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).

Мал. 96. Селекція капусти:

1 - дикий предок; 2 - листкова; 3 - цвітна; 4 - кольрабі; 5 - білоголова; 6 - брюссельська

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 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 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).

Мал. 97. Гетерозис у тварин:

1 - корніш; 2 - плімутрок; 3 - бройлери (гетерозисні курчата)

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 методи застосовують у селекції рослин? Які їхні особливості? 2. Для чого в селекції рослин одержують поліплоїдні форми? 3. Що таке щеплення рослин? Для чого використовують щеплення культурних рослин? 4. Як можна підвищити різноманітність вихідного матеріалу в селекції рослин? 5. Які особливості селекції тварин порівняно з селекцією рослин? 6. Що таке оцінка плідників за якостями їхніх нащадків? 7. Для чого здійснюють селекцію мікроорганізмів? Які особливості селекції мікроорганізмів?

ПОМІРКУЙТЕ

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

Чому поліплоїдні сорти рослин продуктивніші за диплоїдні?