Презентація "СУЧАСНІ МЕТОДИ СЕЛЕКЦІЇ ТВАРИН РОСЛИН І МІКРООРГАНІЗМІВ "

11 кл біол Урок 60 СУЧАСНІ МЕТОДИ СЕЛЕКЦІЇ ТВАРИН РОСЛИН І МІКРООРГАНІЗМІВ 3 05 2024 Основні поняття й ключові терміни: Добір. Гібридизація. Індукований мутаганез. Поліплоїдизація. Гетерозис. Пригадайте! Що таке селекція?Новини науки

* Соняшник однорічний (Helianthus annuus) → є однією з основних культур України. * Вітчизняні селекціонери працюють над створенням → високоолійних, промислових і кондитерських сортів, стійких до паразитів (наприклад, вовчка соняшникового) й гербіцидів → із застосуванням класичних і нових методів селекції.

ЗМІСТЯкі сучасні методи селекції тварин, рослин і мікроорганізмів?* Основними методами селекції є → добір, → гібридизація, → штучний мутагенез → поліплоїдизація.

→ метод відбору й збереження особин → з певними, цінними для людини ознаками і сприяння їхньому розмноженню. * У селекції застосовують → масовий (за фенотипом) → та індивідуальний (за генотипом) форми добору. Добір

→ це метод одержання нащадків → внаслідок поєднання генетичного матеріалу різних клітин або організмів. * Схрещування можливе як у межах → одного виду (внутрішньовидова гібридизація, що буває спорідненою й неспорідненою), → так і між особинами різних видів (міжвидова гібридизація). Гібридизація

* Індукований мутагенез → метод штучного одержання мутацій, → зумовлений спрямованою дією різних мутагенів. * У контрольованих умовах цим шляхом можна отримати мутації, → що трапляються в природі зрідка або взагалі не виявляються.

* Поліплоїдизація → метод отримання організмів зі збільшеною кількістю хромосом, → що кратна гаплоїдному набору. * Метод застосовують у селекції рослин → для підвищення врожайності, → подолання стерильності гібридів та ін.

* Однією з умов успішної селекційної роботи → є різноманітність вихідного матеріалу. * З цією метою в сучасній селекції застосовують методи генетичної інженерії → трансгенез,→ рекомбіногенез → цисгенез * створюють генетичні банки. І. Розширення спектра генетичної мінливості. Трансгенез - це процес введення людиною або природою чужорідного гена, званого трансгеном, у живий організм. У цьому організм отримує властивості, які може передавати потомству. Цисгенез — це назва процесу генетичної модифікації під час якої корисні алелі цисгенів переносяться від видів до рослини реципієнта за умови, якщо вони можуть схрещуватись.

* Генетичні банки → це сховище насіння, меристем, статевих і соматичних клітин, → придатних для відтворення представників видів, сортів і порід. * Найбільший генетичний банк у світі → Свалбардський глобальний банк насіння рослин на о. Шпіцберген (Норвегія). Свалбардський глобальний банк насіння рослин на о. Шпіцберген (Норвегія).

* В Україні існує Національний центр генетичних ресурсів рослин, → в якому на тривале збереження закладено насіння 27 000 зразків 203 видів рослин.на початок 2021 р. зосереджено 151,3 тис. зразків, що належать до 544 культур, 1802 видів рослин. За обсягом і різноманіттям генбанк входить до 10 найбільших генбанків світу.

У Харкові російські загарбницькі війська повністю знищили єдиний в Україні Національний центр генетичних ресурсів рослин. Снаряд влучив у будівлю Інституту рослинництва імені Юр'єва. Там зберігалися зразки більш ніж 160 тисяч сортів рослин з усього світу, які збирали десятиліттями. Серед них були сорти, яким сотні років. Такі старовинні сорти неможливо відновити.

* Застосування результатів досліджень молекулярної біології, молекулярної генетики, біохімії → дають змогу селекціонерам підвищувати ефективність основних методів селекції. II. Підвищення ефективності відбору.

* Перспективним виявився молекулярний підхід, → а саме добір за допомогою молекулярних маркерів, → що став основою маркерної й геномної селекції.

* Так, у селекції тварин науковці вже здійснюють→ індивідуальний добір одразу після народження, → не очікуючи на прояви ознак чи появу нащадків, → що значно прискорює селекційний процес.

* Метод гібридизації застосовується на → молекулярному (метод гібридизації ДНК) → і клітинному (метод гібридизації соматичних клітин) рівнях.

Виник новий напрям селекційних досліджень - клітинна селекція.

* Для екологічної організації селекційного процесу формується адаптивна селекція, → методи якої спрямовані передусім на створення високопродуктивних гетерозисних гібридів.

* досягається завдяки→ інформаційним технологіям, → комп'ютеризації, → впровадженню методів моделювання. III. Підвищення інформативності селекційного процесу

* Наприклад, ефективним є використання в селекції рослин фітотронів (камер штучного клімату), → в яких моделюють умови вегетації рослин для експериментальних досліджень, отримують кілька врожаїв за рік → і тим самим значно прискорюють селекційний процес.

* Для прискорення процесів селекції було розроблено нові методи, що підвищують результативність. * Так, у селекції все ширше використовують методи генної та клітинної інженерії. IV. Скорочення термінів створення сортів, порід і штамів.

* Набувають поширення новітні біотехнологічні методи → метод соматичного ембріогенезу, → метод активації пазушних меристем), * що стали основою технологій клонального мікророзмноження рідкісних і цінних сортів культурних рослин, → відтворення й реакліматизації рідкісних порід і видів тварин, → отримання нових штамів мікроорганізмів для розщеплення забруднювачів та ін. Соматичний ембріогенез - утворення в калусних тканинах або суспензійній культурі ембріоїдів, тобто зачатків, здатних розвиватися в дорослу рослину.

Отже, в сучасній селекції використовують потужний арсенал класичних і новітніх методів для створення й поліпшення вже існуючих порід, сортів й штамів.

* Одним із шляхів підвищення продуктивності сільськогосподарських рослин і тварин, розв'язування проблеми продовольчої безпеки є→ застосування явища гетерозису Які генетичні основи гетерозису?

* Гетерозис, «гібридна сила» - → це явище, за якого перше покоління гібридів, одержаних унаслідок неспорідненого схрещування, → має підвищені життєздатність і продуктивність порівняно з вихідними батьківськими формами.

* Генетичними основами гетерозису є різні типи взаємодії алельних і неалельних генів. * В одних випадках це може бути → домінування (домінантні алелі пригнічують шкідливу дію рецесивних алелів у гетерозиготних гібридів), * наддомінування (у генотипі гібридних нащадків можуть поєднуватися сприятливі домінантні алелі обох батьків), * комплементарність (поєднання в генотипі сприятливих неалельних домінантних генів). Алельні гени, алелі (від лат. allelos — протилежний) — парні гени, що займають одні й ті самі локуси гомологічних хромосом і визначають альтернативні взаємовиключні стани тієї самої ознаки. Неалельні гени — гени різних алельних пар. Вони, відповідно, визначають різні варіанти ознак і характеризуються протилежними, порівняно з алельними генами, властивостями.

* Окрім того, прояв гетерозису залежить від умов середовища, → значну роль в його появі відіграють взаємодії ядра й цитоплазми. * За даними біохімії, → у гетерозисних форм часто спостерігається ширший набір ферментів порівняно з батьківськими.

Іл. 93. Ефект гетерозису (найкращий прояв у першому поколінні, а потім - згасання)

* Практичне використання гетерозису ґрунтується на → міжпородному (міжсортовому) → і міжлінійному схрещуванні. Міжпородне схрещування = схрещування двох порід для поєднання їх якостей в одному потомстві. Тут самоціль – не отримати нову породу, а отримати потомство із необхідними якостями. Міжлінійна гібридизація в селекції рослин сприяє прояву ефекту гетерозису, в результаті якого гібриди першого покоління мають високу врожайність і стійкість до несприятливих впливів.

* У рослинництві гетерозис широко використовують під час вирощування → соняшнику, кукурудзи, цукрового буряку, сорго, * у тваринництві - для розведення свиней й бройлерних порід курей.

* Проблема закріплення гетерозису в рослин розв'язується→ на основі вегетативного розмноження гібридів, → подвоєння наборів хромосом, → використання гаплоїдії → та методів генетичної інженерії. Отже, генетичними основами гетерозису є різні типи взаємодії генів.вегетативного розмноження гібридів, Гаплоїдія – зменшення вдвічі диплоїдного набору хромосом (2n n).

* У створенні нових порід, сортів або штамів селекція стикається з такими проблемами, як → несхрещуваність видів, → некерованість ззовні процесами рекомбінації ДНК, → непередбачуваність комбінацій ознак серед нащадків та ін. Які переваги застосування методів генетичної інженерії у сучасній селекції?рекомбінація — процес, у якому ланцюжок ДНК розривається, а потім його фрагменти об'єднується в іншому порядку.

* На селекційний процес з використанням класичних методів затрачається дуже багато часу, → вплив мутагенів чинить шкідливу дію на генетичний матеріал, → результати не завжди відповідають очікуваним сподіванням та ін. * Через те в сучасній селекції широко застосовують → методи генетичної інженерії.* методи генної інженерії. → метод молекулярних маркерів, → методи секвенування * методи клітинної інженерії. → метод культур, → метод гаплоїдів, → метод клонування

* Генетична інженерія - напрям науки, метою якого є → створення генетичних структур та організмів→ з новими комбінаціями спадкових ознак.

* Основними її методами, що мають найширше використання, є: → методи генної (метод молекулярних маркерів, методи секвенування) → та клітинної (метод культур, метод гаплоїдів, метод клонування) інженерії.геннаклітинна

Перевагою методів генетичної інженерії є забезпечення цілеспрямованої й контрольованої зміни ознак. «помідор із зябрами» – помідор, у який для збільшення морозовитривалості вживили ген північноамериканської плоскої риби… До речі, саме цей гібрид овочу і риби одержав кличку «сніданок Франкенштейна»приблизно 60 % їжі на полках американських магазинів уже містить вкраплення чужорідних генів.

* рекомбіногенез - процес отримання нових поєднань генів, → що здійснюється під час статевого розмноження шляхом кросинговеру, → незалежного розходження гомологічних хромосом → та поєднання гамет під час запліднення;* У селекції ці методи застосовують для генетичного рекомбінування й перенесення генетичного матеріалу: Рекомбіногенез = будь-які переміщення фрагментів хромосом або ДНК, спричинені дослідним шляхом.

* трансгенез - отримання вихідного матеріалу → внаслідок перенесення генів неспоріднених видів організмів → завдяки цьому методу отримано трансгенні сорти картоплі, стійкі проти колорадського жука, → сорти цукрового буряку, стійкі проти гліфосату);

* цисгенез - отримання вихідного матеріалу → внаслідок перенесення генів того самого або близькоспорідненого виду організмів, → з яким можливе потенційне схрещування в природі → сучасні цисгенні фітофторостійкі сорти картоплі отримано шляхом перенесення генів стійкості від дикого виду картоплі до елітного сорту.

* Методи генетичної інженерії значно прискорюють селекційні процеси: → термін отримання нових форм організмів скоротився до 3-4 років замість 10-12 років, необхідних із застосуванням методів селекції.

* У цьому велике значення мають методи маркерної й геномної селекції з використанням молекулярних маркерів. * Це фрагменти ДНК, що їх використовують для виявлення поліморфізму. * Вони перебувають у тісному генетичному зв'язку з геном, → відповідальним за аналізовану ознаку (найширше застосування в сучасній селекції мають ДНК-маркери).молекулярні маркери являють собою генетичні маркери, що дозволяють аналізувати організм на рівні ДНК. Поліморфі́зм (грец. poly — «багато» і morph — «форма») —варіація певної характеристики в межах єдиної популяції (зазвичай тварин), тобто групи організмів, що перебувають в тій же місцевості та можуть схрещуватися. Світла морфа ягуара (типова)Темна або меланістична морфа ягуара

* І ще одна перевага полягає в тому, що генетична інженерія → досліджує рекомбінації й методи отримання нових генетичних структур поза організмом, * оскільки молекулярна біологія довела, → що природні механізми збереження стабільності геному змінити неможливо і небезпечно.

Отже, застосування методів генетичної інженерії забезпечує розширення спектра генетичної мінливості, підвищення ефективності добору та скорочення термінів створення сортів, порід і штамів.

ДІЯЛЬНІСТЬСамостійна робота з таблицею. Пріоритети й методи селекціїПріоритет селекціїМетод селекціїІ.ІІ. III. IV. Заповніть таблицю та сформулюйте висновок про необхідність поєднання класичних новітніх методів селекції.

Пріоритет селекціїМетод селекціїІ. Розширення спектрагенної мінливостіТрансгенез, рекомбіногенез, цисгенез; генетичні банкиІІ. Підвищення ефективності відбору. Добір за допомогою молекулярних маркерів, методів гібридизації ДНК, метод гібридизації соматичних клітин. III. Підвищення інформативності селекційного процесу. Методи моделювання; використання інформаційних технологій, комп'ютеризація IV. Скорочення термінів створення штамів, сортів та порід. Використання класичних методів селекції та сучасні новітні методи генетичної та клітинної інженерії та біотехнічних методів сприяють створенню і поліпшенню вже існуючих порід. Сортів та штамів. 

Біологія + Селекція рослин. Цукровий буряк і гетерозис* Цукровий буряк (Beta vulgaris saccharifera) є різновидом буряку звичайного. * Це найважливіша технічна рослина в Україні. * Для її вирощування в буряківництві використовують лише насіння гетерозисних гібридів. * Які переваги мають гетерозисні гібриди цукрового буряку порівняно із сортами-популяціями?

СТАВЛЕННЯБіологія + Селекція тварин. Голландська порода і селекція* Голландська порода ВРХ - найдавніша й найбільш поширена порода корів молочного напряму, → що її розводять у 33 країнах п'яти континентів. * Виведена вона в Голландії внаслідок → довготривалого поліпшення місцевої голландської породи → в умовах доброї годівлі та належного утримання.

* Нині діяльність селекціонерів спрямована → на підвищення жирності молока. * А які методи використовують науковці для селекційного поліпшення породи?

Оцінка. Завдання для самоконтролю1-6 Які методи селекції належать до основних? 2. Наведіть приклади нових методів селекції рослин, тварин і мікрорганізмів. 3. Що таке гетерозис? 4. Наведіть приклади використання гетерозису в селекції. 5. Що таке генетична інженерія? 6. Назвіть основні методи генної та клітинної інженерії.7-97. Які сучасні методи селекції тварин, рослин й мікроорганізмів? 8. Які генетичні основи гетерозису? 9. Які переваги застосування методів генетичної інженерії у сучасній селекції?10-1210. Обґрунтуйте необхідність поєднання класичних і новітніх методів селекції. РЕЗУЛЬТАТ