Самостійне вивчення

Тема: Генотип як цілісна система. Генетичні основи селекції організмів. Досягнення в селекції рослин і тварин в Україні. Основні напрямки сучасної біотехнології. Роль генотипу і середовища у формуванні фенотипу.

Генотип – це сукупність всіх генів організму, які є його спадкової основою.

Фенотип – сукупність всіх ознак і властивостей організму, які виявляються в процесі індивідуального розвитку в даних умовах і є результатом взаємодії генотипу з комплексом факторів внутрішнього і зовнішнього середовища.

Кожен біологічний вид має властивий тільки йому фенотип. Він формується відповідно до спадковою інформацією, закладеної в генах. Проте залежно від змін зовнішнього середовища стан ознак варіює від організму до організму, в результаті чого виникають індивідуальні відмінності – мінливість.

                                                                                   Особливості селекції рослин
        Широко використовують у селекції тварин і явище гетерозису. Наприклад, схрещуючи дюрокджерсійську і беркширську породи свиней, одержують нащадків, які за неповний рік досягають маси до
Організм тварини мас високий ступінь інтеграції, тому в селекційній роботі слід враховувати те, що у разі зміни певної ознаки можуть змінюватися й інші, пов'язані з нею. В селекції тварин застосовують як спо¬ріднене схрещування (для переведення певних генів у гомозиготний стан), так і неспоріднене чи віддале¬ну гібридизацію (для створення нових порід). Оскільки споріднене схрещування часто знижує життєздатність організмів, його застосовують лише як певний етап у селекційній роботі. Негативні його наслідки усувають за допомогою схрещування представників різних ліній або порід, що сприяє переведенню несприятливих реце¬сивних алелей у гетерозиготний стан.
У селекції тварин застосовують ті самі методи, що і в селекції рос¬лин, проте є і певні відмінності, пов'язані з особливос¬тями організму тварин. Так, свійським хребетним тваринам притаманне лише статеве розмноження, тому безплідних міжвидових гібридів не можна роз¬множувати вегетативно. В селекції тварин, як прави¬ло, не застосовують масовий добір, оскільки кількість нащадків у них незначна і тому кожна особина стано¬вить собою певну цінність.
                                                                             Особливості селекції тварин
         У селекції рослин різні форми гібридизації застосо¬вують спільно з дією мутагенних факторів. Подаль¬шим добором серед мутантних нащадків створюють сотні нових сортів культурних рослин (пшениці, жита, ячменю, кукурудзи тощо), які за низкою показників переважають вихідні форми.
Корисні властивості гібридів, одержані внаслідок щеплення, слід постійно підтримувати, періодично проводячи повторні щеплення, щоб уникнути виро¬дження сорту.
Унаслідок взаємодії прищепи й підщепи дістають нові корисні властивості, які можна використовувати в подальшій селекційній роботі.
Більшість сортів плодових культур є наслідком му¬тацій у нестатевих клітинах, тому при розмноженні насінням вони повертаються до фенотипів батьківсь¬ких форм. Отже, єдиними способами підтримати їхні властивості є або вегетативне розмноження, або щеп¬лення до дички.
Широко застосовують у селекції рослин щеплення - особливий спосіб штучного об'єднання частин різних рослин. Нагадаємо, що частину рослини, яку прищеп¬люють, називають прищепою, а рослину, до якої її прищеплюють, — підщепою. Щеплення відрізняєть¬ся від справжньої гібридизації тим, що приводить лише до неспадкових змін фенотипу прищепленої рос¬лини, оскільки генотипи прищепи й підщепи не змінюються. Щеплення застосовують з різною метою. Насамперед для підсилення бажаних змін фенотипу внаслідок поєднання властивостей прищепи й підще¬пи і поширення їх на весь новостворений організм. На¬приклад, прищеплення до зимостійкої дички живців від південних високопродуктивних сортів плодових культур забезпечує поєднання високих смакових яко¬стей прищепи з холодостійкістю підщепи. Саме так відомий російський селекціонер І.В. Мічурін створив новий сорт груші бере зимова, районований у середній смузі Росії та на півночі України.
Основними методами селекції рослин є гібридизація і штучний добір, які здебільшого застосовують одночасно. Д одержання великої кількості вихідного матеріалу селекційній роботі використовують різні форми штучного добору: масовий та індивідуальний. У селекції рослин застосовують різні форми гібри¬дизації: споріднене, неспоріднене і міжвидове схрещу¬вання. Як вам уже відомо, міжвидові гібриди рослин часто безплідні. Проте їх можна розмножувати веге¬тативно або за допомогою самозапилення. Крім того, безпліддя міжвидових гібридів рослин долають, по¬двоюючи кількість хромосом, тобто створюючи поліплоїдні форми. Ці форми порівняно з вихідними диплоїдними, мають більші розміри, підвищені жит¬тєздатність і продуктивність. Поліплоїдні набори хро¬мосом (порівняно зі спорідненими дикими видами) мають різні культурні рослини: картопля, суниці са¬дові, деякі сорти, цукрового бурята, м'якої пшениці тощо. Останнім часом створено високопродуктивні поліплоїдні сорти жита, гречки, кукурудзи, проса: льону, кавунів тощо.300 кг і більше, а схрещуючи м'ясні породи курей - корніш з білим плімутроком — скороспілих бройлерів.
Проте спадкові ознаки тварин, які цікавлять люди¬ну, в особин однієї зі статей можуть не проявлятися. Наприклад, у самців великої рогатої худоби не про¬являються такі ознаки, як молочність і жирномо¬лочність, у півнів - несучість. Тому для з'ясування цих властивостей застосовують метод визначення яко¬стей плідників за якостями їхніх нащадків. Він полягає в тому, що від плідників певної статі одержу¬ють нащадків протилежної статі й порівнюють їхню продуктивність із середніми показниками по породі. Якщо вони виявляться вищими, то таких плідників можна використовувати у подальшій селекційній ро¬боті. Але час використання таких плідників може бути обмеженим, оскільки перевірка їхніх якостей за якос¬тями нащадків триває роками. Щоб не залежати від цього, в селекції тварин статеві клітини плідників зберігають при пониженій температурі, а потім за до¬помогою штучного осіменіння дістають потрібну кількість нащадків.
Останнім часом зародків цінних порід тварин одер¬жують штучно (як кажуть, «у пробірці»), а згодом для подальшого розвитку пересаджують у матку самки іншої породи. Це дає можливість дістати велику кількість нащадків з новими або цінними для люди¬ни ознаками.
                                                                       Селекція мікроорганізмів
Мікроорганізми (прокаріоти і деякі мікро¬скопічні еукаріоти, наприклад дріжджі) нині широко використовують у різних галузях народного господар¬ства. За допомогою мікроорганізмів людина виробляє різноманітні антибіотики, вітаміни, амінокислоти, гормони тощо. Дріжджі використовують у хлібопе¬карській, спиртовій, виноробній промисловості, у пи¬воварінні тощо. Виведено гриби, здатні синтезувати кормові білки з відходів рослинництва і навіть нафти. Мікроорганізми виробляють основну кількість харчової лимонної кислоти. Створено штами мікро¬організмів, які можуть вилучати рідкоземельні еле¬менти й дорогоцінні метали з руд і промислових відходів. Для виробництва необхідних речовин і пре¬паратів створена окрема галузь промисловості - мікро¬біологічна. Мікроорганізми застосовують і у боротьбі зі шкідниками сільського і лісового господарств, а та¬кож кровосисними та паразитичними видами.
Мікроорганізми мають низку особливостей, які вар¬то враховувати в селекційній роботі. Насамперед бага¬тьом із них не властивий статевий процес, і тому щодо них неможливо застосувати звичайну гібридизацію. Для збільшення різноманітності вихідного матеріалу використовують дію мутагенних факторів, а потім відбирають найпродуктивніші штами для подальшої селекційної роботи. У деяких випадках проводять штучне схрещування різних штамів за допомогою ві-русів-бактеріофагів, здатних переносити спадкову інформацію від однієї бактеріальної клітини до іншої.
Багато мікроорганізмів має гаплоїдний набір хро¬мосом або кільцеву молекулу ДНК (прокаріоти), що дає змогу мутаціям проявлятися вже в першому по¬колінні нащадків. А завдяки швидким темпам роз¬множення мікроорганізмів можна одержувати значну кількість нащадків.
У селекції мікроорганізмів широко застосовують методи генетичної і клітинної інженерії.