Підручник з Біології і екології. 11 клас. Соболь - Нова програма

Тема 9. ЗАСТОСУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ БІОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ У СЕЛЕКЦІЇ, МЕДИЦИНІ ТА БІОТЕХНОЛОГІЇ

Селекція реалізовує можливості, які є нереальними для природної еволюції.

З підручника

§ 55. ЗАСТОСУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ БІОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ У СЕЛЕКЦІЇ

Основні поняття й ключові терміни: СЕЛЕКЦІЯ.

Пригадайте! Що таке селекція?

Поміркуйте!

На фрагменті натюрморта Джованні Станкі (1608-1675) зображено кавуни із шістьма серцевинками, що їх споживала людина в середині XVII ст. А поруч - триплоїдні гібридні кавуни без кісточок, що їх вирощують сьогодні.

Чому і яким чином кавун звичайний (Citrullus vulgaris) так змінився?

ЗМІСТ

Які основні напрями сучасних селекційних досліджень?

СЕЛЕКЦІЯ (від лат. selectio - добір) - наука про створення нових і поліпшення вже існуючих сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів. Сучасна селекція вирішує свої завдання у трьох аспектах діяльності: 1) поліпшення існуючих сортів культурних рослин й одомашнених тварин; 2) створення нових міжвидових гібридів, порід, сортів і штамів; 3) введення в культуру нових видів (наприклад, введення в культуру ламінарії, салатних рослин - руколи, спаржі, базиліку). Таким чином, селекція реалізовує можливості, що є нереальними для природної еволюції.

Селекційні дослідження є актуальними й у такому аспекті, як інтродукція та реакліматизація видів. Прикладами успішної інтродукції є вселення ондатри болотяної, нутрії, лані європейської, фазана звичайного. Відсутність селекційного підходу може мати й негативні наслідки. Так, причиною загибелі зубрів Надвірнянської субпопуляції (Івано-Франківська область) стало неправильне формування стада, в якому виявилися найближчі родичі. Їх близькоспоріднене схрещування призвело до збільшення частоти зустрічальності різноманітних летальних генів і порушень ембріогенезу.

Селекція як наука

Розділи селекції

Селекція рослин.

Селекція тварин.

Селекція мікроорганізмів

Об'єкти селекції

Сорти рослин. Породи тварин. Штами мікроорганізмів

Методи селекції

Штучний добір.

Гібридизація.

Метод поліплоїдізації.

Метод експериментального мутагенезу.

Методи генетичної інженерії

Теоретична основа

Генетика. Еволюційна біологія. Екологія. Молекулярна біологія. Молекулярна генетика. Біохімія. Мікробіологія

Сучасні напрями

Маркерна, геномна, адаптивна селекція

Основними напрямами сучасних селекційних досліджень є маркерна, геномна та адаптивна селекція.

Маркерна селекція (англ. marker assisted selection) - це використання маркерів для визначення наявності й розташування генів, що відповідають за селекційно-цінні ознаки. Нині найширше використовують молекулярні маркери з ДНК-чіпами. Поширена в селекції рослин і тварин для добору за генотипом та дослідження моногенних ознак й основних генів локусів полігенних (кількісних) ознак.

Геномна селекція (англ. genomic selection) - це тестування геному одразу за великою кількістю маркерів. Сканування геному відбувається за участі ДНК-чіпів з десятками тисяч маркерів. Геномну селекцію застосовують у селекції рослин і тварин для добору організмів за генотипом та дослідження полігенних ознак.

Адаптивна селекція (англ. adaptive selection) - виведення сортів і порід з високим адаптивним потенціалом, тобто стійкістю до несприятливих кліматичних змін і захворювань, до різних стресів. Створення адаптивних сортів і порід з високою й стійкою продуктивністю в різних умовах довкілля, стійких до екстремальних умов вирощування, основних захворювань - актуальна проблема сучасної селекції.

Отже, розвиток сучасної селекції відбувається в найтіснішій взаємодії з молекулярною біологією, біохімією, біотехнологією та екологією.

Які досягнення та завдання сучасної селекції?

Досягнення селекції застосовують у рослинництві, тваринництві, медицині, харчовій, мікробіологічній та інших галузях промисловості, в побуті. Застосування результатів досліджень молекулярної біології (метод полімеразної ланцюгової реакції, ДНК-гібридизації), біохімії (отримання ферментів), застосування методів генної (генетичне рекомбінування) й клітинної (метод культури клітин, метод клонування) інженерії відкрили нові перспективи розвитку. Все ширше використовуються можливості біотехнології (наприклад, технологія генетичного редагування за допомогою систем TALEN і CRISPR/Cas9), що у поєднанні з мікробіологічним синтезом значно пришвидшує селекційний процес.

Селекція сприяла забезпеченню продовольчої безпеки, адже саме завдяки їй було створено нові, стійкі проти вилягання й більш продуктивні сорти рису, пшениці, кукурудзи. Завдяки селекції у 1940-1960 рр. було проведено «Зелену революцію» в Мексиці, Пакистані та Індії.

Нині селекція може стати основою реалізації багатьох глобальних цілей сталого розвитку. Це передусім подолання бідності й розв'язування проблем голоду. Станом на 2016 р., за даними Продовольчої і сільськогосподарської організації ООН (ФАО), у світі від голоду страждають 815 млн людей, а це 11 % населення Землі. Селекція та її дослідження є важливими для забезпечення міцного здоров'я й благополуччя (створення сортів для органічного землеробства, культур, зерно яких має дієтичні та лікувальні властивості), отримання доступної й чистої енергії (створення штамів для отримання біопалива), отримання чистої води та належних санітарних умов (створення сортів рослин, штамів мікроорганізмів для очищення водойм). Отримання штамів мікроорганізмів для розщеплення забруднювачів, створення стійкого посадкового матеріалу для відтворення лісових ресурсів аборигенних видів, підвищення стійкості та біорізноманіття штучних лісових насаджень, створення лісових насаджень з метою отримання продукції (активованого вугіл ля, живиці, ефірних олій) може забезпечити захист екосистем суходолу (іл. 92).

Іл. 92. Пріоритетні цілі сталого розвитку для селекції

Отже, сучасна селекція є важливою наукою з визначними досягненнями й важливими перспективами для забезпечення сталого розвитку.

Який внесок вітчизняних учених у розвиток селекції?

Селекційну діяльність в Україні на державному рівні організовує Національна академія аграрних наук України, в складі якої такі відомі науково-дослідні установи, як Всеукраїнський науковий інститут селекції у Києві, Інститут картоплярства НААН України, Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр'єва НААН України, Селекційно-генетичний інститут в Одесі, Миронівський інститут пшениці ім. В. М. Ремесла НААН України, Інститут зернових культур у місті Дніпро, Національний науковий центр Інститут бджільництва ім. П. І. Прокоповича, Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН України в Полтаві, Інститут рибного господарства НААН України та ін.

Дуже вагомим є внесок видатних українських науковців у становлення селекції. Всесвітньо відомими селекціонерами є:

  • Л. П. Симиренко (1855-1920), В. Л. Симиренко (1891-1938) - видатні помологи і вчені-садівники;
  • В. М. Ремесло (1907-1983) - закріпив за Україною статус «житниці Європи», селекціонував 40 сортів зернових колосових культур, які й досі є донорами для сортів пшениць вітчизняної й зарубіжної селекції;
  • П. Х. Гаркавий (1908-1984) - селекціонер-рослинник, вивів 14 сортів озимого і 23 сорти ярого ячменю;
  • М. Ф. Іванов (1871-1935) - селекціонер тварин, вивів асканійську породу тонкорунних овець і українську степову білу породу свиней;
  • В. С. Пустовойт (1886-1972) - селекціонер-рослинник, створив 34 високоолійні сорти соняшнику;
  • Л. Л. Семполовський (1868-1960) - селекціонер-рослинник, займався створенням сортів цукрового буряку;
  • В. Я. Юр'єв (1879-1962) - селекціонер рослин, вивів багато сортів озимої і ярої пшениці, проса, кукурудзи та інших культур;
  • О. С. Алексєєва (1926-2006) - селекціонерка рослин, працювала в галузі селекції гречки, виведено й передано на сортовипробування 30 сортів, 12 з яких районовано.

Отже, вітчизняні селекціонери створили чимало сортів і порід, що стали надбанням національної й світової селекції.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота. Сучасна селекція як основа сталого розвитку

Цілі сталого розвитку

Значення селекції

Назвіть цілі сталого розвитку, для реалізації яких селекція може стати основою реалізації. Заповніть таблицю і сформулюйте висновок про роль селекції у розв'язуванні глобальних проблем людства.

Біологія + Садівництво. Помологія і династія Симиренків

Ренет Симиренка - зимовий сорт яблуні домашньої, один із найвідоміших сортів яблук. Сорт названий Левком Симиренком на честь свого батька Платона, а внук Володимир присвятив своє життя розвитку садівництва.

То ж, друзі, нам того згадати слід,

Хто борозну життя провів не мілко.

Той в пам'яті народу не зачах,

Як він, що вірив в плодоносний Мліїв.

Олекса Ющенко

Що таке помологія? Яке значення мала діяльність родини Симиренків у розвитку селекції рослин? Висловіть своє судження про внесок вітчизняних учених у розвиток селекції.

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Цивілізації. Кукурудза і селекція

Кукурудза є найдавнішою культурною хлібною рослиною, що разом з квасолею та гарбузом стала харчовою тріадою доколумбових цивілізацій. Найвідоміші цивілізації ацтеків (Мексиканське нагір'я), майя (півострів Юкатан, Гватемала), інків (Анди, Болівійське нагір'я), чибча (гірська Колумбія) існували завдяки агрокультурі, основою якої була кукурудза. Оцініть значення біологічних наук у селекції цієї культури від дрібної дикої рослини (теосінте) до сучасних високопродуктивних гетерозисних різнобарвних сортів.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1-6

1. Що таке селекція? 2. Назвіть напрями розвитку сучасної селекції. 3. Наведіть приклад досягнень селекції. 4. Які основні завдання сучасної селекції? 5. Назвіть селекційні центри України. 6. Назвіть імена видатних вітчизняних селекціонерів.

7-9

7. Які основні напрями сучасних селекційних досліджень? 8. Які досягнення та завдання сучасної селекції? 9. Який внесок вітчизняних учених у розвиток селекції?

10-12

10. Висловіть своє судження про внесок вітчизняних учених у розвиток селекції.