Мінливість і селекція

Ось той мінімум, який має лежати у вас у голові перед тестом. Це опорні означення й переліки, з яких потім розгортається будь-яке завдання.

Чим відрізняється комбінативна мінливість від мутаційної

Головна відмінність одна: за комбінативної мінливості гени не змінюються, змінюються лише їхні поєднання, а за мутаційної змінюється сам генетичний матеріал. Це та межа, на якій будується половина тестових завдань теми.

Причина комбінативної мінливості – рекомбінації, тобто перерозподіл генетичного матеріалу. Це універсальний біологічний механізм, властивий усім живим істотам. У еукаріотів рекомбінація відбувається під час статевого розмноження, у прокаріотів – завдяки статевим процесам, наприклад конʼюгації.

Ще один важливий момент, який часто випадає з уваги. Завдяки комбінативній мінливості реалізується механізм «знешкодження» фенотипного прояву мутацій: мутантний алель переводиться в гетерозиготний стан і зовні не виявляється. Тобто комбінативна мінливість не лише створює нове, а й приховує шкідливе.

І головний висновок для селекції: комбінативна мінливість сприяє спадковій різноманітності організмів, а саме ця різноманітність є основою для виведення нових порід і сортів та для історичного розвитку живої природи. Без різноманітності вихідного матеріалу селекціонерові просто нема з чого обирати.

Які методи використовує селекція

Основними методами селекції є добір, гібридизація, індукований мутагенез і поліплоїдизація. Кожен із них розвʼязує свою задачу, і на НМТ найчастіше просять саме співвіднести метод з результатом.

• Добір – метод відбору й збереження особин з певними, цінними для людини ознаками і сприяння їхньому розмноженню. Застосовують масовий добір (за фенотипом) та індивідуальний (за генотипом).
• Гібридизація – це метод одержання нащадків унаслідок поєднання генетичного матеріалу різних клітин або організмів. Схрещування можливе в межах одного виду (внутрішньовидова гібридизація, споріднена й неспоріднена) і між особинами різних видів (міжвидова гібридизація).
• Індукований мутагенез – метод штучного одержання мутацій, зумовлений спрямованою дією різних мутагенів. У контрольованих умовах так можна отримати мутації, що трапляються в природі зрідка або взагалі не виявляються.
• Поліплоїдизація – метод отримання організмів зі збільшеною кількістю хромосом, що кратна гаплоїдному набору. Застосовують у селекції рослин для підвищення врожайності та подолання стерильності гібридів.

Крім класичних методів, для розширення спектра генетичної мінливості в сучасній селекції застосовують методи генетичної інженерії: трансгенез, рекомбіногенез, цисгенез. Також створюють генетичні банки, тобто сховища 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 острові Шпіцберген у Норвегії, а в Україні працює Національний центр генетичних ресурсів рослин, де на тривале збереження закладено насіння 27 000 зразків 203 видів рослин.

Основними напрямами сучасних селекційних досліджень є маркерна, геномна та адаптивна селекція. Маркерна селекція – це використання маркерів для визначення наявності й розташування генів, що відповідають за селекційно-цінні ознаки. Геномна селекція – це тестування геному одразу за великою кількістю маркерів, сканування відбувається за участі ДНК-чіпів з десятками тисяч маркерів.

Чому поліплоїдизацію застосовують до рослин, а не до тварин

Тому що більшість рослин не мають статевих хромосом, і це уможливлює застосування методу поліплоїдизації, тоді як у тварин статеві хромосоми впливають на можливість конʼюгації гомологічних хромосом. Саме тому в селекції тварин поліплоїдизацію та віддалену гібридизацію застосовують значно рідше.

Що дає поліплоїдія рослинам: поліплоїдні рослини відрізняються більшими розмірами, високою врожайністю й активнішим обміном речовин. Поліплоїдію використовують також для подолання стерильності міжвидових гібридів, що вперше довів у 1924 році Г. Д. Карпеченко на прикладі гібрида редьки та капусти.

Інші особливості селекції рослин теж повʼязані з їхньою біологією. У багатьох рослин утворюється велика кількість насіння, тому доцільним і ефективним є масовий добір за зовнішніми ознаками. Вегетативне розмноження дає змогу поєднувати ознаки сортів завдяки щепленню і зберігати сортові ознаки в нащадків. Наявність запилення дозволяє використовувати метод суміші пилку для подолання несхрещування рослин.

У селекції тварин інша ситуація: наявність лише статевого розмноження, пізня статева зрілість, нечисленне потомство, наявність статі. Через нечисленних нащадків застосовують індивідуальний добір, а для визначення спадкових якостей самців за ознаками, які в них не проявляються (наприклад, кількість чи жирність молока), застосовують метод підбору плідників за нащадками.

Ідемо на практику. Нижче реальні завдання з НМТ, і зверніть увагу: тема колхіцину траплялася двічі, майже слово в слово.