Šlechtění je věda o vývoji nových a zlepšování stávajících odrůd rostlin, plemen zvířat a kmenů mikroorganismů. K vytvoření odrůd pěstovaných rostlin se používají různé šlechtitelské metody.
Selekce
Většina rostlin, které moderní lidstvo jí, je výsledkem selekce (brambory, rajčata, kukuřice, pšenice). Po několik staletí lidé pěstovali divoké rostliny, od sběru k zemědělství.
Výsledky výběru rostlin jsou:
- vysoká produktivita;
- nutriční hodnota rostlin (například obsah bílkovin v pšenici);
- zlepšená chuť;
- odolnost plodin vůči povětrnostním podmínkám a chorobám a škůdcům;
- předčasné zrání ovoce;
- intenzita vývoje (například „citlivost“ na hnojiva nebo zálivku).
Selekce vyřešila problémy s nedostatkem potravin a nadále se vyvíjí a zavádí metody genetického inženýrství. Šlechtitelé nejen zlepšují chuť a zvyšují produktivitu rostlin, ale také je činí užitečnějšími, bohatými na vitamíny a chemické prvky důležité pro metabolismus.
Pro úspěšný výběr je nutné porozumět zákonitostem dědičnosti znaků, zvláštnostem vlivu prostředí a způsobům rozmnožování kulturních rostlin.
Metody
Hlavní metody výběru jsou:
kteří spolu s tím čtou
- umělý výběr – lidský výběr pro následné křížení nejcennějších jedinců;
- hybridizace – proces získávání potomků křížením různých genetických forem;
- umělá mutageneze – provádění změn dědičné informace rostlin (mutace).
Umělý výběr se dělí na dva typy – individuální (podle genotypu) a hromadný (podle fenotypu). V prvním případě jsou důležité kvality konkrétních rostlin, které se využívají u samosprašných druhů, ve druhém je vybrána skupina cizosprašných rostlin s cennými znaky.
Existují dva typy hybridizace:
- vnitrodruhové – kříží se různé linie stejného druhu (například hybrid okurky);
- vzdálené – kříží se mezi sebou různé druhy a rody rostlin (hybrid zelí a ředkvičky).
Klasické způsoby šlechtění rostlin jsou popsány v tabulce.
metoda
Příklady
Provádějte ve vztahu k samosprašným rostlinám. Odchov jednotlivých jedinců s požadovanými vlastnostmi a získávání z nich vylepšených potomků.
Pšenice, ječmen, hrách
Provádějte ve vztahu ke cizosprašným rostlinám. Rostliny se hromadně kříží. Z výsledného potomstva se vyberou nejlepší exempláře a znovu se kříží. Lze opakovat, dokud se nevyvinou požadované vlastnosti rostliny.
Příbuzenské křížení (příbuzenské křížení nebo samoopylení)
Vyskytuje se, když dojde k samoopylení cizosprašných rostlin. Výsledkem jsou čisté (homozygotní) linie, které konsolidují výsledný znak. Dochází ke snížení životaschopnosti (inbreedingová deprese), protože se fixují nejen prospěšné, ale i škodlivé mutace.
Odrůdy hrušní a jabloní
Hybridizace (nesouvisející křížení)
Hybrid pšenice a žita (tritikale), kříženec rybízu a angreštu (yoshta)
Rostliny jsou vystaveny ionizujícímu záření, chemickým nebo biologickým účinkům, což má za následek mutace. Metoda byla vylepšena genetickým inženýrstvím – požadovaný gen lze „zapnout“ nebo „vypnout“ ručně, aniž by došlo ke ztrátě dalších užitečných vlastností.
Rýže. 2. Příklady hybridů.
Mezidruhové hybridy v rostlinách získané jako výsledek vzdálené hybridizace jsou zpravidla sterilní. Ruský vědec G.D.Karpechenko problém vyřešil zdvojnásobením počtu chromozomů. Díky uměle vyvolané polyploidii u hybridu zelí a ředkvičky se mu poprvé podařilo získat plodné hybridy různých rodů.
Rýže. 3. Překonání neplodnosti u hybridu zelí a malin zdvojnásobením počtu chromozomů.
co jsme se naučili?
Z lekce jsme se dozvěděli, jaké metody se používají při šlechtění rostlin. Zvažovali jsme klasické selekční metody – individuální a hromadný výběr, vnitrodruhovou a vzdálenou hybridizaci, umělou mutagenezi.
Selekční metody jsou různé složky umělého výběru zaměřené na tvorbu organismů se znaky užitečnými pro člověka. Tato problematika se probírá v hodinách biologie ve škole. Níže jsou uvedeny hlavní body a termíny nezbytné k pochopení tématu.
Co je výběr
Jedná se o vědu, která vyvíjí metody šlechtění nových plemen, odrůd, kmenů a řeší otázky spojené s analýzou dlouhodobých výsledků účinnosti selekčních metod.
Mezi šlechtitelské metody patří: selekce, hybridizace, umělá mutageneze a polyploidie.
Výběr
Srovnávací charakteristiky přirozeného a umělého výběru, jejich rozdíly a podobnosti jsou reflektovány v tabulce.
Provádí se pod vlivem prostředí
Zlepšení v procesu evoluce, dědičný přenos
Individuální znak nebo znaky
Individuální znak nebo znaky
Vlastnosti, které nemají hodnotu
Během výběrového řízení zamítnuto
Zabitý v procesu boje o existenci
Hlavní úkoly diktující potřebu výběru
Zachování vlastností užitečných pro člověka
Adaptace rostliny, živočicha, mikroorganismu na měnící se podmínky existence
Získávání nových kmenů, odrůd, plemen
Provádí se individuálně; prováděno hromadně;
Při změně vnějších podmínek – jízda, za stálých podmínek je zaměřena na zachování a upevnění charakteristiky – stabilizace.
Hromadná selekce je doprovázena selekcí organismů, které jsou pro člověka zajímavé svými vnějšími fenotypovými parametry. Genotyp se nebere v úvahu. Tato metoda se používá již od starověku, kvůli zachování genetické stability plemen a odrůd po řadu let. To vám umožní vyvinout odrůdy s vysokými výnosy.
Pokud se selekce provádí s přihlédnutím k vlivu genotypu – souhrnu genů jednoho organismu, hovoříme o individuální selekci. Fenotyp se zde nebere v úvahu, hlavní pozornost je zde věnována projevům znaku v generacích. Nezbytnou metodou individuálního výběru je posouzení podle potomků.
Hybridizace
Mezidruhové
Strávit nesouvisející křížení. Zde se používají jedinci různých druhů nebo odrůd, aby se získal potřebný soubor morfologických vlastností. Vzniká tak nová populace, která kombinuje nejlepší kvality obou stran. Na základě této metody je možné vyvinout nové druhy se zlepšenými vlastnostmi.
Existuje vzdálená hybridizace, zde organismy patří k různým druhům nebo rodům. Takové křížení může v některých případech vést k neplodnému potomstvu. Příkladem muly je kříženec zebry a koně.
Vnitrodruhové
Pro upevnění prospěšných vlastností se používá inbreeding. Ten zahrnuje křížení zástupců blízce příbuzných linií s nejlepšími genotypy (jsou identifikovány jednotlivě). Takové organismy mají příbuzný soubor alel.
Homologní alely vedou k heteróze, fenoménu hybridní vitality, který se projevuje v dceřiných liniích. Křížení příbuzných druhů je zaměřeno na zachování genotypu populace, který je nezbytný pro upevnění užitečných vlastností.
Polyploidie
Pro rostliny je charakteristický fenomén polyploidie ve šlechtění. V tomto případě se počet chromozomů zvyšuje dvakrát, třikrát nebo vícekrát. Tato kvantita nebo multiplicita se nazývá ploidie. Té podléhají jak somatické, obsahující dvojitou sadu chromozomů, tak sexuální s jedinou sadou. Navíc haploidní buňky (single) nemají identický chromozomový pár ve srovnání se somatickými (diploidními) buňkami.
Příčiny polyploidie jsou různé:
Porušení segregace chromozomů během mitotického a meiotického dělení. Například místo diploidní buňky obsahující genetický materiál od matky a otce vzniká struktura s tetraploidní sadou (obsahující dvojnásobný počet chromozomů).
Pokud počet chromozomů převyšuje původní trojnásobně a vícekrát, hovoří se o genomových mutacích – euploidii. Oblasti odpovědné za přenos dědičné informace se mohou při křížení různých druhů mnohonásobně zvětšit. Toto je allopolyploidie. Ta je zaměřena na vytváření nových kultur. Polyploidní organismy mají větší hmotnost a objem, ale často nízkou plodnost.
Mutageneze
Metoda doprovázená změnou struktury tělesných genů při mutagenním účinku. Existují spontánní a indukované, obě působí poškozením DNA. Faktory, které zavádějí defekty do genetického aparátu, se nazývají mutageny a vedou k mutacím (přestavbám genů).
Indukční mechanismy: apurinizace, deaminace, tvorba thyminových dimerů.
Mutanti jsou vybíráni na základě sledování a fenotypových parametrů. V prvním případě chovatelé provádějí kvantitativní studii nového parametru mezi organismy ovlivněnými mutagenními účinky. Ve druhém se bere v úvahu fenotyp, který se vyvinul v důsledku expozice mutagenu: auxotrofie, rezistence atd.
Metody chovu zvířat
Selekce prováděná lidmi mezi zvířaty je svou povahou individuální – hromadná selekce není vhodná pro kontrolu fenotypu.
Aktivně se využívá křížení: inbreeding, outbreeding. V prvním případě je možné konsolidovat cenné vlastnosti, které lze vysledovat v průběhu celé generace. Ve druhém – získat nové kvality.
V moderním světě vzkvétá genetické inženýrství. To vám umožní změnit strukturu určitých genů. Genetická korekce pomocí této metody však vyžaduje drahé vybavení.
Metody šlechtění rostlin
Využívá se zde individuální a hromadná selekce, meziliniová hybridizace, polyploidie a mutageneze.
Ten umožňuje získat vylepšené odrůdy rostlin, větší semena, odrůdy s vysokou plodností a odolností vůči teplotním změnám a mnoho dalšího.
