Успіх селекційної роботи залежить головним чином генетичного розмаїття вихідної групи рослин чи тварин. Тим часом генофонд існуючих порід тварин чи сортів рослин, природно, менш різноманітний проти генофондом вихідного дикого виду.

Тому при виведенні нових сортів рослин та порід тварин дуже важливі пошуки та виявлення корисних ознак у диких предків. З метою вивчення різноманіття та географічного поширення культурних рослинН.І. Вавілов організував численні експедиції як у межах території нашої країни, так і в багато зарубіжних країн. Під час цих експедицій було зібрано величезний насіннєвий матеріал, який надалі використали для селекційної роботи. Н.І. Вавілов виділив 7 центрів походження культурних рослин (табл. 4). Їм було зроблено важливі узагальнення, що стали великим внеском у теорію селекції.

Вивчення спадкової мінливості у культурних рослин та їхніх предків дозволило Н.І. Вавилову сформулювати закон гомологічних рядів спадкової мінливості: «Види та пологи, генетично близькі, характеризуються подібними рядами спадкової мінливості з такою правильністю, що, знаючи ряд форм у межах одного виду, можна передбачити перебування паралельних форм в інших видів та пологів. Чим ближче генетично розташовані в загальній системі пологи та види, тим повніша схожість у лавах їх мінливості. Цілі сімейства рослин загалом характеризуються певним циклом мінливості, що проходить через всі пологи і види, що становлять сімейство».

На прикладі сімейства злакових Н.І.

Вавілов показав, що подібні мутації виявляються у цілого ряду видів цього сімейства. Так, чорне забарвлення насіння зустрічається у жита, пшениці, ячменю, кукурудзи та інших рослин, крім вівса, проса і пирію, видовжена форма зерна - в усіх вивчених видів. У тварин також спостерігаються подібні мутації: альбінізм і відсутність вовни у ссавців,

альбінізм і відсутність пір'я у птахів, короткопалість у великої рогатої худоби, овець, собак, птахів. Деякі спадкові захворювання та каліцтво, що зустрічаються у людини, відзначені і у деяких тварин. Тварин з такими хворобами використовують як модель вивчення аналогічних дефектів в людини. Наприклад, катаракта ока буває у мишей, щурів, собак, коней; гемофілія - ​​у миші та кішки; діабет – у щура; вроджена глухота – у морської свинки, миші, собаки тощо. Той факт, що подібні, спадково зумовлені порушення життєдіяльності зустрічаються у представників різних видів одного і того ж класу – класу ссавців, – переконливо підтверджує закон гомологічних рядів спадкової мінливості Н.І. Вавілова. Поява подібних мутацій пояснюється спільністю походження генотипів. У процесі нових видів від одного загального предка різницю між ними встановлюються лише у частині генів, що зумовлюють успішне існування у даних конкретних умовах. Багато генів у видів, що мають загальне походження, залишаються незмінними і при мутації дають подібні приенаки.

Таким чином, виявлення спонтанних або індукованих мутацій одного виду дає підстави для пошуків подібних мутацій у родинних видів рослин або тварин.

Закон гомологічних рядів спадкової мінливості успішно використовується в селекційній практиці. Робота зі створення насіннєвих колекцій сортів культурних рослин та їх дикорослих предків, початок якої започаткував Н.І. Вавілов, в даний час триває. У нашій країні колекція містить понад 320 тис. зразків, що належать до 1041 виду рослин. Сюди входять дикі види, родичі культурних рослин, старі місцеві сорти, все найкраще та нове, що створено за Останнім часомзусиллями селекціонерів усіх країн світу. Зі світового генофонду вчені виділяють генетичні джерела господарсько цінних ознак: урожайності, скоростиглості, стійкості до хвороб та шкідників, посухостійкості, стійкості до вилягання та ін. Сучасні генетичні методи дають можливість досягати в селекції рослин дуже великих успіхів. Так, використання цінних генів дикого ефіопського ячменю дозволило створити видатний за продуктивністю сорт ярого ячменю Одеський 100.

Питання для повторення н завдання

Чим відрізняються одомапш інші тварини та культурні рослини від диких?

Що є предметом селекції?

Яке значення для селекції має знання центрів культурних рослин!!

Які центри походження культурних рослин ви знаєте?

Чому близькоспоріднених видів виявляються подібні мутації?

Викладіть сутність закону гомологічних рядів спадкової мінливості Н.І. Вавілова.

Селекція рослин

Селекція - наука про створення нових та поліпшення існуючих порід тварин, сортів рослин, штамів мікроорганізмів.

В основі селекції лежать такі методи, як гібридизація та відбір. Теоретичною основоюСелекція генетика.

Породи, сорти, штами - штучно створені людиною популяції організмів із спадково закріпленими особливостями: продуктивністю, морфологічними, фізіологічними ознаками.

Піонером розробки наукових засад селекційної роботи був М. І. Вавілов та його учні. М. І. Вавілов вважав, що в основі селекції лежить правильний вибірдля роботи вихідних особин, їх генетична різноманітність та вплив довкілляна прояв спадкових ознак при гібридизації цих особин.

Для успішної роботи селекціонеру необхідне сортове розмаїття вихідного матеріалу, з цією метою Н.І.Вавілова було зібрано колекцію сортів культурних рослин та їх диких предків з усієї земної кулі. До 1940 року у Всесоюзному інституті рослинництва налічувалося 300 тис. зразків.

У пошуках вихідного матеріалу для отримання нових гібридів рослин Н. І. Вавілов організував у 20-30-ті рр. н. ХХ ст. десятки експедицій у всьому світі. Під час цих експедицій М. І. Вавіловим та його учнями було зібрано понад 1500 видів культурних рослин та величезну кількість їх сортів. Аналізуючи зібраний матеріал, М. І. Вавілов зауважив, що у деяких районах спостерігається дуже велика різноманітність сортів певних видів культурних рослин, а інших районах такого розмаїття немає.

Центри походження культурних рослин

М. І. Вавілов припустив, що район найбільшого генетичного розмаїття будь-якого виду культурної рослини є центром його походження та одомашнення. Усього М. І. Вавілов встановив 8 центрів стародавнього землеробства, де люди вперше стали вирощувати дикі види рослин.

1. Індійський (Південноазіатський) центр включає півострів Індостан, Південний Китай, Південно-Східну Азію. Цей центр - батьківщина рису, цитрусових, огірків, баклажанів, цукрової тростини та багатьох інших видів культурних рослин.

2. Китайський (Східноазіатський) центр включає Центральний і Східний Китай, Корею, Японію. У цьому центрі були окультурені людиною просо, соя, гречка, редька, вишня, слива, яблуня.

3. Південно-Західноазіатський центр охоплює країни Малої Азії, Середньої Азії, Іран, Афганістан, Північно-Західну Індію. Це батьківщина м'яких сортів пшениці, жита, бобових (гороху, бобів), льону, конопель, часнику, винограду.

5. Середземноморський центр включає європейські, африканські та азіатські країни, розташовані на берегах Середземного моря. Тут батьківщина капусти, маслин, петрушки, цукрових буряків, конюшини.

6. Абіссінський центр розташований у відносно невеликому районі сучасної Ефіопії та на південному узбережжі Аравійського півострова. Цей центр – батьківщина твердих пшениць, сорго, бананів, кави. Очевидно, з усіх центрів стародавнього землеробства Абіссінський центр є найдавнішим.

7. Центральноамериканський центр – це Мексика, острови Карибського моря та частина країн Центральної Америки. Тут батьківщина кукурудзи, гарбуза, бавовнику, тютюну, червоного перцю.

8. Південноамериканський центр охоплює західне узбережжя Південної Америки. Це батьківщина картоплі, ананаса, хінного дерева, томатів, квасолі.

Всі ці центри збігаються з місцями існування великих цивілізацій давнини - Стародавнього Єгипту, Китаю, Японії, Стародавню Грецію, Риму, держав майя та ацтеків.

Центри походження культурних рослин

9. Основні методи селекції рослин

1. Масовий відбір для перехреснозапильних рослин (жито, кукурудза, соняшник). Результати відбору нестійкі через випадкове перехресне запилення.

2. Індивідуальний відбір для самозапильних рослин (пшениці, ячменю, гороху). Нащадок від однієї особи є гомозиготним і називається чистою лінією.

3. Інбридинг (близькоспоріднене схрещування) використовують при самозапиленні перехреснозапильних рослин (наприклад, для одержання ліній кукурудзи). Інбридинг призводить до "депресії", оскільки рецесивні несприятливі гени переходять у гомозиготний стан!

Аа х Аа, АА + 2Аа + аа

4. Гетерозис ( " життєва сила " ) - явище, у якому гібридні особини за своїми характеристиками значно перевершують батьківські форми (додаток врожаю до 30%).

Етапи одержання гетерозисних рослин

1. Підбір рослин, які дають максимальний ефект гетерозису;

2. Збереження ліній шляхом інбридінгу;

3. Одержання насіння внаслідок схрещування двох інбредних ліній.

Пояснюють ефект гетерозису дві основні гіпотези:

Гіпотеза домінування – гетерозис залежить від кількості домінантних генів у гомозиготному чи гетерозиготному стані: чим більше пар генів матимуть домінантні гени, тим більший ефект гетерозису.

Гіпотеза наддомінування - гетерозиготний стан по одному або декільком парам генів дає гібриду перевагу над батьківськими формами (наддомінування).

Перехресне запилення самозапилювачів використовується для отримання нових сортів.

Перехресне запилення самозапилювачів дозволяє поєднувати властивості різних сортів.

6. Поліплоїдія. Поліплоїди – рослини, у яких відбулося збільшення хромосомного набору, кратне гаплоїдному. У рослин поліплоїди мають більшою масоювегетативних органів, мають більші плоди та насіння.

Природні поліплоїди - пшениця, картопля та ін, виведені сорти поліплоїдної гречки, цукрових буряків.

Класичним способом одержання поліплоїдів є обробка проростків колхіцином. Колхіцин руйнує веретено поділу і кількість хромосом у клітці подвоюється.

7. Експериментальний мутагенез заснований на відкритті впливу різних випромінювань для отримання мутацій та використання хімічних мутагенів.

8. Віддалена гібридизація - схрещування рослин, що належать до різним видам. Але віддалені гібриди зазвичай стерильні, оскільки вони порушується мейоз.

У 1924 році радянський вчений Г.Д.Карпеченко отримав плідний міжродовий гібрид. Він схрестив редьку (2n = 18 редисних хромосом) та капусту (2n = 18 капустяних хромосом). У гібриду 2n = 18 хромосом: 9 рідкових і 9 капустяних, але він стерильний, не утворює насіння.

За допомогою колхіцину Г.Д.Карпеченко отримав поліплоїд, що містить 36 хромосом, при мейозі редькові (9 + 9) хромосоми кон'югували з рідинними, капустяні (9 + 9) з капустяними. Плодючість була відновлена.

Таким способом надалі були отримані пшенично-житні гібриди (тритикале), пшенично-пирійні гібриди та ін.

9. Використання соматичних мутацій.

За допомогою вегетативного розмноженняможна зберегти корисну соматичну мутацію. Крім того, лише за допомогою вегетативного розмноження зберігаються властивості багатьох сортів плодово-ягідних культур.

10 . Технологічна схема отримання картопляного концентрату

Спростили технологічну схему отримання картопляного концентрату, знизили енерговитрати та трудомісткість його виробництва вчені з Республіканського унітарного підприємства "Науково-практичний центр Національної академії наук Білорусі з продовольства" (патент Республіки Білорусь на винахід №15570, МПК (2006.01):3 : З.Ловкіс, В.Литв'як, Т.Тананайко, Д.Хліманков, О.Пушкар, Л.Сергєєнко; заявник та патентовласник: вищезазначене РУП). Винахід покликане забезпечити отримання картопляного концентрату, що використовується в рецептурах безалкогольних, слабоалкогольних та алкогольних напоївз покращеними органолептичними характеристиками.

Запропонований спосіб отримання картопляного концентрату включає кілька стадій: підготовку картопляної сировини, як яку використовують свіжу картоплю та (або) доброякісні сухі та пюреподібні картопляні відходи; його термічну та подальшу двостадійну обробку амілолітичними ферментами; відділення осаду, що утворився фільтрацією; концентрування фільтрату упарюванням; його підкислення однією або декількома органічними кислотами; подальше термостатування.

Після термостатування в отриманий концентрат вносять водні та (або) водно-спиртові настої пряно-ароматичних рослин у певній кількості до кінцевого вмісту сухих речовин 70±2 %. Спектр цих рослин широкий: кмин, ехінацея пурпурна, ісоп лікарський, коріандр, буркун, материнка, безсмертник, пижма бальзамічна, м'ята перцева, полин естрагонова та інші.

Видатний генетик та селекціонер акад. Н.І.Вавілов показав, що найрізноманітніші генотипи культурних рослин перебувають у центрах їх походження, де у дикому стані збереглися їхні предки.

У зв'язку з цим для збирання світової колекції культурних рослин Н.І.Вавілов та його співробітники побували в експедиціях по всій території колишнього Радянського Союзута у багатьох зарубіжних країнах: в Ірані, Афганістані, Середземномор'ї, Ефіопії, Центральній Азії, Японії, Північній, Центральній та Південній Америці.

Центри походження

Вавілов вивів сім основних центрів походження культурних рослин.

1. Південно-азіатський (батьківщина рису, цукрової тростини, банана, кокосової пальми та ін.).
2. Східноазіатський (батьківщина проса, гречки, груші, яблуні, сливи, ряду цитрусових).
3. Південно-західно-азіатський (батьківщина м'якої пшениці, карликової пшениці, гороху, сочевиці, кінських бобів, бавовнику).
4. Середземноморський (батьківщина маслини, буряків, капусти та ін.).
5. Абіссинський (ефіопський) (батьківщина твердої пшениці, ячменю, кавового дерева).
6. Центральноамериканський (батьківщина кукурудзи, американської квасолі, гарбуза, перцю, какао, американського бавовнику).
7. Південноамериканський (батьківщина картоплі, тютюну, ананасу, арахісу).

Н.І.Вавіловим зібрано найбільшу у світі колекцію культурних рослин, яка і в даний час використовується селекціонерами в їх практичній роботі.

Так, відомий сорт озимої пшениці Безостая-1 був отриманий П.П.Лук'яненком внаслідок гібридизації використаних з колекції Вавилова аргентинських пшениць, схрещених із сортами, виведеними на території нашої країни.

Основними методами, що використовуються селекціонерами, є підбір, гібридизація, відбір та виховання. Гібридизація спирається на комбінативну мінливість. Завдяки їй вдається в одному гібридному організмі поєднувати цінні ознаки, які існували раніше у різних сортів рослин та порід тварин. Селекціонерами проводиться підбір батьківських пар із наступним відбором у тому потомстве.

Таблиця центрів походження культурних рослин за Н.І.

Урок 1-2. Предмет та завдання селекції. Центри походження культурних рослин та одомашнення тварин

Обладнання: портрет Н.І. Вавілова; таблиці із загальної біології; біологічні об'єкти, що ілюструють різноманіття сортів культурних рослин та порід домашніх тварин; картка основних географічних центрів походження культурних рослин.

ХІД УРОКУ

I. Вивчення нового матеріалу

1. Предмет та завдання селекції

Селекція (Від лат. selection- Відбір, вибір) - це наука про отримання нових форм рослин, тварин і мікроорганізмів з цінними для людини властивостями. Селекція, про яку Н.І. Вавілов говорив, що це «еволюція, яка спрямовується волею людини», є одночасно і мистецтвом, і наукою, і особливою галуззю сільського господарства.

Підсумком селекційних робіт є сорт рослин, порода тварин, штам мікроорганізмів. Сорт рослинабо порода тварин- це сукупність особин одного виду, створена в результаті селекції і має певні, що передаються у спадок, морфологічними, біологічними, господарськими ознаками та властивостями.

Цілеспрямованій селекційній роботі передував період одомашнення тварин та окультурення рослин. Перші спроби одомашнення були зроблені людьми ще 10-12 тис. років тому, а можливо, і раніше, коли стародавніми мисливцями було знищено великих ссавців (основні об'єкти промислу), і полювання перестало забезпечувати людей продуктами харчування достатньою мірою. Домашній кролик, був одомашнений лише у Середньовіччі, цукровий буряк у ХІХ ст., м'ята – у ХХ ст. Як наука селекція остаточно оформилася завдяки працям Ч.Дарвіна. Він проаналізував величезний матеріал з одомашнювання тварин та введення в культуру рослин і на цій основі створив вчення про штучний відбір. В даний час селекція є найважливішим родом практичної діяльності людини, результатом якої стали всі наявні сьогодні сорти культурних рослин, породи свійських тварин та штами корисних мікроорганізмів.

Науковою основою сучасної селекції є генетика, зокрема такі її розділи, як теорії гена та мутацій, молекулярні основи спадковості, вчення про роль середовища у фенотиповому прояві генетичної інформації, теорія віддаленої гібридизації, екологічна генетика та ін. завдання сучасної селекції:

– підвищення врожайності та продуктивності вже існуючих сортів та порід;
- Виведення нових сортів та порід;
- Поліпшення якості продукції;
– підвищення стійкості сортів та порід до захворювань;
– підвищення екологічної пластичності сортів та порід;
- Виведення сортів і порід, придатних для механізованого або промислового вирощування та розведення та ін.

2. Центри походження культурних рослин

Один з основоположників наукової селекції, академік Микола Іванович Вавілов, вважав, що для успішного вирішення завдань селекції необхідно вивчення:

– вихідного сортового, видового та родового розмаїття рослин та тварин;
- Впливу середовища на розвиток цікавлять селекціонера ознак;
- Спадкової мінливості;
– закономірностей успадкування при гібридизації;
– особливостей селекційного процесу для самозапильних або перехреснозапильних рослин.

Це дозволяє побудувати стратегію та тактику штучного відбору.

Будь-яка селекційна програма починається з вибору вихідного матеріалу. Чим він різноманітніший, тим ефективнішими будуть результати. Найважливіший розділ селекції – вчення про вихідний матеріал- Фактично був розроблений Н.І. Вавиловим і докладно викладено у його роботі «Центри походження культурних рослин».

Вирішуючи проблему вихідного матеріалу, Н.І. Вавілов обстежив багато районів земної кулі і виявив території з найбільшою генетичною різноманітністю культивованих рослин та їх диких родичів. У 1920-1930 роках. Н.І. Вавілов разом зі співробітниками здійснив понад 60 експедицій до 54 країн світу по всіх населених континентах, крім Австралії.

Учасники цих експедицій – ботаніки, генетики, селекціонери – були справжніми мисливцями за рослинами. В результаті величезної роботи вони встановили важливі закономірності, показавши, що не у всіх географічних зонах культурні рослини мають однакову різноманітність. Для різних культур існують свої центри різноманіття, де зосереджено найбільше сортів, різновидів, різноманітних спадкових відхилень. Ці центри різноманіття є районами виникнення культурних сортів. Так, у картоплі максимум генетичної різноманітності відзначений у Південній Америці, у кукурудзи – у Мексиці, у рису – у Китаї та Японії, у пшениці та жита – у Середній Азії та Закавказзі, у ячменю – в Африці. Більшість центрів збігаються з давніми осередками землеробства. Це переважно не рівнинні, а гірські райони. Таких центрів різноманіття Н.І. Вавилов нарахував спочатку 8, а пізніших роботах скоротив їх число до 7.

1. Південноазіатський тропічний (Індійський або Індонезійсько-Індокитайський).
2. Східноазіатський (Китайський, або Китайсько-Японський).
3. Південно-Західноазіатський (Передньоазіатський та Середньоазіатський).
4. Середземноморський.
5. Абіссінський (Ефіопський).
6. Центральноамериканський (Південно-Мексиканська, або Середньоамериканський).
7. Південноамериканський (Андійський).

Розпочата Н.І. Вавілова робота була продовжена іншими ботаніками. У 1970 р. П.М. Жуковський встановив ще 4 центри: Австралійський, Африканський, Європейсько-Сибірський та Північноамериканський. Отже, нині налічується 11 первинних центрів культурних рослин.

Поряд із відкриттям світових центрів походження культурних рослин Н.І. Вавілов та його співробітники зібрали найбільшу у світі колекцію рослин, яка була зосереджена у створеному Всесоюзному інституті рослинництва (ВІР, м. Ленінград, нині СанктПетербург), що нині носить ім'я Н.І. Вавілова. Ця колекція як насіннєвих зразків постійно поповнюється, відтворюється на полях досвідчених станцій інституту. Вона є тим джерелом вихідного матеріалу, яким користуються всі генетики та селекціонери країни, що працюють з рослинами.

Карта центрів походження культурних рослин

Світова колекція рослин – нині найбільше національне надбання, збережене співробітниками ВІР під час блокади Ленінграда в роки Великої Вітчизняної війни. Вона вимагає до себе дбайливого ставлення та постійного поповнення. У колекції ВІРу налічується понад 180 тис. зразків, що становлять 1740 видів рослин з усіх континентів нашої планети. Серед них понад 39 тис. зразків зернових, понад 19 тис. – зернобобових, майже 30 тис. – кукурудзи та круп'яних культур, близько 4 тис. – бульбоплодів, майже 17 тис. – овочевих та баштанних культур, понад 11 тис. – плодових. та ягідних культур, близько 2 тис. зразків винограду, понад 9 тис. зразків субтропічних та декоративних рослин.

З 250 тис. видів квіткових рослин людина використовує для своєї мети близько 3 тис. видів і лише 150 видів ввів у культуру.

3. Походження домашніх тварин та центри доместикації

На перших етапах селекції тварин відбувалося одомашнення, приручення тварин. Вирощувалися дитинчати диких тварин, які якимось чином потрапили до людини. Серед них переважно виживали ті, хто поводився найменш агресивно до людини, хто легко розмножувався в неволі. Відбір, який проводив людина, спочатку був непритомним, т.к. не ставилася за мету поліпшити окремі показники продуктивності. Найбільш повний аналіз цього етапу селекції дано в класичних працях Ч.Дарвіна «Походження видів» (1859) і «Зміна тварин і рослин під впливом одомашнення» (1868). З понад 40 тис. видів хребетних тварин людина одомашнила лише 20 видів.

Як свідчать сучасні дані, центри походження тварин та райони їхнього одомашнення, або доместикації (від лат. domesticus– домашній), – це території давніх цивілізацій. В Індонезійсько-Індокитайському центрі вперше, мабуть, були одомашнені тварини, що не утворюють великих стад: собака, свиня, кури, гуси, качки. Причому собака, більшість порід якої походить від вовка, – одна з найдавніших домашніх тварин.

У Передній Азії, як гадають, були одомашнені вівці, їхні предки – дикі барани муфлони. У Малій Азії одомашнені кози. Одомашнення туру, що нині зникло, сталося, ймовірно, в декількох областях Євразії. В результаті виникли численні породи великої рогатої худоби. Батьки домашнього коня – тарпани, остаточно винищені наприкінці XIX–початку XX ст., були одомашнені у степах Причорномор'я. В американських центрах походження рослин були одомашнені такі тварини, як лама, альпака, індичка.

Численні зоологічні дослідження підтвердили, що для кожного виду свійських тварин, незважаючи на велику кількість порід, існує, як правило, один дикий предок.

Таким чином, для більшості видів домашніх тварин і культурних рослин, незважаючи на їхню величезну різноманітність, зазвичай вдається вказати вихідного дикого предка.

ІІ. Закріплення знань

Узагальнююча бесіда по ходу вивчення нового матеріалу та заповнення таблиці «Центри походження культурних рослин»

Таблиця 1. Центри походження культурних рослин (за Н.І. Вавіловою)

ІІІ. Домашнє завдання

Вивчити параграф підручника (предмет та завдання селекції, центри походження культурних рослин та доместикації свійських тварин).

Урок 3-4. Штучний відбір – головна причина різноманіття порід та сортів

Обладнання:портрет Н.І. Вавілова; таблиці із загальної біології; біологічні об'єкти, що ілюструють різноманіття сортів культурних рослин, порід свійських тварин та форми штучного відбору; картка основних географічних центрів походження культурних рослин; біологічні об'єкти щодо лабораторної работы.

ХІД УРОКУ

I. Перевірка знань

А. Усна перевірка знань

1) предмет та завдання селекції;
2) вчення Н.І. Вавілова про центри походження культурних рослин;
3) центри доместикації тварин.

Б. Робота за картками

№ 1. Центром походження кукурудзи є Центральна Америка, де її культивували ще до приходу європейців. Чи пов'язаний центр походження будь-якої культурної рослини з наявністю найдавніших землеробських центрів? Яка американська землеробська цивілізація запровадила кукурудзу в культуру?

№ 2. Як можна довести, що на перших етапах одомашнення відбір тварин за поведінкою відігравав центральну роль?

№ 3. У аравійської кави існують сорти, що відрізняються за вмістом кофеїну, величиною та ароматністю зерен, стійкістю до шкідників. Відповідно до закону гомологічних рядів, яка рослина – кава ліберійська чи чай китайська – матиме подібні ряди мінливості і чому?

№ 4. У пшениці відомі сорти, що відрізняються за остистістю, кількістю зерновок у колосі, компактності колосу, термінами вегетації. Назвіть ще дві зернові культури, які мають схожі на пшеницю ряди мінливості.

№ 5. Батьківщина капусти та цибулі знаходиться у Середземноморському регіоні. Яким чином вчені змогли встановити центр походження цих рослин?

№ 6. Який існує зв'язок між охороною диких родичів культурних рослин та свійських тварин та завданнями виведення нових сортів та порід?

В. Самостійна робота

Учні одержують список із назвами культурних рослин, які вони повинні розподілити по центрах походження відповідно до заданого варіанту.

ІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Розкриття Ч.Дарвіном причин різноманіття сортів та порід

Людьми давно мала мрія про управління спадковістю. Вони прагнули знайти засоби, що змінюють спадковість. Найчастіше люди зраджували спадковість, навіть не підозрюючи про це. Чарлз Дарвін показав, що почалося це з несвідомого відбору, коли господарі зберігали насамперед найцінніші екземпляри свійських тварин та введених у культуру рослин. Про спрямовану зміну порід та сортів люди не думали, проте тварини та рослини змінювалися з покоління в покоління. Таким чином, головна причина різноманіття порід та сортів – штучний добір.

Відбір, що виробляється людиною на основі спадкової мінливості з метою створення порід та сортів, називається штучним.

Відвідуючи сільськогосподарські виставки, Ч.Дарвін звернув увагу на велику різноманітність порід та сортів та поставив за мету з'ясувати причини цього різноманіття. До 40-х років. ХІХ ст. було відомо велике число порід великої рогатої худоби (молочних, м'ясних, м'ясо-молочних), коней (важковозів, скакових), свиней, собак, а також курей. Число сортів пшениці перевищувало 300, винограду - 1 тис. Породи і сорти, що належать до одних і тих же видів, часто настільки відрізнялися один від одного, що їх можна було прийняти за різні види.

Багато прихильників вчення про сталість і незмінність видів вважали, що кожна порода, кожен сорт походить від окремого дикого предка. Дарвін ґрунтовно вивчив походження різних порід домашніх тварин і дійшов висновку, що людина сама створила все їх різноманіття, як і різноманіття сортів культурних рослин, змінюючи в різних напрямках один або кілька диких видів. Особливо докладно Дарвін досліджував походження порід домашнього голуба.

Незважаючи на великі відмінності, породи свійських голубів мають дуже важливі загальні ознаки. Всі домашні голуби – суспільні птахи, гніздяться на будинках, а не на деревах, як дикі. Голуби різних порід легко схрещуються і дають плідне потомство. При схрещуванні особин, що належать до різних пород, Дарвін отримав потомство, за забарвленням напрочуд подібне з диким сизим (скелястим) голубом. Вчений зробив висновок, що всі породи домашніх голубів походять від одного виду - дикого сизого (скелястого) голуба, що мешкає на крутих стрімчах Середземноморського узбережжя і на північ, до Англії та Норвегії. Звичайний сизий голуб схожий на нього забарвленням оперення.

Точним дослідженням анатомічних та фізіологічних ознак Ч.Дарвін встановив, що всі породи домашніх курей походять від банківської курки – дикого виду, що мешкає в Індії, на Мадагаскарі та Зондських островах; породи великої рогатої худоби – від дикого туру, винищеного XVII в.; породи свиней – від дикого кабана. Сорти городньої капусти походять від дикої капусти, яка ще й тепер зустрічається по західних берегах Європи.

Чи достатньо лише спадкової мінливості для пояснення разючого різноманіття порід домашніх тварин та сортів культурних рослин та їх відповідності тій меті, з якою їх розводять? Ч.Дарвін у роботі «Зміни тварин та рослин під впливом одомашнення» дав наукове обґрунтування процесам формоутворення у сільському господарстві.

Дарвін звернувся до сільськогосподарської літератури, до звітів виставок, старих каталогів та прейскурантів, вивчив практику кіннозаводчиків, голубівників, садівників та встановив, що постійно з'являлися нові породи та сорти, які були більш досконалими та різноманітними за своїми ознаками порівняно з раніше існуючими. В окремих випадках нові ознаки у свійських тварин та культурних рослин виникали випадково, раптово; людина не накопичувала їх шляхом спрямованого відбору. Так з'явилися коротконога вівця, суцільнолиста суниця. Вони зацікавили людину своєю незвичністю, і вона закріпила ці ознаки в породі, сорті. Але, зазвичай, людина брав активну участь у тривалому процесі створення необхідних йому ознак і якостей порід і сортів.

У стаді, зграї, у полі, на грядці тощо. людина помічала окрему тварину чи рослину з якимось цікавим, хоча б і дрібною, спадковою відзнакою, відбирав ці особини на плем'я і схрещував їх. Усі інші особи не допускалися до розмноження. З покоління в покоління залишалися як виробники особини, у яких ця спадкова ознака була виражена найбільш помітно. Таким чином ознака посилювалася і накопичувалася в цій штучній популяції.

Відбору іноді передувало схрещування щоб одержати у потомстві комбінацій генів, отже й різноманітнішого матеріалу, для штучного відбору. Наприклад, родоначальник всесвітньо відомої російської породи орловських рисаків було отримано так. Спочатку схрестили жеребця арабської верхової породи з конем датської важковозного, а жеребця, що з'явився від них, - з конем голландської рисистої породи. Потім проводився відбір за певними ознаками.

2. Форми штучного відбору

Залежно від способу розмноження виду штучний відбір може бути масовим або індивідуальним. Масовий та індивідуальний відбір – дві основні форми штучного відбору, що використовуються у селекції.

Масовий відбір проводиться за зовнішніми, фенотиповими, ознаками у популяціях рослин та тварин. Наприклад, перед нами поле люцерни, де росте 1 тис. рослин. Уважно обстеживши кожну рослину в процесі її зростання, врахувавши їхню продуктивність за насінням та зеленою масою при збиранні, ми відібрали 50 найкращих за всіма показниками. Об'єднавши насіння цих відібраних 50 рослин, наступного року закладаємо нове поле, на якому очікуємо отримати покращену за продуктивністю та іншими ознаками популяцію люцерни – цієї чудової високобілкової кормової рослини.

Якщо ми досягли поліпшення, можемо вважати, що масовий відбір за зовнішніми ознаками був ефективний. Проте ця форма відбору має значні недоліки, т.к. ми не завжди за зовнішніми ознаками можемо визначити найкращий генотип. Масовий відбір – найдавніша форма відбору.

Масовий відбір може бути ефективний, коли особини виділяються за якісними, просто успадкованими ознаками (біла або червона квітка, рогата або безрога тварина та ін.). Його зазвичай застосовують для перехреснозапильних рослин. Так, наприклад, було отримано нові сорти жита, зокрема сорт В'ятка.

При індивідуальному відборі вибирають окрему особину з цікавою для людини ознакою і отримують від неї потомство. Введення індивідуального відбору стало по-справжньому революційним етапом у розвитку селекції. Це сталося в середині XIX ст., коли знаменитий французький селекціонер Ж.Вільморен виклав основні принципи цієї форми відбору, головним з яких була оцінка рослин, що відбираються, або тварин за потомством. Найчастіше ця форма відбору застосовується щодо самозапильних рослин, коли в розмноженні бере участь лише одна особина пшениці, вівса, ячменю. Нащадок однієї самозапильної особи називають чистою лінією, Що складається з гомозиготних форм Індивідуальний відбір може бути одноразовим або повторним. В результаті його застосування отримують сорти, що являють собою одну або кілька чистих гомозиготних ліній. Однак і в чистих лініях відбуваються мутації та з'являються гетерозиготні особини.

Повернемося до того ж приклад із полем люцерни. Відібравши з 1 тис. 50 найкращих за зовнішніми ознаками рослин, у разі індивідуального відбору ми не станемо об'єднувати їх насіння, а посіємо в наступному роцінасіння кожного з 50 рослин окремо і цим оцінимо за всіма ознаками все потомство кожного з відібраних рослин. Таким чином оцінюють генотип відібраної рослини, а не лише її фенотипічні показники. Якщо кожна відібрана з популяції за визначними показниками рослина або тварина зберігає свої показники і в потомстві, індивідуальний відбір продовжується і в наступних поколіннях.

Перевага індивідуального відбору перед масовим полягає у точності оцінки генотипу під час аналізу індивідуальних нащадків. При відборі особин за кількісними ознаками, які успадковуються, зазвичай, дуже складно (кількість зерен у колосі пшениці, жирність молока корови та інших.), де потрібна точна оцінка генотипу, найефективніший індивідуальний добір.

3. Творча роль штучного добору

Відбір веде зміну органу чи ознаки, вдосконалення якого бажано в людини. Породи та сорти, що походять від спільних диких предків, розвивалися під впливом людини в різних напрямках відповідно до її господарських цілей, уподобань та запитів. Вони ставали дедалі більше схожими друг на друга і дикий вигляд, від якого походять. Роль штучного відбору в еволюції порід та сортів неправильно було б порівняти з решетом, через яке просто відсіваються не придатні для людини ухилення. Відбір особин з необхідними людині спадковими змінами призводить до створення нових сортів і порід, тобто. ніколи раніше не існували органічних форм із ознаками та властивостями, сформованими самою людиною. У цьому полягає творча роль штучного добору.

Штучний відбір є головною рушійною силоюв утворенні нових порід тварин та сортів рослин, пристосованих до інтересів людини. Вчення про штучний відбір теоретично узагальнило тисячолітню практику людини зі створення порід домашніх тварин та сортів культурних рослин та стало однією з основ сучасної селекції.

ІІІ. Закріплення знань

Виконує лабораторну роботу.

Лабораторна робота: «Вивчення результатів штучного відбору»

Обладнання: різні сорти кімнатних рослин(узамбарських фіалок, бегоній чи ін.).

Хід роботи

1. Порівняйте рослини двох сортів, запропонованих для роботи. Визначте, за якими ознаками вони різняться друг від друга більшою мірою.

2. Яке значення різноманіття ознак у розглянутих вами сортів рослин для людини?

3. Висловіть припущення, під впливом яких факторів відбулася зміна органів рослин, які ви розглядаєте сортів. Яка роль у цьому людини?

4. Поясніть, як розумієте вираз « творча рольштучного відбору».

5. Висновок: про основні причини різноманіття сортів, що розглядається в ході лабораторної роботи, кімнатної рослини.

IV. Домашнє завдання

Вивчити параграф підручника (Ч.Дарвін про причини різноманіття порід домашніх тварин та сортів культурних рослин, штучний добір та його форми, творча роль штучного відбору).

Заповнити таблицю «Порівняння штучного та природного відбору».

Далі буде

У своїх експедиціях Вавілов зібрав найбагатшу колекцію культурних рослин, знайшов родинні зв'язки між ними, передбачив можливі для виведення раніше невідомі, але закладені генетично властивості цих культур. Він виявив існування районів з максимальною концентрацією видів, різновидів та сортів певних культурних рослин, а також те, що ці райони пов'язані з місцями найдавніших цивілізацій.

У ході досліджень Н.І. Вавілова було виявлено сім основних географічних центрів походження культурних рослин.

1. Південноазіатський тропічний центр (Мал. 2) включає тропічну Індію, Індокитай, Південний Китай, Південно-Східну Азію. Культурні рослини центру: рис, цукрова тростина, огірок, баклажан, цитрусові, манго, банан, кокосова пальма, чорний перець – близько 33% усіх культурних рослин.

Рис. 2. Південноазіатський тропічний центр ()

2. Східноазіатський центр – Центральний та Східний Китай, Японія, Корея, Тайвань (Мал. 3). Звідси походять соя, просо, гречка, слива, вишня, редька, волоський горіх, мандарин, хурма, бамбук, женьшень - близько 20% культурних рослин.

Рис. 3. Східноазіатський центр ()

3. Південно-західноазіатський центр – Мала Азія, Середня Азія, Іран, Афганістан, Південно-Західна Індія (Мал. 4). Цей центр є прабатьком пшениці, ячменю, жита, фундуку, бобових культур, льону, конопель, ріпи, часнику, винограду, абрикосу, груші, дині – близько 14 % усіх культурних рослин.

Рис. 4. Південно-Західноазіатський центр ()

4. Середземноморський центр – країни узбережжя Середземного моря (Мал. 5). Звідси вийшли капуста, цукрові буряки, маслини, конюшина, сочевиця, овес, льон, лавр, кабачок, петрушка, селера, виноград, горох, боби, морква, м'ята, кмин, хрін, кріп - близько 11% культурних рослин.

Рис. 5. Середземноморський центр

5. Абіссінський, або Африканський центр - Абіссінське нагір'я Африки в районі Ефіопії (Рис. 6). Звідти походять пшениця, ячмінь, сорго, кава, банани, кунжут, кавун - близько 4% культурних рослин.

Рис. 6. Абіссінський, або Африканський центр ()

6. Центральноамериканський центр – Південна Мексика (Мал.7). Родоначальник квасолі, кукурудзи, соняшника, бавовнику, какао, гарбуза, тютюну, топінамбуру, папайї – близько 10 % культурних рослин.

Рис. 7. Центральноамериканський центр

7. Південноамериканський, або Андійський центр – західне узбережжя Південної Америки (Мал. 8). З цього центру сталися картопля, томат, ананас, солодкий перець, хінне дерево, кокаїновий кущ, гевея, арахіс – близько 8 % культурних рослин.

Рис. 8. Південноамериканський, або Андійський центр ()

Ми познайомилися з найважливішими центрами походження культурних рослин, пов'язані як з флористическим багатством, а й з найдавнішими цивілізаціями.

Список літератури

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова І.Б., Сонін Н.І. Біологія Загальні закономірності. – Дрофа, 2009.
2. Пономарьова І.М., Корнілова О.А., Чернова Н.М. Основи загальної біології. 9 клас: Підручник для учнів 9 класу загальноосвітніх закладів / Под ред. проф. І.М. Пономарьової. - 2-ге вид., перероб. - М: Вентана-Граф, 2005.
3. Пасічник В.В., Каменський А.А., Криксунов Є.А. Біологія Введення в загальну біологію та екологію: Підручник для 9 класу, 3-тє вид., стереотип. - М: Дрофа, 2002.

1. Dic.academic.ru ().
2. Proznania.ru ().
3. Biofile.ru ().

Домашнє завдання

1. Хто сформулював повну теорію центрів походження видів культурних рослин?
2. Якими є основні географічні центри походження культурних рослин?
3. Із чим пов'язані центри походження культурних рослин?