Презентація з біології для учнів 11 класу (рівень стандарту) "Сучасні методи селекції тварин, рослин і мікроорганізмів"

Сучасні методи селекції тварин, рослин і мікроорганізмів

А якими є ці методи селекції?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

План. Сучасні методи селекції тварин, рослин і мікроорганізмів: - добір; - гібридизація; - штучний мутагенез; - поліплоїдизація. Пріоритети й методи в селекціїПереваги застосування методів генетичної інженерії у сучасній селекціїГенетичний банк

Сучасні методи селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Основні методи селекціїдобіргібридизаціяштучний мутагенезполіплоїдизація{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}за 15 тис. років людство створило приблизно 6 200 різних видів тварин, і кількість сортів рослин неможливо оцінити;на створення такої кількості форм природі знадобилося б близько 50 млн років. Різноманітні сорти капусти

Сучасні методи селекції{8799 B23 B-EC83-4686-B30 A-512413 B5 E67 A}Добірвідбір й збереження особин з певними, цінними для людини ознаками і сприяння їхньому розмноженнюмасовий (за фенотипом) – відбирання груп особин;індивідуальний (за фенотипом та генотипом) – відбирання окремих особин для отримання чистих ліній{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Масовий добір – без урахування ознак батьківу селекції рослин, мікроорганізмів;переваги: простота; недоліки: з накопиченням гомозиготних особин ефективність добору знижується; тривалість{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Індивідуальний добір – враховують ознаки батьківскладають родоводи, застосовують аналізуючі схрещування;у селекції тварин, рослин, мікроорганізмів;переваги: точність для створення певних генотипівнедоліки: ускладнення використанням молекулярних маркерів

Добір{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}масовий добір - породи й сорти, виведені методами народної селекції створювались протягом кількох людських поколінь; прикладом є відома сіра українська порода великої рогатої худоби, стерилізованих биків якої називають воламиіндивідуальний добір - добір за молекулярними маркерами (сегментами ДНК), які розміщені поблизу гена або групи генів й визначають бажані для селекціонера ознаки. Збільшується ймовірність відібрати особини з потрібними генотипами з використанням невеликого фрагмента тканин. Квітка Гороху посівного (Pisum sativum)Сіра українська порода великої рогатої худоби. ДНК-маркери

Сучасні методи селекції{8799 B23 B-EC83-4686-B30 A-512413 B5 E67 A}Гібридизаціяодержання нащадків внаслідок поєднання генетичного матеріалу різних клітин або організміввнутрішньовидова - у межах одного видуспоріднена (інбридинг) - схрещуванні організми мають спільних предків (між братами, сестрами та батьками, самозапилення, самозапліднення);неспоріднена (аутбридинг) схрещуванні організми не мають родинних зв’язківміжвидова (віддалена)схрещування особин різних видів, родів

Переваги й недоліки при гібридизації{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Інбридинг – споріднене схрещування. Аутбридинг - неспоріднене схрещування. Віддалена гібридизаціяпереваги: отримання «чистих» лінійнедоліки: підвищується гомозиготність, як результат – ослаблення, виродження предків, поява спадкових аномалійпереваги: явище гетерозису недоліки: прояв гетерозизу у наступних, після першого покоління, слабшаєпереваги: поєднання цінних спадкових ознак представників різних видів, родівнедолік: прояв небажаних ознак, проблема безпліддя гібридів, гамети яких не дозрівають

Інбридинг{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Самозапилення характерне для рослин із закритими квітками (клейстогамними) - пшениця, рис, овес, ячмінь, горох{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}у самозапильних рослин вже у 10-му покоління спостерігається майже повна гомозиготність (до 99,9%);при схрещуванні братів із сестрами чи батьками нащадків такий результат спостерігається після 20-го покоління;100% гомозиготності за всіма генами не вдається внаслідок мутацій. Квітка Гороху посівного (Pisum sativum)

Інбридинг серед людей29% людей-альбіносів є нащадками від споріднених шлюбів;відомо декілька рецесивних летальних алелей, здатних спричинити смерть;шлюби між близькими родичами небажані або забороняються релігією чи законом

Гетерозис{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}явище, за якого гібриди першого покоління має підвищені життєздатність і продуктивність, у порівнянні з вихідними батьківськими формами. Генетичні основи: взаємодії алельних та неалельних генів. Кукурудза{8799 B23 B-EC83-4686-B30 A-512413 B5 E67 A}Типи взаємодії алельних і неалельних генівдомінуваннянаддомінуваннякомплементарністьсублетальні і летальні рецесивні алелі переходять у гетерозиготний стан й пригнічуються домінантнимиу генотипі поєднуються сприятливі домінантні алелі обох батьків поєднання в генотипі сприятливих неалельних домінантних генівможе залежати від умов середовища, взаємодії ядра й цитоплазми

Гетерозис{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Явище гетерозису підвищує продуктивність кукурудзи на 20-25%{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}явище гетерозису широко застосовують у сільському господарстві, яке підвищує продуктивність;ефект гетерозису добре виражений у цибулі, томатів, огірків, соняшнику, цукрового буряку, баклажанів, буряків;проблема закріплення гетерозису в рослин розв’язується на основі вегетативного розмноження гібридів, подвоєння набору хромосом, використання гаплоїдії та методів генетичної інженеріїКукурудза{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Явище гетерозису у суниці

Гетерозис{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}практичне використання ґрунтується на міжпородному (міжсортовому) і міжлінійному схрещуванні;у тваринництві застосовують для розведення свиней і бройлерних порід курей;у тваринництві схрещування між різними породами прискорює ріст, статеве дозрівання, поліпшує якість молока й м’яса. Кукурудза. Бройлерні породи курей. Велика рогата худоба

Віддалена гібридизація{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}тритикале – гібрид пшениці й жита;гібрид пшениці й пирію – висока продуктивність та стійкість від полягання;гібрид китайської цукрової тростини з дикими видами - підвищення цукристостімул – гібрид кобили та осла, значна витривалість, фізична сила та довший термін життя. Тритикале{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}архаромеринос – гібрид мериносів (тонкорунних овець) з архаром (гірського барана) Мул

Віддалена гібридизація{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Серед рослин – Пшениця м’яка (Triticum aestivum L.) наслідок гібридизації трьох видів. Серед тварин – бістер – плодючий гібрид між білугою та стерляддю. Тритикале. Мул{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Інколи вдається отримати стабільні плодючі міжвидові гібриди. Білуга. Стерлядь. Бістер. Бістер. Пшениця м’яка

Сучасні методи селекції{8799 B23 B-EC83-4686-B30 A-512413 B5 E67 A}Штучний мутагенезІндукований мутагенез – метод штучного одержання мутацій, зумовлений спрямованою дією різних мутагенів (фізичних або хамічних). У контрольованих умовах можна отримати мутації, що трапляються в природі зрідка або взагалі не виявляютьсязастосовується при селекції мікрооорганізмів (еукаріотів та прокаріотів) з метою використання їх як продуцентів цінних хімічних речовин – антибіотиків, вітамінів, органічних кислотгаплоїдність більшості прокаріот дозволяє мутації проявитися зразу. Клітини, у генотипі яких є мутація, відбирають та розмножують, формуючи культури нащадків однієї клітини (клони) - клональний добірдріжджі (пекарські, винні, пивні), цвільові гриби (виготовлення сирів)

Сучасні методи селекції{8799 B23 B-EC83-4686-B30 A-512413 B5 E67 A}Поліплоїдізаціяметод отримання організмів зі збільшеною кількістю хромосом, що кратна гаплоїдному наборузастосовують у селекції рослин для підвищення врожайності, подолання стерильності гібридів та ін. отримання декоративних культур: сортів тюль­па­нів, нар­цисів, гіацинтів, гладіолусів, жоржин, хризантем з великими квіткою, листками, тривалим цвітінням. Декоративні ознаки найбільш виражені у триплоїдів та тетраплоїдівмальви. Поліплоїдні нарциси. Триплоїдна троянда Bonica

Поліплоїдізація{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}автополіполїдізація -збільшення числа гаплоїдних хромосомних наборів одного виду, розглядають як геномну мутацію, що викликають хімічні речовини, наприклад колхіцин (блокує розходження реплікованих хромосом у мітозі)при аллоплоїдизації відбувається збільшення числа хромосом за рахунок об’єднання геномів двох або більше організмів шляхом гібридизації Тритикале. Мул. Автополіполїдізація

Нові пріоритети й методи в селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}І. Розширення спектра генетичної мінливостіII. Підвищення ефективності відбору. III. Підвищення інформативності селекційного процесу IV. Скорочення термінів створення сортів, порід і штамів. Генетичні зразки у Центрі генетичних ресурсів рослин України Інституту рослинництва імені В. Я. Юр’єва Національної академії аграрних наук

Нові пріоритети й методи в селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}І. Розширення спектра генетичної мінливостіоднією 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{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}генетичні банки – це сховище насіння, меристем, статевих і соматичних клітин, придатних для відтворення представників видів, сортів і поріднайбільший генетичний банк у світі – 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. Свалбардський глобальний банк насіння рослин

Нові пріоритети й методи в селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}II. Підвищення ефективності відборузастосування результатів досліджень молекулярної біології, молекулярної генетики, біохімії дають змогу селекціонерам підвищувати ефективність основних методів селекції;{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}у селекції тварин науковці вже здійснюють індивідуальний добір одразу після народження, не очікуючи на прояви ознак чи появу нащадків, що значно прискорює селекційний процес;перспективним виявився молекулярний підхід - добір за допомогою молекулярних маркерів, що став основою маркерної й геномної селекції;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 на створення високопродуктивних гетерозисних гібридів

Нові пріоритети й методи в селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}III. Підвищення інформативності селекційного процесудосягається завдяки інформаційним технологіям, комп'ютеризації, впровадженню методів моделювання;{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}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. Фітотрон

Нові пріоритети й методи в селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}IV. Скорочення термінів створення сортів, порід і штаміврозроблено нові методи, що підвищують результативність;{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}використовують методи генної та клітинної інженерії;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 тощо

Переваги застосування методів генетичної інженерії у сучасній селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}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.; 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;генетична інженерія – напрям науки, метою якого є створення генетичних структур та організмів з новими комбінаціями спадкових ознак. Основними її методами є: методи генної (метод молекулярних маркерів, методи секвенування) та клітинної (метод культур, метод гаплоїдів, метод клонування) інженерії

Переваги застосування методів генетичної інженерії у сучасній селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Перевагою методів генетичної інженерії є забезпечення цілеспрямованої й контрольованої зміни ознак{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}Методи для генетичного рекомбінування й перенесення генетичного матеріалурекомбіногенез;трансгенез;цисгенез. Трансгенез. ЦисгенезІнтрагенезта/або

Переваги застосування методів генетичної інженерії у сучасній селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}рекомбіногенез – процес отримання нових поєднань генів, що здійснюється під час статевого розмноження шляхом кросинговеру, незалежного розходження гомологічних хромосом та поєднання гамет під час запліднення;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 (так, сучасні цисгенні фітофторостійкі сорти картоплі отримано шляхом перенесення генів стійкості від дикого виду картоплі до елітного сорту).

Переваги застосування методів генетичної інженерії у сучасній селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}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. 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)

Переваги застосування методів генетичної інженерії у сучасній селекції{C083 E6 E3-FA7 D-4 D7 B-A595-EF9225 AFEA82}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

Висновок. В сучасній селекції використовують потужній арсенал класичних і новітніх методів для створення й поліпшення вже існуючих порід, сортів й штамів. Застосування методів генетичної інженерії забезпечує розширення спектра генетичної мінливості , підвищення ефективності добору та скорочення термінів створення сортів, порід, штамів

Домашнє завдання. Опрацювати §56, стор. 221 (відповідати на питання усно);Переглядати презентацію на сайті «Дистанційне навчання»

Досягнення селекції у сільському господарствіЦукровий буряк (Beta vulgaris) – різновид буряку звичайного – найважливіша технічна рослина в Україні. Для вирощування використовують лише насіння гетерозисних гібридів. Голландська порода ВРХ – найдавніша й найбільш поширена порода корів молочного напряму, яку розводять у 33 країнах п’яти континентів. Виведена в Голландії внаслідок довготривалого поліпшення місцевої голландської породи в умовах доброї годівлі на належного утримання.

Дякую за увагу!