Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас>> Біологія: Досягнення в селекції рослин, в селекції тварин, в селекції мікроорганізмів.

Досягнення в селекції рослин, в селекції тварин, в селекції мікроорганізмів.

Пригадайте:

Яке значення для селекційної роботи має різноманітність вихідного матеріалу?

Перші спроби введення в культуру рослин і приручення тварин здійснено ще 20-30 тис. років тому, проте масового характеру вони набули лише за останні 4-6 тис. років.

Які відомі центри походження і різноманітності культурних рослин?

Центри походження і різноманітності культурних рослин досліджував М.І. Вавилов. Під його керівництвом у 20—30-х роках XX століття здійснено численні експедиції в різні куточки нашої планети. Вони встановили центри різноманітності для різних видів культурних рослин (мал. 85, 86, 88).

М.І. Вавилов зробив висновок, що центри різноманітності культурних рослин є одночасно і районами їхнього походження. Спорідненість культурних рослин із дикими видами встановлюють на підставі всебічного порівняльно-морфологічного аналізу, передусім каріотипу, а також біохімічних і фізіологічних досліджень.

Виявлення центрів походження і різноманітності культурних рослин підказало вченим, де саме потрібно шукати різноманітний вихідний матеріал для селекційної роботи.

Завдяки експедиціям М.І. Вавилова створено унікальну колекцію насіння близько 1600 видів культурних рослин, яку з успіхом використовують у селекційній роботі й нині. М.І. Вавилов виділив 7 основних центрів різноманітності та походження культурних рослин (мал. 87):

1. Південноазіатський тропічний (тропічна Індія, Індокитай, Південний Китай, острови Південно-Східної Азії): батьківщина рису, цукрової тростини, огірків, кількох видів цитрусових, бананів, багатьох інших плодових і овочевих культур.
2. Східноазіатський (Центральний і Східний Китай, Японія, Корея, Тайвань): батьківщина сої, гречки, редьки, яблуні, груші, сливи, шовковиці, кількох видів проса, деяких цитрусових.
3. Південно-Західноазіатський (Мала і Середня Азія, Кавказ, Іран, Афганістан, Північно-Західна Індія): батьківщина гороху посівного, сочевиці, кількох видів м'якої пшениці, жита, ячменю, вівса, деяких інших зернових і бобових, моркви, цибулі ріпчастої, бавовнику, льону, винограду, абрикосу, груші, мигдалю, волоського горіха та деяких інших плодових культур.
4. Середземноморський (країни, розташовані по узбережжю Середземного моря): батьківщина цукрового буряка, капусти, маслини, деяких кормових культур (конюшини, люпину тощо).
5. Абіссінський (Абіссінське нагір'я, частина Аравійського півострова): батьківщина твердої пшениці, особливої форми ячменю, зернового сорго, одного виду бананів та інших рослин.
6. Центральноамериканський (Південна Мексика і острови Карибського моря): батьківпщна кукурудзи, червоного перцю, квасолі, гарбуза, тютюну, какао, довговолокнистого бавовнику тощо.
7. Південноамериканський (Андійський) (частина Анд уздовж узбережжя Південної Америки): батьківщина картоплі, помідорів, арахісу, ананасу, хінного дерева та інших рослин.

Дослідження показали, що дикі предки одних культурних рослин у природі не трапляються (наприклад, цибуля ріпчаста), тоді як інших - поширені й нині у природних екосистемах (наприклад, дика капуста). Певні культурні рослини людина створила методом віддаленої гібридизації (наприклад, рапс - гібрид капусти і свиріпи). Залежно від мети вирощування культурних рослин, кількість видів яких перевищує 25 000, розрізняють харчові, лікарські, технічні (олійні, ефіроолійні та ін.), кормові, декоративні тощо.

Завдяки селекційній роботі виведено велику кількість сортів культурних рослин (наприклад, пшениці понад 4 000 сортів, тюльпанів - 8 000).

Учені вважають, що одними з перших окультурено кукурудзу, гарбуз, кокосову пальму, ячмінь, пшеницю, цибулю, рис, горох посівний.

Хоча землеробство на території України розвивається понад 5 тисячоліть, майже всі культурні рослини, які вирощують у нас, походять з інших країн. Проте багато їхніх сортів створено саме в нашій країні.

Які відомі райони одомашнення і походження порід свійських тварин?

Райони одомашнення і походження порід свійських тварин пов'язані з давніми центрами землеробства, однак встановити центри походження свійських тварин значно складніше, ніж культурних рослин. Це пояснюється значними пе¬реміщеннями їхніх диких предків у межах первісних ареалів, які тепер складно встановити. Одомашнення могло відбуватись у будь-якому місці первинного ареалу, а подальше поширення порід було пов'язане не з природним середовищем існування, а з діяльністю людини. Більшість свійських тварин приручено 8 — 10 тис. років тому. їхні предки, зазвичай, вели гуртовий спосіб життя, що сприяло прирученню диких тварин. Під час одомашнення відбулися значні зміни в будові й життєвих функціях свійських тварин, їхній поведінці.

Одним із перших (10-15 тис. років тому) приручений собака, якого людина спочатку використовувала для захисту і як помічника на полюванні. Вважають, що собаку одомашнено в кількох місцях Євразії, а його предками були деякі види вовків. У наш час відомо понад 400 порід собаки свійського, селекція якого відбувалась у кількох основних напрямах: службові, мисливські та декоративні породи.

Значно пізніше (близько 5 тис. років тому) на території Давнього Єгипту для захисту запасів зерна від гризунів приручили кішку. її предком вважають дику лівійську кішку.

Від полювання на диких тварин і збирання їстівних рослин первісна людина перейшла до тваринництва і землеробства. Кочові та осілі племена для власних потреб приручали ті чи інші види диких тварин. Одним із перших об'єктів тваринництва були вівці й кози (приручені близько 8-10 тис. років тому). Вівчарство виникло в гірських районах Греції, Кавказу, Малої і Середньої Азії. Предками свійської вівці були дикі види архар і муфлон, які мешкають і тепер у районах її одомашнення. Свійських овець розводять заради овчини, вовни, м'яса і молока. Відомо понад 600 порід свійської вівці (мал. 89). В Україні, зокрема, розводять асканійську, цигейську, каракульську, гірськокарпатську породи. Свійських кіз вирощують з тією ж метою, що й овець. їхніми предками вважають деякі види диких козлів (безоарового та ін.). Відомо понад 50 порід кіз (молочні, пухові тощо).

Серед перших приручених людиною тварин був і кінь.

Його предком вважають дикого коня — тарпана, який мешкав раніше в лісостеповій зоні Європи і Казахстану. Проте цей вид людина повністю знищила до кінця XIX століття (мал. 90).

Слід зазначити, що кінь Пржевальського, якого раніше вважали предком свійського коня, насправді ним не є, оскільки має інший набір хромосом (мал. 91).

Коня спочатку приручили заради шкіри, м'яса та молока і лише згодом почали використовувати як транспортний засіб. У наш час відомо понад 200 порід коня, серед яких розрізняють верхові, упряжні та ваговози. Коней і нині використовують для перевезення людей і вантажів, у спортивних змаганнях, а також з метою одержання м'яса і молока (мал. 75).

Предком великої рогатої худоби був дикий бик - тур, який мешкав на території лісостепової і степової зон Євразії (Останню тварину цього виду було знищено 1627 року на території сучасної Польщі). Вважають що тура одомашнено близько 4 тис. років тому в Давній Греції (мал. 92). Виведено понад 250 порід великої рогатої худоби, яку розводять заради м'яса, молока, шкіри і як тяглову силу. Основні напрями селекції - створення молочних (чорно-ряба, червона степова), м'ясних (герефордська), м'ясо-молочних (симентальська, лебединська) порід.

Дику свиню (кабана), яка мешкає в різних регіонах Євразії, приручили землеробські племена 5-9 тис. років тому. Від свого дикого предка свійська свиня відрізняється більшою плодючістю, а новонароджені поросята не мають смугастого забарвлення. Різноманітні породи свійської свині (їх відомо понад 100: велика біла, українська степова, миргородська, беркширська тощо) людина розводить заради м'яса, сала і шкіри.

Людина одомашнила також різні види птахів.

Так, свійські кури походять від диких банківських і червоних курей, одомашнених 5-6 тис. років тому на території Південної і Південно-Східної Азії (мал. 93). Залежно від напрямів селекційної роботи розрізняють несучі (леггорн, російська біла), м'ясні (корніш) і м'ясо-яєчні (загорська, плімутрок, родайленд) породи курей (мал 94).

Індіанські племена Центральної Америки близько 2 тис. років тому приручили інший вид ряду Куроподібні - дику індичку. Свійських індиків, як і курей, розводять заради м яса, яєць і пуха. Свійська качка походить від дикої качки — крижня. Різноманітні породи свійських качок (українську, московську, пекінську та ін.) розводять заради м'яса, яєць, пуху. Приблизно в той самий час, що і качку (близько 4 тис. років тому), людина приручила сіру гуску.

Короп, якого людина розводить штучно, походить від сазана, що живе в прісних водоймах Євразії. Різноманітні породи золотих рибок виведено в Китаї від сріблястого карася майже 5 тис. років тому. Людина штучно розводить таких риб, як райдужну форель, осетрів тощо.

Понад 5 тис. років тому в Китаї виникло шовківництво.

Приблизно в ті самі часи в тропічних і субтропічних регіонах Євразії виникло і бджолярство. Як і шовковичний шовкопряд, медоносна бджола в дикому стані не відома, ці види є виключно свійськими тваринами.

Отже, за відносно короткий історичний проміжок часу людина одомашнила значну кількість видів диких тварин, які стали предками численних порід свійських тварин. Цей процес триває і нині.

Пригадайте:

Що таке поліплоїдія, як вона впливає на фенотип організмів? Що таке штучний мутагенез?

Які особливості селекції рослин? Основними методами селекції рослин є гібридизація і штучний добір, які здебільшого застосовують одночасно. Для одержання великої кількості вихідного матеріалу в селекційній роботі використовують різні форми штучного добору: масовий та індивідуальний (мал. 96).

У селекції рослин застосовують різні форми гібридизації: споріднене, неспоріднене і міжвидове схрещування. Як вам уже відомо, міжвидові гібриди рослин часто безплідні. Проте їх можна розмножувати вегетативно або за допомогою самозапилення. Крім того, безпліддя міжвидових гібридів рослин долають, подвоюючи кількість хромосом, тобто створюючи поліплоїдні форми.

Ці форми порівняно з вихідними диплоїдними, мають більші розміри, підвищені життєздатність і продуктивність. Поліплоїдні набори хромосом (порівняно зі спорідненими дикими видами) мають різні культурні рослини: картопля, суниці садові, деякі сорти цукрового буряка, м'якої пшениці тощо. Останнім часом створено високопродуктивні поліплоїдні сорти жита, гречки, кукурудзи, проса, льону, кавунів тощо.

Широко застосовують у селекції рослин щеплення - особливий спосіб штучного об'єднання частин різних рослин. Нагадаємо, що частину рослини, яку прищеплюють, називають прищепою, а рослину, до якої її прищеплюють, - підщепою. Щеплення відрізняється від справжньої гібридизації тим, що приводить лише до неспадкових змін фенотипу прищепленої рослини, оскільки генотипи прищепи й підщепи не змінюються. Щеплення застосовують з різною метою. Насамперед для підсилення бажаних змін фенотипу внаслідок поєднання властивостей прищепи й підщепи і поширення 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. Саме так відомий російський селекціонер І.В. Мічурін створив новий сорт груші бере зимова, районований у середній смузі Росії та на півночі України.

Більшість сортів плодових культур є наслідком мутацій у нестатевих клітинах, тому при розмноженні насінням вони повертаються до фенотипів батьківських форм. Отже, єдиними способами підтримати їхні властивості є або вегетативне розмноження, або щеплення до дички.

Унаслідок взаємодії прищепи й підщепи дістають нові корисні властивості, які можна використовувати в подальшій селекційній роботі.

Корисні властивості гібридів, одержані внаслідок щеплення, слід постійно підтримувати, періодично проводячи повторні щеплення, щоб уникнути виродження сорту.

У селекції рослин різні форми гібридизації застосовують спільно з дією мутагенних факторів. Подальшим добором серед мутантних нащадків створюють сотні нових сортів культурних рослин (пшениці, жита, ячменю, кукурудзи тощо), які за низкою показників переважають вихідні форми.

Які особливості селекції тварин?

У селекції тварин застосовують ті самі методи, що і в селекції рослин, проте є і певні відмінності, пов'язані з особливостями організму тварин. Так, свійським хребетним тваринам притаманне лише статеве розмноження, тому безплідних міжвидових гібридів не можна розмножувати вегетативно. В селекції тварин, як правило, не застосовують масовий добір, оскільки кількість нащадків у них незначна і тому кожна особина становить собою певну цінність.

Організм тварини має 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 споріднене схрещування (для переведення певних генів у гомозиготний стан), так і неспоріднене чи віддалену 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 рецесивних алелей у гетерозиготний стан.

Широко використовують у селекції тварин і явище гетерозису. Наприклад, схрещуючи дюрокджерсійську і беркширську породи свиней, одержують нащадків, які за неповний рік досягають маси до 300 кг і більше, а схрещуючи м'ясні породи курей - корніш з білим плімутроком - скороспілих бройлерів (мал. 97).

Проте спадкові ознаки тварин, які цікавлять людину, в особин однієї зі статей можуть не проявлятися. Наприклад, у самців великої рогатої худоби не проявляються такі ознаки, як молочність і жирномолочність, у півнів — несучість. Тому для з'ясування цих властивостей застосовують метод визначення якостей плідників за якостями їхніх нащадків. Він полягає в тому, що від плідників певної статі одержують нащадків протилежної статі й порівнюють їхню продуктивність із середніми показниками по породі. Якщо вони виявляться вищими, то таких плідників можна використовувати у подальшій селекційній роботі. Але час використання таких плідників може бути обмеженим, оскільки перевірка їхніх якостей за якостями нащадків триває роками. Щоб не залежати від цього, в селекції тварин статеві клітини плідників зберігають при пониженій температурі, а потім за допомогою штучного осіменіння дістають потрібну кількість нащадків.

Останнім часом зародків цінних порід тварин одержують 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 людини ознаками.

Чим характеризується селекція мікроорганізмів?

Мікроорганізми (прокаріоти і деякі мікроскопічні еукаріоти, наприклад дріжджі) нині широко використовують у різних галузях народного господарства. За допомогою мікроорганізмів людина виробляє різноманітні антибіотики, вітаміни, амінокислоти, гормони тощо. Дріжджі використовують у хлібопекарській, спиртовій, виноробній промисловості, у пивоварінні тощо. Виведено гриби, здатні синтезувати кормові білки з відходів рослинництва і навіть нафти.

Мікроорганізми виробляють основну кількість харчової лимонної кислоти.

Створено штами мікроорганізмів, які можуть вилучати рідкоземельні елементи й дорогоцінні метали з руд і промислових відходів. Для виробництва необхідних речовин і препаратів створена окрема галузь промисловості - мікробіологічна. Мікроорганізми застосовують і у боротьбі зі шкідниками сільського і лісового господарств, а також кровосисними та паразитичними видами.

Мікроорганізми мають низку особливостей, які варто враховувати в селекційній роботі. Насамперед багатьом 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 вірусів-бактеріофагів, здатних переносити спадкову інформацію від однієї бактеріальної клітини до іншої.

Багато мікроорганізмів має гаплоїдний набір хромосом або кільцеву молекулу ДНК (прокаріоти), що дає змогу мутаціям проявлятися вже в першому поколінні нащадків. А завдяки швидким темпам розмноження мікроорганізмів можна одержувати значну кількість нащадків.

У селекції мікроорганізмів широко застосовують методи генетичної і клітинної інженерії, про які ви дізнаєтеся у наступному параграфі.
 
Контрольні запитання:

1. Які центри походження і різноманітності культурних рослин встановив М.І. Вавилов?
2. Яке значення для селекції мало встановлення центрів походження і різноманітності культурних рослин?
3. З чим пов'язані райони одомашнення і походження порід свійських тварин?
4. Які види ссавців були одомашнені людиною? Хто були їхні предки?
5. Які види птахів одомашнила людина? Хто були їхні предки?
6. Які види свійських комах вам відомі?
7. Які основні напрями селекції собаки свійського, коня, великої рогатої худоби, курей?
8. Які методи застосовують у селекції рослин? Які їхні особливості?
9. Для чого в селекції рослин одержують поліплоїдні форми?
10. Що таке щеплення рослин? Для чого використовують щеплення культурних рослин?
11. Як можна підвищити різноманітність вихідного матеріалу в селекції рослин?
12. Які особливості селекції тварин порівняно з селекцією рослин?
13. Що таке оцінка плідників за якостями їхніх нащадків?
14. Для чого здійснюють селекцію мікроорганізмів? Які особливості селекції мікроорганізмів?

Поміркуйте:

Чому центри стародавнього землеробства і походження культурних рослин, зазвичай, збігаються з гірськими регіонами?

Чим можна пояснити, що райони одомашнення тварин, зазвичай, збігаються з центрами походження культурних рослин?

Що є біологічною основою створення нових сортів рослин за допомогою щеплення?

Чому поліплоїдні сорти рослин продуктивніші за диплоїдні?

М.Є.Кучеренко, Ю.Г.Вервес, П.Г.Балан, В.М.Войціцький, Біологія, 11 клас
Вислано читачами з інтернет-сайтів 

_{Планування уроків з біології, відповіді на тести, завдання та відповіді по класам, домашнє завадання та робота з біології для 11 класу}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.