також у селекції тварин використовують сучасні репродуктивні технології: штучне запліднення та запліднення «у пробірці» (пригадайте ці методики). У разі штучного запліднення гаметами найпродуктивніших самців запліднюють велику кількість самок і отримують значну кількість нащадків від одного плідника. У разі запліднення «в пробірці» яйцеклітини перспективних для селекційної роботи самок (їх можна отримувати до декількох десятків на рік) запліднюють спермою найпродуктивніших самців, а отримані зиготи чи ембріони на ранніх стадіях розвитку підсаджують у матку інших самок.

Поліплоїдія серед тварин трапляється зрідка, тому її використовують у селекції невеликої кількості видів (наприклад, шовковичного шовкопряда та деяких видів риб).

Ключові терміни та поняття

поліплоїди, щеплення рослин, екстер’єр.

Перевірте здобуті знання

1. Як можна отримати гібриди самозапильних рослин? 2. Як у селекції рослин використовують явище поліплоїдії? 3. Для чого проводять щеплення рослин? 4. Які методи застосовують у селекції тварин?

Поміркуйте

1. Як з молекулярно-генетичної точки зору можна пояснити фенотипові зміни, які виникають у результаті щеплення рослин? 2. Чому поліплоїдію лише зрідка використовують у селекції тварин?