Основы селекции
Селекция разрабатывает теорию и методы создания и совершенствования сортов растений, пород животных и штаммов полезных микроорганизмов.
Породой животных и сортом растений называют группу организмов, искусственно выведенных человеком, характеризуется наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими особенностями.
Штамм - это группа микроорганизмов, являющихся потомками одной клетки (особи).
История и методы селекции
Развития селекции предшествовал процесс одомашнивания диких животных, начавшийся более 10 000 лет назад, когда человек отбирала из дикой природы организмы на основе их способности жить в неволе. Впоследствии из их потомства отбирались особи, которые имели выраженные полезные для человека признаки. На смену одомашниванию пришел искусственный отбор за производительностью и функциями воспроизведения, устойчивостью к экстремальным факторам среды, болезням и т. д. Массовый искусственный отбор проводился по фенотипичным признакам в популяциях растений и животных. Существуют данные, что окультуривание растений началось около 20 000 лет назад.
Большинство видов культурных растений и домашних животных имеют географические центры происхождения.
Основные центры происхождения культурных растений были установлены М. И. Вавиловым в 20-30-х годах ХХ ст.
1)
Южноазиатский тропический (Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии): родина риса, сахарного тростника, огурцов, бананов.
2)
Восточноазиатский (Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань): родина сои, гречихи, проса, редьки, яблони, груши, сливы, шелковицы.
3)
Средне-Західноазіатський (Малая и Средняя Азия, Кавказ, Ближний Восток, Северо-Западная Индия, Южный Китай): родина гороха, чечевицы, ржи, ячменя, овса, моркови, лука, хлопка, льна, винограда, абрикоса, миндаля, грецкого ореха, цитрусовых.
4)
Средиземноморский (страны, расположенные по побережью Средиземного моря): родина сахарной свеклы, капусты, маслин, клевера, люпина.
5)
Абісінський (Северо-Восточная Африка, Абісінське нагорья, Аравийский полуостров): родина твердой пшеницы, сорго, кофе.
6)
Центральноамериканский (Южная Мексика и острова Карибского моря): родина кукурузы, красного перца, фасоли, тыквы, табака, какао.
7)
Южноамериканский (Андийский): родина картофеля, томатов, арахиса, ананаса.
Методы селекции
Гетерозис. Явление гетерозиса заключается в высокой жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению со схрещуваними родительскими формами.
Этапы получения гетерозисных гибридов: 1) многократное самоопыление растений и получения инбредных линий, гомозиготных по подавляющему количеству генов; 2) оценка полученных видов с их способностью к гетерозиса; 3) получение гибридов как основного результата селекции на использование гетерозиса.
Полиплоидия. Много растений-полиплоидов отличаются повышенной продуктивностью и устойчивостью к условиям среды. Так, твердая пшеница, которая обрабатывается сегодня на полях всего мира, представляет собой тетраплоид (геном представлен 28 хромосомами вместо 7, как у дикорастущего предка). Увеличение кратности набора хромосом также позволяет преодолеть стерильность у межвидовых гибридов.
Отдаленная гибридизация. Отдаленная гибридизация тесно связана с поліплоїдією, поскольку полученные гибриды несут в себе хромосомы родительских особей (относящихся к разным видам или даже родам) и сочетают их ценные признаки. Примером результата такой гибридизации может быть тритикале - ценная сельскохозяйственная культура, гибрид пшеницы и ржи, содержит в геноме 42 хромосомы.
Экспериментальный мутагенез. Сорта растений и штаммы микроорганизмов выводятся под действием физических и химических мутагенов.
Клеточная инженерия. Культивирование и гибридизация соматических клеток на специализированных питательных средах.
Одним из направлений клеточной инженерии является
клонування. Клоном называют особь или совокупность клеток, полученных от исходного организма нестатевим путем. Поскольку соматические клетки содержат всю необходимую для жизни генетическую информацию, это дает возможность получать от ценных по своим качествам особей неограниченное количество потомков и может решить проблему донорских органов.
Генная инженерия. Искусственный перенос генов от одного вида живых организмов в другой (
трансгенез). Одним из самых эффективных способов трансгенезу является перенос генов с помощью вирусов, так как вирусы имеют естественные механизмы проникновения и активации генов, привносимые в клетку. Основными этапами трансгенезу являются: 1) выделение из клеток тех генов, которые намечены для переноски; 2) создание специальных генетических конструкций - векторов, которые состоят из переносного гена и его промотора; 3) внедрение генетического вектора в клетку-мишень, а затем в ее геном; 4) культивирование генетически модифицированных клеток.