Тақырып. Селекцияның генетикалық негіздері. Зерттеу әдістері.

Лекция жоспары:

1. Генетика - селекцияның теориялық негізі.

2. Селекцияға қажетті бастапқы материалдар тұқым, сорт және штамм.

3. Сұрыптауға қажетті өзгергіштік түрлері.

4. Селекцияда қолданылатын сұрыптау әдістері.

Лекция мақсаты:студенттерге селекцияның генетикалық негіздері, селекцияның бөлімдері, селекцияға қажетті бастапқы материалдар, сұрыптау әдістері туралы түсінік беру.

Лекция мәтіні:

1. “Селекция” деген сөздің өзін қазақ тіліне аударғанда сұрыптау деген мағына береді. Бірақ оның мәні тек сұрыптаумен шектелмейді. Селекцияның міндеті жануарлардың жоғары өнімді тұқымдарын, өсімдіктердің сорттарын, микроорганизмдердің штамдарын шығару және үй жануарлары мен мәдени өсімдіктер эволюциясының заңдылықтарын зерттеу.

Н.И.Вавиловтың айтуынша, селекция мынадай негізгі бөлімдерден тұрады:

а). Селекциялық жұмыстың обьектілері болып есептелетін өсімдіктердің, жануарлардың және микроорганизмдердің тұқымдық, сорттық, түрлік құрамын зерттеу.

ә). Будандастыру және мутациялық процесс жағдайында пайда болатын тұқым қуатын өзгергіштіктің заңдылықтарына талдау жасау.

б). Өсімдіктер мен жануарлардың және микроорганиздердің белгілері мен қасиеттерінің дамуындағы сыртқы ортаның ролін зерттеу.

в). Организмнің бойындағы пайдалы белгілер мен қасиеттердің бекіп дамуына жағдай жасайтын қолдан сұрыптаудың жүйесін жасау.

2. Селекция үшін қажетті бастапқы материалды білмей, олардың шығу тегі мен эволюциясын зерттемей тұрып жануарлар мен өсімдіктердің және микроорганизмдердің қазіргі бар формаларын жаңарту, жақсарту мүмкін емес.

Өсімдіктердің дүниежүзілік ресурстарын зерттей отырып Н.И.Вавилов басты-басты мәдени өсімдіктердің шығу орталықтарын 8 ошаққа бөлді. Үндістандық ошақ - күріштің, қант қамысының, цитрустардың отаны; Ортаазиялық – бидайдың, бұршақтың және басқа дақылдардың; Қытайлық ошақ - дәнді дақылдардың (тары, қарамық, қытай бұршақ) отаны. Алдыңғы Азиядан бидайдың және қара бидайдың көптеген формалары және жеміс-жидектердің көп түрлері шыққан. Бұлардан басқа Жерорта теңізі, Абиссина, оңтүстік Мексика, оңтүстік Америка ошақтары бар.

Үй жануарларын да осы сияқты ошақтардан таратуға болады.

Тұқым, сорт және штаммдегеніміз – тұқым қуалайтын белгілі бір ерекшеліктері бар, адам қолдан жасап шығарған организмдердің популяциясы. Бір тұқымның, сорттың немесе штаммның ішіндегі особьтардың тұқым қуалаушылық жағынан бекіген ұқсас, ортақ қасиеттері болады. Олар: беретін өнімі, физиологиялық және морфологиялық қасиеттерінің белгілі бір жиынтығы және сыртқы орта факторларына бір типті жауап беруі. Мысалы, Леггорн тұқымына жататын тауықтардың салмағы төмен, бірақ жұмыртқалағыштығы жоғары келеді, азықтандыру және күтім жағдайларын жақсартқанда олардың жұмыртқалағыштығы артқанымен салмағы онша өзгермейді. Ал Лангшан тұқымына жататын тауықтардын, керісінше, салмағы жоғары да, жұмыртқалағыштығы төмен. Күтім жағдайын жақсартқанда олардың салмағы артады да, жұмыртқа беру мөлшерінде онша өзгеріс болмайды.

3. Жекелеген қасиеттер мен белгілердің тұқым қуалау заңдылықтарын ескере отырып, селекционер өзінің қалауы бойынша, будандастыру арқылы оларды келесі ұрпақтарда бір–біріне сәйкестендіріп дамыта алады. Мысалы, бидай дәнінің сапасын оның сабанына, жүгері сабағының ұзындығын собығының мөлшеріне т. б. белгілеріне сәйкестендіруге болады. Мұндай белгілердің тұқым қууы Мендель заңдарына сай жүреді.

Тұқым қуудың заңдылықтарын селекцияда қолданудың тағы бір мысалы ретінде тауықтардың автосексті тұқымдарын айту керек. Олардың балапандарының жынысын жұмыртқадан шығысымен ажыратуға болады, бұл әтештерді бірден іріктеп алып бордақылап өсіруге ыңғайлы. Мұның өзі мынадай генетикалық заңдылыққа байланысты нәрсе. Тауықтарда жыныспен тіркесіп тұқым қуатын қауырсынның жолақ болуын анықтайтын доминантты ген (В) болады. Жалғыз ғана Х – хромосомасы бар ұрғашы балапандарда В генінің дозасы аз, ал еркек балапандарда екі ХХ – хромосома болатындықтан, екі ВВ гені, яғни екі есе артық доза бар. Сондықтан олардың қауырсынының жолағы анық білінеді.

Селекцияда өсімдіктердің әр түрлі сорттарына немесе жануарлардың тұқымдарына тән генетикалық ерекшеліктерді бір–біріне ұластыру үшін комбинативтік өзгергіштікті қолданылады. Мысалы, селекционер П.П. Лукьяненко өзінің атақты безостая–1 сортты бидайын шығарарда бастапқы материал ретінде аргентиналық жаздық бидай Клейн–33-ті және күздік бидай Лютесценсті алған. Сонда безостая–1 Клейн–33-тен сабағының қысқалығын, тез пісіп жетілетіндігін және дақ ауруына төзімділігін, ал Лютесценстен күздік белгісін тұқым қуалап алған.

Сонымен бірге қазіргі кезде селекцияда экспериментальды немесе индукциялық мутагенезді қолдану кең етек алып отыр. Бұл мақсатта радиация, химиялық қосылыстар сияқты түрлі мутагендік факторлар қолданылады. Радиоактивті сәулелерді селекцияда қолданудың пионерлері бұрыңғы Кеңес Одағы ғалымдары Г.А.Надсон, Г.С.Филиппов, Л.Н.Делоне және А.А.Сапегиндер болып есептеледі. Индукциялық мутацияны селекцияда қолданудың антибиотиктердің продуценттері – зең саңырауқұлақтарының жаңа формаларын алуда зор маңызы болды.

Өсімдіктер селекциясы үшін үлкен маңызы бар тұқым қуатын өзгергіштіктің бір түрі – полиплоидия. Соңғы жылдарда жүргізілген зерттеулердің негізінде көптеген полиплоидты формалар алынды. Хромосома сандарын екі есе көбейту, яғни диплоидты жағдайдан тетраплоидты жағдайға келтіру өсімдіктің көлемінің ұлғаюына, кейбір органдарының салмағының артуына ықпал етеді. Мысалы, тетраплоидты қара бидайдың (Федоров шығарған) 1000 дәнінің салмағы 55 – 56 гр, ал сол сортқа жататын диплоидты формасының салмағы – 29 гр. ғана.

4. Селекцияда қолданылатын сұрыптау әдістері. Сұрыптау селекцияның негізгі әдістерінің бірі болып табылады. Ол генетикалық тәсілдермен бірлесе отырып, белгілі бір белгілері мен қасиеттері бар сорттар мен тұқымдарды шығаруға мүмкіндік береді. Мысалы, В.С.Пустовойт күнбағыс дәні майлылығын арттыру мақсатында 30 жылдай жұмыс жүргізіп, оны 30-дан 50 пайызға дейін арттырды. Бұған әртүрлі сұрыптау әдістерін пайдалану арқылы қол жеткізілді. Селекцияда сұрыптаудың екі түрлі әдісі - жаппай сұрыптау және жеке сұрыптау қолданылады.

Жаппай сұрыптау дарабастардын генотипі тексерілместен тек, сыртқы белгілеріне қарап жүргізіледі. Мысалы, Леггорн тұқымды тауықтың бір популяциясында жаппай сұрыптау жүргізгенде шаруашылықта өсіру үшін жылына 200-250 жұмыртқа беретін, салмағы 1,6 кг., түсі ақ т.б. қасиеттері бар құстар ғана қалдырылған. Бұл талаптарға сай келмейтін тауықтар жарамсыз болып қалады. Мұндай жағдайда әр тауықтың немесе әтештің ұрпағы жеке есепке алынбайды, яғни бағалау тек фенотип бойынша жүргізіледі. Фенотиптің өзі генотиптің реакция мөлшерінің көрінісі болып табылады және көбінесе сыртқы орта факторларының кездейсоқ өзгеруіне байланысты болады, сондықтан да фенотип бойынша сұрыптау онша тиімді бола бермейді.

Жеке сұрыптауда ең алдымен әрбір жеке өсімдіктің немесе жануардың қатарынан бірнеше ұрпақ бойы ұрпағы зерттеледі. Соған байланысты индивидуумның тұқымқуалау ерекшеліктерін және оларды ұрпағына беру қабілетін анықтауға болады.

Жеке сұрыптау процесінде популяцияны жасанды түрде жекелеген сорт тармақтарға бөледі. Солардың арасынан жағымды қасиеттері бар ұрпақ беретін дарабастарды сұрыптап алып, қалғандарын жарамсыз қылып шығарып тастайды. Мұндайда көбінесе инбридингті қолданады. Ол белгілі бір генотипті таңдап алуға, сол сияқты сорттармақтағы құнды гендердің концентрациясын арттырып, әрі гомозиготалы дарабастардың санын арттыруға мүмкіндік береді. Жақсы көрсеткіштері бар сорттармақтар одан ары қарай селекциялық жұмыстарда колданылады.

Жеке сұрыптаудың өсімдік шаруашылығы мен мал шаруашылығының бір организмнен көп мөлшерде ұрпақ алу мүмкіндігі бар салаларында маңызы зор. Мысалы, қолдан ұрықтандыру арқылы бір бұқадан 35000-ға дейін бұзау алуға болады. Ал ұрықты сұйық азотты тоңазытқышта сақтап ұзақ уақыт бойы ұрпақ ала беруге болады.

Соңғы кездері көп мөлшерлі ұрпақты тек аталықтан ғана емес, аналықтан да алу мүмкіндігі туды. Ол ұрықтанған жұмыртқа клеткаларын бір аналықтан екіншісіне ауыстыру әдісі арқылы жүзеге асырылады.

Сөйтіп аталық пен аналық жыныс клеткаларының қорын жасау арқылы бағалы генотиптерді ұзақ уақыт сақтауға болады.

Жеке сұрыптау өсімдіктер селекциясында да кеңінен қолданылады. өздігінен тозанданатын өсімдіктерде ол өте қарапайым жолмен жүргізіледі.

Жеке сұрыптаудың басқа әдісіне сибселекция жатады. Сұрыптау ұрпағы бойынша емес, басқа туыстары - аға-інілері немесе апа-қарындастары (Sibling - ағылшынша «аға-қарындас») бойынша жүргізіледі. Мұндай әдіс өсімдіктер селекциясында қолданылады. Оны жартышақтар әдісі деп атайды. Мысалы, күнбағыстың майлылығын арттыру үшін гүлшоғырын ортасынан қақ бөледі. Соның бір жартысынан алынған тұқымдардың майлылығын тексереді. Егер оның майлылығы жоғары болып шықса, онда оның екінші жартысының тұқымдарын егіп ұрпақ алуға болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Селекцияның генетикалық негіздері.

2. Тұқым, сорт, штамм деген не?

3. Селекцияда қолданылатын комбинативті өзгергіштік.

4. Мутациялық өзгергіштікті селекцияда қолдану.

5. Селекцияда экспериментальды мутагенезді қолдану.

6. Өсімдіктер селекциясында қолданылатын полиплоидия.

7. Селекцияда сұрыптаудың қандай әдістері қолданылады?