Селекция растений. Селекция животных. Селекция микроорганизмов

Селекция – наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, соответствующих потребностям человека.

Сорт, порода, штамм – это популяции, искусственно созданные человеком, имеющие определенные наследственные особенности: комплекс морфологических и физиологических признаков, продуктивность и норму реакции.

Создатель генетических основ селекции – Н.И. Вавилов.

Основные методы селекции – гибридизация и отбор.

Этапы селекционной работы

1. Подбор родительских пар по хозяйственно-ценным

признакам и месту происхождения

Исходный материал – естественные мутации, искусственные мутации, комбинативная изменчивость.

Центры многообразия и происхождения

культурных растений

Н.И. Вавилов собрал коллекцию семян различных сортов культурных растений и установил 7 центров происхождения и многообразия культурных растений, совпадающих с очагами древних цивилизаций.

1. Южноазиатский (Индия)	рис, сахарный тростник, баклажан, огурец, манго, цитрусы.
2. Восточноазиатский (Китай)	просо, соя, гречиха, ячмень, лук, груша, яблоня, слива, хурма, чай, мак, редька, горчица, олива, шелковица.
3. Юго-Западноазиатский (Средняя и Малая Азия)	пшеница, рожь, бобовые, виноград, морковь, репа, лук, чеснок, хлопчатник, конопля, абрикос, персик, груша, яблоня, миндаль, грецкий орех.
4. Средиземноморский	чечевица, маслины, капуста, свекла, репа, кормовые культуры, пшеница, овес, горох, люпин, брюква, сельдерей, укроп.
5. Абиссинский (Африка)	твердая пшеница, ячмень, кофе, сорго, банан, кориандр.
6. Центральноамериканский (Мексика)	кукуруза, хлопчатник, какао, тыква, табак, перец, подсолнечник, томат.
7. Андийский (Южная Америка)	картофель, ананас, табак, арахис, каучук.

Центры происхождения животных связаны с районами их одомашнивания (доместикации) – очагами древних цивилизаций.

2. Скрещивание (гибридизация)

↓	↓
Инбридинг, близкородственное скрещивание (×)	Аутбридинг, неродственное скрещивание (×)
– инбридинг у животных; – инцухт у растений.	внутривидовое (внутрипородное, внутрисортовое)	отдаленная гибридизация
× родители – дети, × братья – сестры.	× разных пород, × разных сортов.	× разных видов и родов.
Переводят рецессивные гены в гомозиготное состояние.	Объединение ценных признаков.

3. Искусственный отбор по хозяйственным признакам

Выборочное сохранение и размножение особей с ценными для человека свойствами.

↓	↓
Массовый	Индивидуальный
выделение группы особей, сходных по фенотипу.	отбор особей по генотипу, выделение единичных форм.

4. Метод испытания производителя по потомству

Селекция растений

Биологические особенности растений позволяют использовать близкородственное скрещивание, полиплоидию, искусственный мутагенез, отдаленную гибридизацию.

1. Принудительное самоопыление.	Перекрестноопыляемые растения.	Рецессивные гены переходят в гомозиготное состояние, позволяет выделить чистые линии.
2. Скрещивание межлинейных гибридов.	Кукуруза, огурцы, томаты, лук.	Высокая гетерозиготность, явление гетерозиса (гибридная мощь).
3. Полиплоидия	Пшеница, овес, сахарная свекла, картофель, плодовые и декоративные культуры.	Воздействие мутагенами (колхицин) → разрушение веретена деления →2n →4n.
4. Отдаленная гибридизация.	Пшеница, картофель, овощные и плодовые культуры.	Преодолели бесплодие гибридов Г.Д. Карпеченко (капустноредечный гибрид) и И.В. Мичурин: – смешение пыльцы, использование посредника (культурный персик); – географически отдаленная гибридизация (Бере зимняя Мичурина); – генетически отдаленная гибридизация (церападус); – метод ментора (Кандиль Синап, Бельфлер-китайка).

Селекция животных

Особенностями селекции животных являются:

1. Животные размножаются половым путем.

2. Имеют немногочисленное потомство.

3. Каждая особь имеет определенную ценность.

При подборе родительских пар учитывают их родословную, продуктивность в ряду поколений, экстерьер (телосложение и соотношение частей тела, связанных с ценными хозяйственными признаками).

1. Близкородственное скрещивание.	Молочность коровы определяется быком: бык × корова → телка, телка × бык (дочь – отец).	Для закрепления рецессивных хозяйственно-ценных признаков.
2. Неродственное скрещивание: а) внутривидовое; б) отдаленная гибридизация.	куры-бройлеры, костромская порода КРС, мясошерстная порода овец; мул (лошадь×осел), архаромеринос (♀меринос×♂архар), бестер (белуга×стерлядь), бесплодны.	Для получения интенсивных привесов на основе гетерозиса и для объединения в одном организме ценных признаков. Выносливый, сильный. Тонкая шерсть, выносливый. Большие размеры, хорошее качество мяса.
3. Искусственное осеменение, принудительная имплантация яйцеклеток.	бык →коровы, кобылы.	Молочность коров определяется быком. Скаковые качества жеребцов определяет кобыла.

Селекция микроорганизмов

Селекция микроорганизмов – отрасль селекции, направленная на получение высокопродуктивных микроорганизмов при воздействии рентгеновскими, ультрафиолетовыми лучами и химическими мутагенами.

Чередование обработки мутагенами с отбором через несколько этапов дает новый штамм, по количеству продукции в десятки раз превосходящий исходный.

Особенностями микроорганизмов как объектов селекционной работы являются:

– микроскопические размеры;

– большая скорость размножения и роста;

– способность при неблагоприятных условиях переходить в анабиоз.

Методы селекции микроорганизмов:

– индуцированный мутагенез,

– гибридизация,

– клеточная инженерия,

– хромосомная инженерия,

– генная инженерия.

Биотехнология

Биотехнология – использование живых организмов и биологических процессов в производстве:

1) при биологической очистке сточных вод;

2) для защиты растений от вредителей и болезней;

3) производство БАВ (антибиотиков, ферментов, гормонов);

4) получение аминокислот и белков в качестве кормовых добавок.

Клеточная инженерия

Клеточная инженерия – метод конструирования клеток нового типа на основе их:

↓	↓	↓
культивирования	гибридизации	реконструкции

Культивирование – из кусочков тканей или отдельных клеток получают целые, нормально развитые организмы:

– сохранение сортов культурных растений;

– клонирование млекопитающих: ядро соматической клетки → в яйцеклетку → приемная мать.

Гибридизация – искусственно объединяют целые клетки с образованием гибридного генома.

С помощью ферментов или ультразвука удаляют клеточные стенки растительных клеток и «соединяют» протопласты клеток → каллус – неорганизованная клеточная масса, → вызывая дифференциацию клеток, получают гибридное растение.

Реконструкция – создание жизнеспособной клетки из отдельных фрагментов разных клеток (ядра, цитоплазмы, хромосом).

Хромосомная инженерия

Хромосомная инженерия – замещение (замена) отдельных хромосом у растений или добавление новых.

Генная инженерия

Генная инженерия – целенаправленное создание in vitro (в пробирке) новых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке-хозяине и синтезировать продукты обмена веществ.

Искусственный перенос нужных генов от одного вида живых организмов к другому, зачастую далекому по происхождению.