Реферат
«Гібридизація рослини. Селекційні і домашні тварини »
1. Полиплоидия і віддалена гібридизація рослин
У рослин одну з форм спадкової мінливості представляє поліплоїдія. Багато хто з культурних рослин (в порівнянні із спорідненими дикими видами) поліплоїдних. До числа їх відносяться пшениця, картопля, деякі сорти цукрових буряків.
У генетиці і селекції в даний час розроблений ряд методів експериментального одержання поліплоїдії. Багато поліплоїдії в порівнянні з вихідними (диплоїдними) формами мають більш потужним зростанням і більш високою врожайністю. За останні роки широке поширення (у тому числі і в Радянському Союзі) придбала експериментально отримана поліплоїдну цукровий буряк. Перспективна в господарському відношенні поліплоїдну гречка.
Одним з перспективних шляхів отримання нових продуктивних форм культурних рослин є віддалена гібридизація. Зазвичай схрещування відбувається в межах виду. Іноді виявляється можливим отримання гібридів між різними видами рослин з одного роду і навіть видами, що відносяться до різних родів. Так, наприклад, існують гібриди жита і пшениці, пшениці і дикого злаку егілопс і деякі інші. Однак такі віддалені гібриди в більшості випадків виявляються безплідними. Дійсно, якщо б міжвидові гібриди розмножувалися і залишали потомство, то існування видів у природі стало б неможливим, так 'як процес гібридизації стер б межі між ними.
У чому причини безпліддя віддалених гібридів? Ці причини різноманітні. Ми вкажемо лише найголовніші. У більшості випадків у віддалених гібридів порушується нормальний хід дозрівання статевих клітин. Хромосоми обох батьківських видів виявляються настільки несхожими між собою, що порушується процес мейозу. Хромосоми виявляються нездатними кон'юговані, і в результаті цього не відбувається нормальної редукції їх числа. Ці порушення виявляються ще більш значними, коли мимобіжні види відрізняються за кількістю хромосом (наприклад, диплоидное число хромосом жита - 14, м'якої пшениці - 42). Але навіть і при однаковому числі хромосом схрещується видів нормальний хід мейозу при віддаленій міжвидової гібридизації часто порушується.
Чи існують методи відновлення плодючості віддалених гібридів? Одним з видатних досягнень сучасної генетики та селекції є розробка способів подолання безпліддя міжвидових гібридів, що приводить в деяких випадках до відновлення їх нормального розмноження.
Вперше це вдалося здійснити у 1924 р. радянському генетику Г. Д. Карпеченко при схрещуванні редьки і капусти. Обидва ці види мають (у диплоїдний набір) по 18 хромосом. Відповідно їх гамети несуть по 9 хромосом (гаплоїдний набір). Гібрид має 18 хромосом, але він абсолютно безплідний, так як «редечние» і «капустяні» хромосоми не кон'югують один з одним, і тому процес мейозу не може протікати яормально. Г. Д. Карпеченко вдалося подвоїти число хромосом гібрида. У результаті в гібридному організмі виявилося 36 хромосом, слагающихся з двох повних диплоїдних наборів редьки і капусти. Це створило нормальні можливості для мейозу, так як кожна хромосома мала собі парну. «Капустяні» хромосоми кон'юговані з «капустяними», а «редечние» - з «редечнимі». Кожна гамета несла по одному гаплоїдному набору редьки і капусти (9 + 9 = 18). У зиготі знову чинився 36 хромосом. Таким чином, отриманий міжвидовий гібрид став плідним. Гібрид не розщеплювався на батьківські форми, так як хромосоми редьки і капусти завжди виявлялися разом. Цей новостворений людиною вид рослини не був схожий ні на редьку, ні на капусту.
Стручки займали як би проміжне положення і складалися з двох половинок, з яких одна нагадувала стручок капусти, інша - редьки. Віддалена гібридизація в поєднанні з подвоєнням числа хромосом (створення полиплоидам) призвела до повного відновлення плодючості.
Існує чимало культурних рослин, створених у результаті віддаленій гібридизації. Зазначимо деякі з них. У результаті багаторічних робіт акад. Н. В. Цицин і його співробітників отримані цінні сорти зернових на основі гібридизації пшениці з багаторічним смітних рослиною - пирієм. Серед них є багаторічна пшениця, яку немає необхідності сіяти щороку, бо кореневища її перезимовують, як у пирію. Вона представляє великий практичний інтерес для сільського господарства.
Широкого застосування знайшов метод віддаленої гібридизації в плодівництві, зокрема в результаті чудових творів І. В. Мічуріна.
2. Методи роботи І.В. Мічуріна
Іван Володимирович Мічурін, видатний радянський вчений і селекціонер, присвятив справі виведення нових сортів плодових дерев та інших культурних рослин 60 років напруженої праці. Його роботи почалися ще в 70-х роках минулого століття в невеликому розпліднику в м. Козлові (нині Мічурінськ) колишньої Тамбовської губернії.
Широко розгорнути дослідження І. В. Мічурін зміг лише після Жовтневої революції, коли його розплідник був перетворений у велике державна установа. Діяльністю Мічуріна цікавився В. І. Ленін, який надавав їй велике значення. М. І. Калінін відвідав розплідник Мічуріна і всіляко сприяв його роботі.
І.В. Мічурін не відразу прийшов до тих методів і поглядів, які призвели до великих успіхів. У перший період своєї діяльності він витратив багато сил і часу на досліди з простої акліматизації (привчанню) південних сортів до відносно суворого клімату Тамбовської губернії з холодними зимами. Ці спроби виявилися безуспішними. Всі південні сорти взимку вимерзає.
Переконавшись у безплідності методу простий акліматизації, І. В. Мічурін приступив до розробки нових методів зміни природи рослин.
В основі творів І. В. Мічуріна лежить поєднання трьох основних методів: гібридизації, відбору та впливу умовами середовища на що розвиваються гібриди (їх «виховання» в бажаному напрямку).
Велику увагу І. В. Мічурін приділяв підбору вихідних батьківських форм для гібридизації. Він застосовував схрещування місцевих морозостійких сортів з кращими південними. Отримувані сіянці піддавалися строгому відбору. І. В. Мічурін отримані таким шляхом гібриди містив у відносно суворих умовах, не даючи їм ситому грунту. І. В. Мічурін вказує на можливість керувати домінуванням ознак при розвитку гібрида, причому вплив зовнішніх факторів на домінування виявляється ефективним лише на ранніх стадіях розвитку гібрида. До числа сортів, отриманих цим методом, відноситься, наприклад, яблуня Слов'янка, виведена в результаті гібридизації Антонівки з південним сортом Ранет ананасовим.
Особливе значення у підборі батьківських форм для гібридизації І. В. Мічурін надавав схрещування географічно віддалених форм, не ростуть у тій місцевості, де здійснюється гібридизація. Він писав з цього приводу: «Чим далі відстоять між собою пари схрещується рослин-виробників за місцем їх батьківщини і умов середовища, тим легше пристосовуються до умов середовища в новій місцевості гібридні сіянці». Цим шляхом І. В. Мічурін створив ряд першокласних сортів плодових дерев. До числа їх належить сорт яблуні Бельфлер-китайка, отриманий в результаті гібридизації Китайської яблуні родом з Сибіру і американського сорту Бельфлер жовтого. Китайка характеризується витривалістю до морозів і стійкістю до хвороб, Бельфлер - чудовими смаковими якостями плодів. Отриманий І. В. Мічуріним новий сорт відрізняється прекрасними смаковими якостями і значною морозостійкістю.
Широко відомий мічурінський сорт груші Бере зимова Мічуріна був отриманий в результаті гібридизації дикої уссурийской груші та південного французького сорту Бере-рояль.
Серед методів «виховання», які розробив І. В. Мічурін, слід вказати на метод ментора. Сутність його зводиться до того, що ознаки розвивається гібрида змінюються під впливом щепи або підщепи. Метод цей застосовувався Мічуріним у двох варіантах.
Перший з них зводився до того, що гібридний сіянець слу-# жив привоєм і прищеплювався на доросле плодоносну рослина (підщепа), у напрямку властивостей якого бажано було змінити властивості гібрида.
Другий варіант методу ментора полягав у тому, що в крону молодого гібридного сіянця, який в даному випадку служив підщепою, прищеплювався держак від того сорту, у напрямку якого бажано було змінити властивості гібрида.
Метод ментора був застосований І. В. Мічуріним, наприклад,
при створенні вже згадуваного вище сорти яблуні Бель флер-китайка. У перший рік плодоношення гібридів, які дали початок сорту, виявилося, що за якістю плодів вони ухиляються в бік китайки, що володіє дрібними кислими плодами. Щоб змінити подальший розвиток гібрида в бажану сторону, в крону молодих гібридів були щеплені живці Бельфлер, під впливом яких формування ознаки
гібрида в наступні роки пішло убік придбання високих смакових якостей Бельфлер. Цей метод був застосований І. В. Мічуріним і при створенні деяких інших сортів, але широко він не отримав. Вплив ментора слід, очевидно, розглядати як зміна властивості домінантності в процесі розвитку гібрида. У даному випадку ментор сприяв фенотипическому прояву (тобто домінуванню) генів, отриманих від сорту Бельфлер.
У своїй роботі І. В. Мічурін застосовував і віддалену гібридизацію - схрещування між різними видами і навіть родами і отримав таким чином, кілька цінних нових плодових культур.
Він отримав гібриди ожини і малини, сливи і терну, горобини та сибірського глоду та ін
Більшість отриманих І. В. Мічуріним сортів являло собою складні гетерозиготи. Для збереження їх якостей вони розмножувалися вегетативним шляхом: відводками, щепленнями і т. п.
3. Селекція тварин
Загальні принципи селекції тварин ті ж, що і рослин. І тут в основі отримання нових і поліпшення існуючих порід лежать спадкова мінливість і добір, що протікають на тлі умов середовища, найбільш сприятливих фенотипическому прояву бажаних ознак. Однак селекція тварин має і деякими особливостями, що випливають із самої природи тваринного організму.
У домашніх тварин існує тільки статеве розмноження. Тому повністю відпадають форми селекції, пов'язані з самозапліднення і вегетативним розмноженням.
Друга важлива особливість селекції тварин полягає в тому, що тут важко отримати такий масовий матеріал, як це має місце у рослин, кожна окрема особина представляє значну цінність, а число особин у потомстві відносно невелике.
Селекційна (племінна) робота з домашніми тваринами та птахами завжди пов'язана з підбором виробників за господарсько цінними ознаками.
При селекційній роботі з тваринами дуже важливе значення набуває врахування екстер'єрних ознак. Під екстер'єром розуміють всю сукупність зовнішніх форм тварин, їх статура, співвідношення розмірів частин тіла. Організм представляє собою цілісну систему, всі частини якої функціонально й генетично пов'язані один з одним. Розвиток багатьох господарсько важливих ознак, наприклад молочності, у рогатої худоби пов'язано з певним статурою, гарним розвитком кровоносної та дихальної систем і т. п. Тому при селекційній роботі з тваринами особливо важливо враховувати кореляції (зв'язку) між різними ознаками, тому що висока продуктивність по того, чи іншою ознакою пов'язана з певними екстер'єрними особливостями.
Різні породи неоднаково реагують на зміну зовнішніх умов, годування. Наприклад, несучості кури леггорн на поліпшення раціону відповідають підвищенням несучості, майже не змінюючи ваги. У м'ясних порід поліпшення харчування, насамперед, позначається на збільшенні ваги, у молочних - у збільшенні удою.
У племінної селекційній роботі важливо чітко уявляти собі кінцеву мету, до якої прагне селекціонер. Бажано чи збільшити молочну продукцію, підвищити жирномолочность або змінити м'ясні якості худоби - все це потребує різних напрямів відбору та підбору виробників, застосування різних систем схрещування.
Типи схрещування і методи розведення в тваринництві. Типи схрещування при селекційній роботі з тваринами різноманітні. Ми розглянемо деякі з них. Можна розрізняти два основних типи схрещування: неродинне (аутбридинг) і споріднена (інбридинг).
Важливий момент у підборі виробників представляє облік їх родоводів. У племінних господарствах завжди ведуться племінні книги, в яких докладно враховуються екстер'єрні особливості і продуктивність батьківських форм протягом ряду поколінь. За ознаками предків можна судити з відомою ймовірністю про генотип виробників, які беруть участь у схрещуванні. Наприклад, вибираючи бика-виробника для поліпшення породи за ознакою жирномолочности, потрібно враховувати вміст жиру в молоці його предків по материнській лінії.
Неродинне схрещування в межах породи або між породами при суворому відборі призводить до підтримання властивостей або поліпшення їх в ряді наступних поколінь.
Близкородственное схрещування застосовується в тих випадках, коли бажають перевести більшість генів породи в гомозиготний стан. Інбридингом у тваринництві називають схрещування між братами і сестрами або між батьками і потомством. Воно до певної міри аналогічно самозапиленню у рослин і, так само як останнє, призводить до підвищення гомозиготності. Інбридинг повинен супроводжуватися дуже суворим відбором особин, що володіють потрібними господарськими ознаками. Однак інбридингом слід користуватися з обережністю, ясно усвідомлюючи поставлену мету. При інбридингу часто спостерігається ослаблення тварин, втрата стійкості до дії зовнішніх факторів, в тому числі до захворювань. Всі ці негативні прояви інбридингу називаються депресією. Низка наступних один за одним інбредних поколінь носить назву інбредних лінії. Причини несприятливого впливу інбридингу вже були розглянуті вище відносно рослин.
При селекційній роботі інбридинг зазвичай є лише одним з етапів поліпшення породи. За ним слідує схрещування різних інбредних ліній, яке усуває шкідливий вплив близькоспорідненого розведення, переводячи несприятливо діючі гени в гетерозиготне стан.
Позитивною стороною інбридингу є закріплення сприятливих, господарсько цінних ознак, які при подальшому розведенні зберігаються, якщо вони виявляються загальними для обох виробників.
Гетерозис у домашніх тварин. Так само як і у рослин, у свійських тварин спостерігається явище гібридної сили, або гетерозису. Воно полягає в тому, що при схрещуванні різних порід (а також при міжвидових схрещуваннях) іноді в першому поколінні гібридів спостерігається особливо потужний розвиток і підняття загальної життєздатності. Це властивість, однак, не зберігається в наступних поколіннях і загасає. Гетерозис широко застосовується у тваринництві та птахівництві, так як перше покоління гібридів, виявляє явище гібридної сили, безпосередньо використовується в господарських цілях. Наприклад, для отримання скоростиглих свиней (на м'ясо і сало) застосовується схрещування дюрокджерсейской і беркширської порід.
Випробування виробників по потомству. При селекції домашніх тварин дуже важливо буває визначити спадкові якості самців за ознаками, які безпосередньо у самців не проявляються, як наприклад, по молочності, жирномолочности у биків або за несучістю у свійської птиці. Від самця можна отримати велике потомство, особливо, якщо застосовувати методи штучного осіменіння. Тому для поліпшення породи важливо знати, які гени з господарським важливим ознаками несе самець. Для визначення цього використовується метод визначення якості виробників по потомству. Спочатку від виробників одержують відносно невелике потомство і порівнюють продуктивність цього потомства з матерями і з середньою продуктивністю породи. Якщо продуктивність дочок виявляється підвищеною, то це вказує на велику цінність виробника, якого слід широко використовувати для подальшого поліпшення породи.
Метод випробування за потомством широко застосовується в племінній селекційній роботі з тваринами.
4. Приклади створення високопродуктивних порід домашніх тварин
Роботи М. Ф. Іванова. Видатний радянський вчений академік М. Ф. Іванов створив високопродуктивну породу свиней - степову білу українську свиню. Роботи ці проводилися в південній частині України - в Асканії-Нова, в Інституті акліматизації і гібридизації тварин.
Завезені на Україні високопродуктивні білі англійські свині в умовах півдня УРСР опинилися малопристосованих до клімату. З іншого боку, місцева безпородна українська свиня відрізнялася великою витривалістю, хорошою плодючістю, невибагливістю, але мала поганими м'ясними якостями.
Як вихідний матеріал М. Ф. Іванов взяв маток місцевої породи, яких схрестив з кнурами білої англійської породи. З числа отриманих гібридів кілька маток знову були схрещені з чистопородними хряком англійської породи. Серед отриманих тварин було виділено один кнур (Аськаній-1), особливо відрізнявся своїми позитивними якостями. У його потомстві був застосований тісний інбридинг, який привів до вирівнювання і закріплення ознак створюваної породи (швидке зростання, високу вагу, високі якості м'яса та ін.) По ходу цих близькоспоріднених схрещувань весь час застосовувався найсуворіший відбір. Бракувались всі тварини, у яких виявлялися недоліки. Поряд з лінією, брала початок від Асканія-1, аналогічним методом були створені інші лінії. Надалі була проведена гібридизація між лініями, також супроводжувалася жорстким відбором. Цим шляхом була створена високопродуктивна, добре пристосована до місцевих умов група тварин, яка і поклала початок новій породі.
Крім степової білої свині, М. Ф. Іванов створив і інші високопродуктивні породи домашніх тварин. Серед них велике значення має, наприклад, асканійський рамбулье - порода овець з дуже високим настригом першокласної вовни. У селекційній роботі М. Ф. Іванов завжди велику увагу приділяв умов утримання і годівлі тварин, підкреслюючи значення умов зовнішнього середовища для виявлення породних властивостей.
Віддалена гібридизація домашніх тварин. Віддалена гібридизація застосовується не тільки у рослинництві, а й у тваринництві. Так само як і у рослин, міжвидові гібриди тварин часто бувають безплідними. Відновлення плідності представляє тут більш складне завдання, оскільки практично отримання полиплоидов на основі подвоєння числа хромосом у тварин неможливо. У деяких міжвидових схрещуваннях обидва або один підлогу виявляються плідними, і в цих випадках гібриди можуть бути використані для отримання нових форм домашніх тварин. Однак і в тих випадках, коли потомство, отримане в результаті віддаленій гібридизації, виявляється безплідним, воно може мати важливе значення для практики. З глибокої давнини людиною використовуються мули, що представляють собою гібрид кобилиці з ослом. Мули в порівнянні з батьківськими формами виявляють гетерозис: вони дуже витривалі, мають велику фізичну силу, за тривалістю життя вони значно перевищують батьківські види. Мули безплідні. Гетерозис проявляється також при схрещуванні двогорбого і одногорбого верблюдів. Гібриди їх (одногорбі) мають виняткову силою і витривалістю.
У Радянському Союзі проводиться велика робота з міжвидової гібридизації тварин. Деякі вже отримані результати мають велике практичне значення.
Успішно завершилося створення нової породи овець в Казахстані на основі гібридизації тонкорунних овець з диким гірським бараном - архар. Гібриди виявилися плідними. На основі цієї гібридизації при застосуванні різних форм відбору створена нова порода тонкорунних овець - архаромерінос. Стада архаромерінос цілий рік пасуться на високогірних пасовищах в умовах, за яких не можуть існувати дали їм початок тонкорунні вівці - мериноси.
Велика робота ведеться по гібридизації Яка з рогатою худобою. Як - це домашня тварина високогірних районів Середньої Азії. Він використовується як робоча худоба у високогірних умовах. Як дає невелику кількість молока дуже високої жирності. М'ясо його грубе і за смаком поступається м'ясу рогатої худоби. Гібриди яка і рогатої худоби вже давно використовуються на практиці і виявляють гетерозис. Їх м'ясні та молочні якості вище, ніж у Яка. У гібридів Яка з рогатою худобою безплідні тільки самці, самки ж плідні. Це дає можливість шляхом схрещування з вихідними видами вести роботи по створенню нової породи худоби, пристосованої до гірських умов Середньої Азії.
5. Селекція мікроорганізмів
Мікроорганізми відіграють важливу роль у житті людини. Багато з них створюють речовини, використовувані в різних областях промисловості і в медицині. Такі Галузі харчової промисловості, як хлібопечення, виробництво спирту, деяких органічних кислот, виноробство і багато інших, засновані на діяльності мікроорганізмів.
Винятково велике значення для здоров'я людини мають антибіотики. Це особливі речовини - продукти життєдіяльності деяких мікробів і грибів, що вбивають хвороботворні мікроорганізми. Завдяки антибіотиків багато хвороби виліковуються відносно легко, тоді як раніше вони давали великий відсоток смертності. Вітаміни, такі необхідні для людини, виробляються рослинами і деякими мікроорганізмами.
Для отримання найбільш продуктивних форм мікроорганізмів широко застосовуються методи селекції. Шляхом відбору виділяються раси мікроорганізмів, найбільш активно синтезують той чи інший використовуваний людиною продукт. Мікроорганізмам властива спадкова мінливість (мутації). Шляхом відбору мутацій і створюються найбільш активні раси і штами.
Для отримання високопродуктивних штамів мікроорганізмів за останній час особливо широко використовується метод експериментального отримання мутацій-шляхом дії променів Рентгена і деяких хімічних сполук. Таким шляхом вдається підвищити спадкову мінливість мікроорганізмів у десятки і сотні разів, завдяки чому полегшується і прискорюється процес відбору високопродуктивних штамів. Особливо великих успіхів досягла промисловість антибіотиків. Радянські вчені (С. І. Аліханян та ін) отримали численні рентгеномутаціі, які дають в десятки разів більший вихід антибіотиків, ніж вихідні культури мікроорганізмів.
Селекція знаходить широке застосування і щодо мікроорганізмів, що використовуються в промисловості. Наприклад, дріжджові грибки, що викликають бродіння в тісті, також мають різні властивості. На основі селекції виділяються найбільш продуктивні штами, що сприяють високій якості хліба.
Нарешті, треба мати на увазі, що мутації відбуваються і в хвороботворних мікроорганізмів, що викликають захворювання людини. Іноді вони призводять до підвищення шкідливої дії (вірулентності) мікроба, що може мати важкі наслідки для людини.
Список літератури
1. Азімов А. Коротка історія біології. М., 1997.
2. Кемп П., Армс К. Введення в біологію. М., 2000.
3. Лібберт Е. Загальна біологія. М., 1978 Льоцці М. Історія фізики. М., 2001.
4. Найдиш В.М. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник. М., 1999.
5. Небел Б. Наука про навколишнє середовище. Як влаштований світ. М., 1993.
«Гібридизація рослини. Селекційні і домашні тварини »
1. Полиплоидия і віддалена гібридизація рослин
У рослин одну з форм спадкової мінливості представляє поліплоїдія. Багато хто з культурних рослин (в порівнянні із спорідненими дикими видами) поліплоїдних. До числа їх відносяться пшениця, картопля, деякі сорти цукрових буряків.
У генетиці і селекції в даний час розроблений ряд методів експериментального одержання поліплоїдії. Багато поліплоїдії в порівнянні з вихідними (диплоїдними) формами мають більш потужним зростанням і більш високою врожайністю. За останні роки широке поширення (у тому числі і в Радянському Союзі) придбала експериментально отримана поліплоїдну цукровий буряк. Перспективна в господарському відношенні поліплоїдну гречка.
Одним з перспективних шляхів отримання нових продуктивних форм культурних рослин є віддалена гібридизація. Зазвичай схрещування відбувається в межах виду. Іноді виявляється можливим отримання гібридів між різними видами рослин з одного роду і навіть видами, що відносяться до різних родів. Так, наприклад, існують гібриди жита і пшениці, пшениці і дикого злаку егілопс і деякі інші. Однак такі віддалені гібриди в більшості випадків виявляються безплідними. Дійсно, якщо б міжвидові гібриди розмножувалися і залишали потомство, то існування видів у природі стало б неможливим, так 'як процес гібридизації стер б межі між ними.
У чому причини безпліддя віддалених гібридів? Ці причини різноманітні. Ми вкажемо лише найголовніші. У більшості випадків у віддалених гібридів порушується нормальний хід дозрівання статевих клітин. Хромосоми обох батьківських видів виявляються настільки несхожими між собою, що порушується процес мейозу. Хромосоми виявляються нездатними кон'юговані, і в результаті цього не відбувається нормальної редукції їх числа. Ці порушення виявляються ще більш значними, коли мимобіжні види відрізняються за кількістю хромосом (наприклад, диплоидное число хромосом жита - 14, м'якої пшениці - 42). Але навіть і при однаковому числі хромосом схрещується видів нормальний хід мейозу при віддаленій міжвидової гібридизації часто порушується.
Чи існують методи відновлення плодючості віддалених гібридів? Одним з видатних досягнень сучасної генетики та селекції є розробка способів подолання безпліддя міжвидових гібридів, що приводить в деяких випадках до відновлення їх нормального розмноження.
Вперше це вдалося здійснити у 1924 р. радянському генетику Г. Д. Карпеченко при схрещуванні редьки і капусти. Обидва ці види мають (у диплоїдний набір) по 18 хромосом. Відповідно їх гамети несуть по 9 хромосом (гаплоїдний набір). Гібрид має 18 хромосом, але він абсолютно безплідний, так як «редечние» і «капустяні» хромосоми не кон'югують один з одним, і тому процес мейозу не може протікати яормально. Г. Д. Карпеченко вдалося подвоїти число хромосом гібрида. У результаті в гібридному організмі виявилося 36 хромосом, слагающихся з двох повних диплоїдних наборів редьки і капусти. Це створило нормальні можливості для мейозу, так як кожна хромосома мала собі парну. «Капустяні» хромосоми кон'юговані з «капустяними», а «редечние» - з «редечнимі». Кожна гамета несла по одному гаплоїдному набору редьки і капусти (9 + 9 = 18). У зиготі знову чинився 36 хромосом. Таким чином, отриманий міжвидовий гібрид став плідним. Гібрид не розщеплювався на батьківські форми, так як хромосоми редьки і капусти завжди виявлялися разом. Цей новостворений людиною вид рослини не був схожий ні на редьку, ні на капусту.
Стручки займали як би проміжне положення і складалися з двох половинок, з яких одна нагадувала стручок капусти, інша - редьки. Віддалена гібридизація в поєднанні з подвоєнням числа хромосом (створення полиплоидам) призвела до повного відновлення плодючості.
Існує чимало культурних рослин, створених у результаті віддаленій гібридизації. Зазначимо деякі з них. У результаті багаторічних робіт акад. Н. В. Цицин і його співробітників отримані цінні сорти зернових на основі гібридизації пшениці з багаторічним смітних рослиною - пирієм. Серед них є багаторічна пшениця, яку немає необхідності сіяти щороку, бо кореневища її перезимовують, як у пирію. Вона представляє великий практичний інтерес для сільського господарства.
Широкого застосування знайшов метод віддаленої гібридизації в плодівництві, зокрема в результаті чудових творів І. В. Мічуріна.
2. Методи роботи І.В. Мічуріна
Іван Володимирович Мічурін, видатний радянський вчений і селекціонер, присвятив справі виведення нових сортів плодових дерев та інших культурних рослин 60 років напруженої праці. Його роботи почалися ще в 70-х роках минулого століття в невеликому розпліднику в м. Козлові (нині Мічурінськ) колишньої Тамбовської губернії.
Широко розгорнути дослідження І. В. Мічурін зміг лише після Жовтневої революції, коли його розплідник був перетворений у велике державна установа. Діяльністю Мічуріна цікавився В. І. Ленін, який надавав їй велике значення. М. І. Калінін відвідав розплідник Мічуріна і всіляко сприяв його роботі.
І.В. Мічурін не відразу прийшов до тих методів і поглядів, які призвели до великих успіхів. У перший період своєї діяльності він витратив багато сил і часу на досліди з простої акліматизації (привчанню) південних сортів до відносно суворого клімату Тамбовської губернії з холодними зимами. Ці спроби виявилися безуспішними. Всі південні сорти взимку вимерзає.
Переконавшись у безплідності методу простий акліматизації, І. В. Мічурін приступив до розробки нових методів зміни природи рослин.
В основі творів І. В. Мічуріна лежить поєднання трьох основних методів: гібридизації, відбору та впливу умовами середовища на що розвиваються гібриди (їх «виховання» в бажаному напрямку).
Велику увагу І. В. Мічурін приділяв підбору вихідних батьківських форм для гібридизації. Він застосовував схрещування місцевих морозостійких сортів з кращими південними. Отримувані сіянці піддавалися строгому відбору. І. В. Мічурін отримані таким шляхом гібриди містив у відносно суворих умовах, не даючи їм ситому грунту. І. В. Мічурін вказує на можливість керувати домінуванням ознак при розвитку гібрида, причому вплив зовнішніх факторів на домінування виявляється ефективним лише на ранніх стадіях розвитку гібрида. До числа сортів, отриманих цим методом, відноситься, наприклад, яблуня Слов'янка, виведена в результаті гібридизації Антонівки з південним сортом Ранет ананасовим.
Особливе значення у підборі батьківських форм для гібридизації І. В. Мічурін надавав схрещування географічно віддалених форм, не ростуть у тій місцевості, де здійснюється гібридизація. Він писав з цього приводу: «Чим далі відстоять між собою пари схрещується рослин-виробників за місцем їх батьківщини і умов середовища, тим легше пристосовуються до умов середовища в новій місцевості гібридні сіянці». Цим шляхом І. В. Мічурін створив ряд першокласних сортів плодових дерев. До числа їх належить сорт яблуні Бельфлер-китайка, отриманий в результаті гібридизації Китайської яблуні родом з Сибіру і американського сорту Бельфлер жовтого. Китайка характеризується витривалістю до морозів і стійкістю до хвороб, Бельфлер - чудовими смаковими якостями плодів. Отриманий І. В. Мічуріним новий сорт відрізняється прекрасними смаковими якостями і значною морозостійкістю.
Широко відомий мічурінський сорт груші Бере зимова Мічуріна був отриманий в результаті гібридизації дикої уссурийской груші та південного французького сорту Бере-рояль.
Серед методів «виховання», які розробив І. В. Мічурін, слід вказати на метод ментора. Сутність його зводиться до того, що ознаки розвивається гібрида змінюються під впливом щепи або підщепи. Метод цей застосовувався Мічуріним у двох варіантах.
Перший з них зводився до того, що гібридний сіянець слу-# жив привоєм і прищеплювався на доросле плодоносну рослина (підщепа), у напрямку властивостей якого бажано було змінити властивості гібрида.
Другий варіант методу ментора полягав у тому, що в крону молодого гібридного сіянця, який в даному випадку служив підщепою, прищеплювався держак від того сорту, у напрямку якого бажано було змінити властивості гібрида.
Метод ментора був застосований І. В. Мічуріним, наприклад,
при створенні вже згадуваного вище сорти яблуні Бель флер-китайка. У перший рік плодоношення гібридів, які дали початок сорту, виявилося, що за якістю плодів вони ухиляються в бік китайки, що володіє дрібними кислими плодами. Щоб змінити подальший розвиток гібрида в бажану сторону, в крону молодих гібридів були щеплені живці Бельфлер, під впливом яких формування ознаки
гібрида в наступні роки пішло убік придбання високих смакових якостей Бельфлер. Цей метод був застосований І. В. Мічуріним і при створенні деяких інших сортів, але широко він не отримав. Вплив ментора слід, очевидно, розглядати як зміна властивості домінантності в процесі розвитку гібрида. У даному випадку ментор сприяв фенотипическому прояву (тобто домінуванню) генів, отриманих від сорту Бельфлер.
У своїй роботі І. В. Мічурін застосовував і віддалену гібридизацію - схрещування між різними видами і навіть родами і отримав таким чином, кілька цінних нових плодових культур.
Він отримав гібриди ожини і малини, сливи і терну, горобини та сибірського глоду та ін
Більшість отриманих І. В. Мічуріним сортів являло собою складні гетерозиготи. Для збереження їх якостей вони розмножувалися вегетативним шляхом: відводками, щепленнями і т. п.
3. Селекція тварин
Загальні принципи селекції тварин ті ж, що і рослин. І тут в основі отримання нових і поліпшення існуючих порід лежать спадкова мінливість і добір, що протікають на тлі умов середовища, найбільш сприятливих фенотипическому прояву бажаних ознак. Однак селекція тварин має і деякими особливостями, що випливають із самої природи тваринного організму.
У домашніх тварин існує тільки статеве розмноження. Тому повністю відпадають форми селекції, пов'язані з самозапліднення і вегетативним розмноженням.
Друга важлива особливість селекції тварин полягає в тому, що тут важко отримати такий масовий матеріал, як це має місце у рослин, кожна окрема особина представляє значну цінність, а число особин у потомстві відносно невелике.
Селекційна (племінна) робота з домашніми тваринами та птахами завжди пов'язана з підбором виробників за господарсько цінними ознаками.
При селекційній роботі з тваринами дуже важливе значення набуває врахування екстер'єрних ознак. Під екстер'єром розуміють всю сукупність зовнішніх форм тварин, їх статура, співвідношення розмірів частин тіла. Організм представляє собою цілісну систему, всі частини якої функціонально й генетично пов'язані один з одним. Розвиток багатьох господарсько важливих ознак, наприклад молочності, у рогатої худоби пов'язано з певним статурою, гарним розвитком кровоносної та дихальної систем і т. п. Тому при селекційній роботі з тваринами особливо важливо враховувати кореляції (зв'язку) між різними ознаками, тому що висока продуктивність по того, чи іншою ознакою пов'язана з певними екстер'єрними особливостями.
Різні породи неоднаково реагують на зміну зовнішніх умов, годування. Наприклад, несучості кури леггорн на поліпшення раціону відповідають підвищенням несучості, майже не змінюючи ваги. У м'ясних порід поліпшення харчування, насамперед, позначається на збільшенні ваги, у молочних - у збільшенні удою.
У племінної селекційній роботі важливо чітко уявляти собі кінцеву мету, до якої прагне селекціонер. Бажано чи збільшити молочну продукцію, підвищити жирномолочность або змінити м'ясні якості худоби - все це потребує різних напрямів відбору та підбору виробників, застосування різних систем схрещування.
Типи схрещування і методи розведення в тваринництві. Типи схрещування при селекційній роботі з тваринами різноманітні. Ми розглянемо деякі з них. Можна розрізняти два основних типи схрещування: неродинне (аутбридинг) і споріднена (інбридинг).
Важливий момент у підборі виробників представляє облік їх родоводів. У племінних господарствах завжди ведуться племінні книги, в яких докладно враховуються екстер'єрні особливості і продуктивність батьківських форм протягом ряду поколінь. За ознаками предків можна судити з відомою ймовірністю про генотип виробників, які беруть участь у схрещуванні. Наприклад, вибираючи бика-виробника для поліпшення породи за ознакою жирномолочности, потрібно враховувати вміст жиру в молоці його предків по материнській лінії.
Неродинне схрещування в межах породи або між породами при суворому відборі призводить до підтримання властивостей або поліпшення їх в ряді наступних поколінь.
Близкородственное схрещування застосовується в тих випадках, коли бажають перевести більшість генів породи в гомозиготний стан. Інбридингом у тваринництві називають схрещування між братами і сестрами або між батьками і потомством. Воно до певної міри аналогічно самозапиленню у рослин і, так само як останнє, призводить до підвищення гомозиготності. Інбридинг повинен супроводжуватися дуже суворим відбором особин, що володіють потрібними господарськими ознаками. Однак інбридингом слід користуватися з обережністю, ясно усвідомлюючи поставлену мету. При інбридингу часто спостерігається ослаблення тварин, втрата стійкості до дії зовнішніх факторів, в тому числі до захворювань. Всі ці негативні прояви інбридингу називаються депресією. Низка наступних один за одним інбредних поколінь носить назву інбредних лінії. Причини несприятливого впливу інбридингу вже були розглянуті вище відносно рослин.
При селекційній роботі інбридинг зазвичай є лише одним з етапів поліпшення породи. За ним слідує схрещування різних інбредних ліній, яке усуває шкідливий вплив близькоспорідненого розведення, переводячи несприятливо діючі гени в гетерозиготне стан.
Позитивною стороною інбридингу є закріплення сприятливих, господарсько цінних ознак, які при подальшому розведенні зберігаються, якщо вони виявляються загальними для обох виробників.
Гетерозис у домашніх тварин. Так само як і у рослин, у свійських тварин спостерігається явище гібридної сили, або гетерозису. Воно полягає в тому, що при схрещуванні різних порід (а також при міжвидових схрещуваннях) іноді в першому поколінні гібридів спостерігається особливо потужний розвиток і підняття загальної життєздатності. Це властивість, однак, не зберігається в наступних поколіннях і загасає. Гетерозис широко застосовується у тваринництві та птахівництві, так як перше покоління гібридів, виявляє явище гібридної сили, безпосередньо використовується в господарських цілях. Наприклад, для отримання скоростиглих свиней (на м'ясо і сало) застосовується схрещування дюрокджерсейской і беркширської порід.
Випробування виробників по потомству. При селекції домашніх тварин дуже важливо буває визначити спадкові якості самців за ознаками, які безпосередньо у самців не проявляються, як наприклад, по молочності, жирномолочности у биків або за несучістю у свійської птиці. Від самця можна отримати велике потомство, особливо, якщо застосовувати методи штучного осіменіння. Тому для поліпшення породи важливо знати, які гени з господарським важливим ознаками несе самець. Для визначення цього використовується метод визначення якості виробників по потомству. Спочатку від виробників одержують відносно невелике потомство і порівнюють продуктивність цього потомства з матерями і з середньою продуктивністю породи. Якщо продуктивність дочок виявляється підвищеною, то це вказує на велику цінність виробника, якого слід широко використовувати для подальшого поліпшення породи.
Метод випробування за потомством широко застосовується в племінній селекційній роботі з тваринами.
4. Приклади створення високопродуктивних порід домашніх тварин
Роботи М. Ф. Іванова. Видатний радянський вчений академік М. Ф. Іванов створив високопродуктивну породу свиней - степову білу українську свиню. Роботи ці проводилися в південній частині України - в Асканії-Нова, в Інституті акліматизації і гібридизації тварин.
Завезені на Україні високопродуктивні білі англійські свині в умовах півдня УРСР опинилися малопристосованих до клімату. З іншого боку, місцева безпородна українська свиня відрізнялася великою витривалістю, хорошою плодючістю, невибагливістю, але мала поганими м'ясними якостями.
Як вихідний матеріал М. Ф. Іванов взяв маток місцевої породи, яких схрестив з кнурами білої англійської породи. З числа отриманих гібридів кілька маток знову були схрещені з чистопородними хряком англійської породи. Серед отриманих тварин було виділено один кнур (Аськаній-1), особливо відрізнявся своїми позитивними якостями. У його потомстві був застосований тісний інбридинг, який привів до вирівнювання і закріплення ознак створюваної породи (швидке зростання, високу вагу, високі якості м'яса та ін.) По ходу цих близькоспоріднених схрещувань весь час застосовувався найсуворіший відбір. Бракувались всі тварини, у яких виявлялися недоліки. Поряд з лінією, брала початок від Асканія-1, аналогічним методом були створені інші лінії. Надалі була проведена гібридизація між лініями, також супроводжувалася жорстким відбором. Цим шляхом була створена високопродуктивна, добре пристосована до місцевих умов група тварин, яка і поклала початок новій породі.
Крім степової білої свині, М. Ф. Іванов створив і інші високопродуктивні породи домашніх тварин. Серед них велике значення має, наприклад, асканійський рамбулье - порода овець з дуже високим настригом першокласної вовни. У селекційній роботі М. Ф. Іванов завжди велику увагу приділяв умов утримання і годівлі тварин, підкреслюючи значення умов зовнішнього середовища для виявлення породних властивостей.
Віддалена гібридизація домашніх тварин. Віддалена гібридизація застосовується не тільки у рослинництві, а й у тваринництві. Так само як і у рослин, міжвидові гібриди тварин часто бувають безплідними. Відновлення плідності представляє тут більш складне завдання, оскільки практично отримання полиплоидов на основі подвоєння числа хромосом у тварин неможливо. У деяких міжвидових схрещуваннях обидва або один підлогу виявляються плідними, і в цих випадках гібриди можуть бути використані для отримання нових форм домашніх тварин. Однак і в тих випадках, коли потомство, отримане в результаті віддаленій гібридизації, виявляється безплідним, воно може мати важливе значення для практики. З глибокої давнини людиною використовуються мули, що представляють собою гібрид кобилиці з ослом. Мули в порівнянні з батьківськими формами виявляють гетерозис: вони дуже витривалі, мають велику фізичну силу, за тривалістю життя вони значно перевищують батьківські види. Мули безплідні. Гетерозис проявляється також при схрещуванні двогорбого і одногорбого верблюдів. Гібриди їх (одногорбі) мають виняткову силою і витривалістю.
У Радянському Союзі проводиться велика робота з міжвидової гібридизації тварин. Деякі вже отримані результати мають велике практичне значення.
Успішно завершилося створення нової породи овець в Казахстані на основі гібридизації тонкорунних овець з диким гірським бараном - архар. Гібриди виявилися плідними. На основі цієї гібридизації при застосуванні різних форм відбору створена нова порода тонкорунних овець - архаромерінос. Стада архаромерінос цілий рік пасуться на високогірних пасовищах в умовах, за яких не можуть існувати дали їм початок тонкорунні вівці - мериноси.
Велика робота ведеться по гібридизації Яка з рогатою худобою. Як - це домашня тварина високогірних районів Середньої Азії. Він використовується як робоча худоба у високогірних умовах. Як дає невелику кількість молока дуже високої жирності. М'ясо його грубе і за смаком поступається м'ясу рогатої худоби. Гібриди яка і рогатої худоби вже давно використовуються на практиці і виявляють гетерозис. Їх м'ясні та молочні якості вище, ніж у Яка. У гібридів Яка з рогатою худобою безплідні тільки самці, самки ж плідні. Це дає можливість шляхом схрещування з вихідними видами вести роботи по створенню нової породи худоби, пристосованої до гірських умов Середньої Азії.
5. Селекція мікроорганізмів
Мікроорганізми відіграють важливу роль у житті людини. Багато з них створюють речовини, використовувані в різних областях промисловості і в медицині. Такі Галузі харчової промисловості, як хлібопечення, виробництво спирту, деяких органічних кислот, виноробство і багато інших, засновані на діяльності мікроорганізмів.
Винятково велике значення для здоров'я людини мають антибіотики. Це особливі речовини - продукти життєдіяльності деяких мікробів і грибів, що вбивають хвороботворні мікроорганізми. Завдяки антибіотиків багато хвороби виліковуються відносно легко, тоді як раніше вони давали великий відсоток смертності. Вітаміни, такі необхідні для людини, виробляються рослинами і деякими мікроорганізмами.
Для отримання найбільш продуктивних форм мікроорганізмів широко застосовуються методи селекції. Шляхом відбору виділяються раси мікроорганізмів, найбільш активно синтезують той чи інший використовуваний людиною продукт. Мікроорганізмам властива спадкова мінливість (мутації). Шляхом відбору мутацій і створюються найбільш активні раси і штами.
Для отримання високопродуктивних штамів мікроорганізмів за останній час особливо широко використовується метод експериментального отримання мутацій-шляхом дії променів Рентгена і деяких хімічних сполук. Таким шляхом вдається підвищити спадкову мінливість мікроорганізмів у десятки і сотні разів, завдяки чому полегшується і прискорюється процес відбору високопродуктивних штамів. Особливо великих успіхів досягла промисловість антибіотиків. Радянські вчені (С. І. Аліханян та ін) отримали численні рентгеномутаціі, які дають в десятки разів більший вихід антибіотиків, ніж вихідні культури мікроорганізмів.
Селекція знаходить широке застосування і щодо мікроорганізмів, що використовуються в промисловості. Наприклад, дріжджові грибки, що викликають бродіння в тісті, також мають різні властивості. На основі селекції виділяються найбільш продуктивні штами, що сприяють високій якості хліба.
Нарешті, треба мати на увазі, що мутації відбуваються і в хвороботворних мікроорганізмів, що викликають захворювання людини. Іноді вони призводять до підвищення шкідливої дії (вірулентності) мікроба, що може мати важкі наслідки для людини.
Список літератури
1. Азімов А. Коротка історія біології. М., 1997.
2. Кемп П., Армс К. Введення в біологію. М., 2000.
3. Лібберт Е. Загальна біологія. М., 1978 Льоцці М. Історія фізики. М., 2001.
4. Найдиш В.М. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник. М., 1999.
5. Небел Б. Наука про навколишнє середовище. Як влаштований світ. М., 1993.