Розмноження організмів

альбінізм — а; норма  — А.

Оскільки батьки фенотипно нормальні за обома ознаками, а їх син має обидві аномалії, то ми маємо справу з розщепленням цих ознак. Таким чином, генотипи батьків можуть бути такими: ХнХhАа та ХнУАа. Тобто у таких батьків можливі такі типи нащадків:

Отже, імовірність  появи в цій родині синів з  обома аномаліями становить 1/16.

Самці тутового шовкопряда мають набір статевих хромосом XX, самки — XV. Якщо із самки тутового шовкопряда вилучити яйцеклітини, які  не пройшли мейоз, і піддати їх термообробці, то мейоз затримається, яйцеклітини залишаться диплоїдними  і почнуть розвиватись без  за-пліднення. Яким за статтю буде потомство тутового шовкопряда, яйцеклітини якого піддали термообробці? Яке практичне значення цього процесу?

Оскільки яйцеклітини  самок ще не пройшли мейоз, то генотип  такого партеногенетичного покоління  буде ХY, тобто все покоління складатиметься із самок. Метод отримання партеногенетичного покоління самок розробив відомий  генетик та ембріолог Б. Л. Астауров. Цей метод полягає в тому, що з незапліднених яйцеклітин, які піддають нетривалому підігріванню до +46° С, можна отримати більшу кількість цінних у практичному відношенні самок тутового шовкопряда. Тобто, так можна відтворити набір генів кожної відібраної самки, не порушуючи його схрещуванням, оскільки всі нащадки при цьому точно повторюють генотип матері. Таким чином, можна швидко і у великій кількості розмножувати цінний племінний матеріал.

У морського черв'яка  анциракантуса частина сперміїв має 6 хромосом, а інша — 5. Який хромосомний набір соматичних клітки самців і самок тварин цього виду?

Оскільки спермії  самців анциракантуса мають різну кількість хромосом, то стать визначається по типу XX—ХО, тобто гетерогаметна стать (уданому випадку це самці) має лише одну статеву хромосому, тоді як гомогаметна стать (у даному випадку самки) продукує один сорт гамет, кожна з яких міс-тить по одній статевій хромосомі. Таким чином, у самців утворюються два ти-пи гамет: перший містить 5 нестатевих хромосом (аутосом) і 1 статева (тобто 5А + X); другий тип складатиметься лише з п'яти аутосом (тобто 5А + 0). Сам-ки продукуватимуть лише один тип гамет: 5А + X. Отже, соматичні клітини матимуть такий набір хромосом: самки — 10А + XX, самці — 10А + X.

Відомо, що алкалоїд колхіцин руйнує веретено поділу і тим самим може привести до виникнення поліплоїдних клітин. На клітини диплоїдної капусти (2л = 18) подіяли колхіцином. З дочірніх клітин виростили рослину, яку схрестили з вихідною формою. Який хромосомний набір буде мати такий гібрид? Чи буде він здатний до статевого розмноження?

Соматичні клітини  капусти містять 18 хромосом (n = 9). Після  впливу колхіцину хромосомний набір клітин капусти став дорівнювати 36. Гамети такої поліплоїдної форми матимуть 18 хромосом. При схрещуванні такої поліплоїдної форми з вихідною (n = 9) соматичні клітини гібрида матимуть (18 + 9) хромосом. Гібрид буде триплоїдним, він стерильний.

Перед нами два чорних пацюки. Зовнішньо їх неможливо відрізнити один від одного. За всіма морфологічними ознаками (зовнішнім виглядом, розмірами, пропорціями, масою тіла, забарвленням шерсті та ін.) вони ідентичні. Проте  відомо, що вони належать до двох різних видів. Як довести, що перед нами дійсно представники двох різних видів?

Це можна довести  за допомогою цитогенетичного методу. Оскільки ці пацюки майже ідентичні за морфологією, то ми маємо справу з видами — двійниками, які можна розрізнити за кількістю хромосом (відповідно 38 і 42). Підтвердити самостійність цих видів можна, схрестивши їх. Оскільки це самостійні види, схрещуватись вони не будуть. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

               Генотип як цілісна система

Геном як цілісна  система. Незважаючи на дискретне генетичне  визначення окремих ознак, в індивідуальному  розвитку відтворюється збалансований  комплекс ознак і властивостей, що відповідає типу морфологічної й  функціональної організації конкретного  біологічного виду. Закономірно виникають  кишкова паличка, кедр ліванський, дрозофіла  меланогастер, слон індійський, людина розумна. Це досягається завдяки об'єднанню дискретних у структурному відношенні одиниць спадковості (генів) у функціонально цілісну систему — генотип (геном). Така інтеграція відображаться в різноманітних формах взаємодії генів у процесі їхньої спільної роботи. Зазвичай генотип визначають як сукупність усіх генів (більш точно — алелів) організму. Якщо враховувати факт інтеграції, генотип можна уявити системою генів, які певним чином взаємодіють. 
   Виділяють взаємодію алельних і неалельних генів. Основні форми взаємодії алельних генів вивчені раніше. Вони зумовлюють домінантне, рецесивне, кодомінантне успадковування ознак, явище неповного домінування. За перелічених форм домінування результати взаємодії генів виявляються в усіх соматичних клітинах організму. 
   Однією з форм взаємодії неалельних генів є “ефект становища”. У ньому беруть участь гени однієї хромосоми, які займають близькі локуси. Він виявляється в мінливості функціональної активності гена залежно від того, який алель перебуває в сусідньому локусі. “Ефект становища” є окремим випадком великого класу генних взаємодій, які полягають у модулюванні функції генів іншими генами. 
   До цього класу взаємодії неалельних генів належить також епістаз — пригнічення дії одного гена іншим. Якщо епістатичну дію має домінантний алель, говорять про домінантний епістаз. За рецесивного епістазу таку дію виявляють рецесивні алелі в гомозиготному стані. Прикладом епістазу слугує успадковування забарвлення плодів у деяких гарбузів. Указана ознака контролюється геном, поданим двома алелями: домінантним — жовтого забарвлення (В) і рецесивним — зеленого забарвлення (в). Якщо в генотипі рослини є домінантний алель (А) іншого гена, то за наявності будь-якого з алелів першого гена розвивається біле забарвлення. За епістазу модуляційна дія полягає в пригнічування одними генами функції інших генів. Гени, що спричиняють такий ефект, називають інгібіторами, або супресорами. Гени, що посилюють функції інших генів, називаються інтенсифікаторами. 
   Ще однією формою взаємодії неалельних генів є комплементарність. Вона полягає в тому, що розвиток ознаки потребує наявності в генотипі домінантних алелів двох певних генів. За наявності домінантного алеля лише одного з них ознака не відтворюється. 
   6. Необхідно враховувати, що існує особливий тип передачі спадкових ознак — не через хромосоми, які перебувають у ядрі, а через цитоплазму клітини. Таку спадковість називають нехромосомною, або цитоплазматичною, спадковістю. Найважливіші випадки нехромосомної спадковості пов'язані з пластидами й мітохондріями, в яких містяться кільцеві молекули ДНК. 
    Якщо клітина втратила пластиди, то вона не спроможна утворювати їх знову. Наприклад, в евглени зеленої зазвичай близько 100 хлоропластів. Якщо евглена живе в темряві, то її хлоропласти не поділяються, тим часом як самі клітини поділяються. У результаті з'являються евглени, в яких нема хлоропластів, а нові не утворюються. Успадковування пластид підпорядковується особливим правилам: тільки за материнською лінією. 
    Такі самі особливості мають і мітохондрії. Мітохондрії сперматозоїда при заплідненні не проникають усередину яйцеклітини або руйнуються в ній. Тож усі мітохондрії організм одержує від матері. 
   У ряді випадків було показано, що хромосомна й нехромосомна спадковість можуть комбінуватися, даючи складну картину і успадковування ознак.

Що таке селекція? Які завдання сучасної селекції?

Слово "селекція" означає "добір". Але селекція — це комплексна наука, спрямована на підвищення продуктивності сільського господарства. Вона ґрунтується не тільки на вченні про штучний добір, а й на ряді інших закономірностей  біології. Теоретичною базою для  досліджень у галузі селекції є генетика. На сучасному етапі перед селекцією  стоїть завдання створити нові високопродуктивні  породи тварин, сорти рослин, штами  мікроорганізмів, пристосовані до умов сучасного індустріального сільського господарства та промисловості, а також  поліпшити якості вже існуючих. Для успішного вирішення цих завдань треба вивчати і враховувати вихідну сортову й видову різноманітність тварин і рослин, спадкову мінливість, роль середовища існування в розвитку і проявленні ознак, що цікавлять селекціонерів, закономірності успадкування при гібридизації, форми штучного добору, спрямовані на виділення й закріплення бажаних ознак.

Яка інформація необхідна  для того, щоб штучний добір  був ефективним?

Щоб штучний добір  був ефективним, необхідна інформація про спадковий потенціал особин, які відбираються для схрещування. Така інформація може бути отримана трьома способами: вивченням фенотипу особин, серед яких проводиться добір; аналізом їх родоводів; вивченням нащадків, які  утворилися внаслідок різних систем схрещування.

Від чого залежить ефективність штучного добору?

Штучний добір тим  ефективніший, чим різноманітніший  вихідний матеріал. Збільшенню різноманітності  матеріалу для селекції сприяють гібридизація, використання особин різного  географічного походження, підвищення мінливості дією різних мутагенних факторів. У тих випадках, коли спадкова різноманітність  вихідного матеріалу невелика добір  малоефективний. Добір у чистих лініях, гомозиготних за більшістю генів, практично  не дає результатів. Джерелом спадкових  змін у даному разі можуть бути лише мутації. У самозаплідників добір звичайно буває ефективним лише доти, доки з вихідної, неоднорідної за спадковим складом популяції не буде виділено чисті лінії. Далі він не діє. Щоб змінити властивості лінії, вдаються до гібридизації, яка веде до появи комбінативної мінливості. Сорт стає неоднорідним за складом генотипів, і добір знову стає ефективним. Один з найефективніших способів селекційної роботи — це схрещування в поєднанні з добором. У селекційній роботі важливий не лише добір, але й підбір батьківських пар за їх генотипними особливостями. 

Як співвідносяться  роль умов довкілля та штучного добору в селекції?

Штучний добір на основі спадкової мінливості є основним способом зміни сортів і порід. Але  на сорт і породу діють також і  фактори навколишнього середовища: культурні рослини і свійські тварини зазнають впливу всього комплексу  зовнішніх факторів: абіотичних, біотичних, антропогенних. Отже, умови середовища існування діють одночасно із штучним і підвищують пристосованість  особин до умов середовища існування. Новостворені сорт чи порода є завжди результатом дії двох груп факторів, які діють одночасно діяльності людини і умов середовища існування. 

Яке значення штучного мутагенезу в селекції?

Штучний мутагенез  — це спричинений, людиною процес виникнення мутацій. Такі мутації викликаються за допомогою мутагенних факторів (різні  види іонізуючого випромінювання, хімічні  сполуки тощо).

Штучний мутагенез  в основному застосовується в  селекції мікроорганізмів, а також  рослин. Застосування цього методу дає можливість отримати більш різноманітний  вихідний матеріал, що підвищує ефективність штучного добору. Мутантні особини  лише в рідких випадках можуть відразу  стати родоначальниками сорту. Здебільшого  ж такі рослини є лише матеріалом, який використовується для створення  сортів шляхом гібридизації та добору.

Що таке сорт або  порода?

Породою тварин або  сортом рослин називають таку сукупність особин (популяцію), штучно створену людиною, яка характеризується певними спадковими особливостями: продуктивністю, морфологічними й фізіологічними ознаками.

. Назвіть диких предків таких культурних рослин і свійських тварин: капуста, качка, кури, голуб, свиня свійська, вівці, собака, кінь, кішка.

Предком городньої  капусти була дика капуста, яка й  зараз зустрічається у Західній Європі. Предком свійських качок  є качка — крижень, курей —  дикі банківські кури, які живуть у  тропічних лісах Південно-Східної  Азії; свійського голуба — дикий  сизий (скельний) голуб, який живе на крутих скелях середземноморського узбережжя  і далі на північ до Англії та Норвегії. Предком свині свійської є  свиня дика (кабан), яка поширена в Європі та Азії,' овець — дикі барани (архари та муфлони), які були дуже поширені на нагір'ях Південної  Європи та Південної Азії. Предком  коня був тарпан — дикий кінь південноєвропейських степів та Західного Казахстану, винищений наприкінці XIX ст. Предок великої рогатої худоби — дикий бик тур, який був поширений в Євразії та Південній Африці і винищений остаточно в XVI — XVII ст. Предком свійської кішки була африканська дика кішка, а свійської собаки — вовк.

Які центри різноманітності  й походження культурних рослин виявив М. І. Вавилов? Яке значення цього  відкриття?

М. І. Вавилов виділив 7 центрів різноманітності й походження культурних рослин, які в основному  пов'язані із стародавніми осередками землеробства. Це переважно гірські  райони: Південноазіатський тропічний, Східно-азіатський, Південно-Західноазіатський, Середземноморський, Абіссінський, Центральноамериканський та Південноамериканський (Андійський). Виявлення цих центрів мало велике значення для селекції рослин, оскільки для успішного проведення селекційної роботи треба мати різноманітний вихідний матеріал. Знання про центри різноманітності й походження культурних рослин вказують селекціонерам, де саме шукати різноманітний вихідний матеріал (види, сорти, різноманітні спадкові відхилення).

 Які методи  застосовуються в селекції рослин? Які їх особливості?

Основними методами селекції рослин є гібридизація та штучний добір. Звичайно в селекційній  роботі ці методи поєднуються. Розрізняють  дві основні форми добору —  масовий та індивідуальний. Масовий  добір зводиться до виділення  з вихідного матеріалу групи  особин, які мають бажані для селекціонера стани ознак. Масовий добір не призводить до виділення генотипне  однорідного матеріалу, тому що в  популяціях перехреснозапильних рослин завжди є велика кількість гетерозиготних особин. Індивідуальний добір зводиться  до виділення особин з певними  станами ознак, які цікавлять  селекціонера, і отримання від  них нащадків. Гібридизація буває  спорідненою, неспорідненою та віддаленою. Споріднене схрещування проводять  між особинами, які з тому чи іншому стулені є родичами (мають спільних предків протягом попередніх шести  поколінь). Найбільш тісний з можливих варіантів спорідненого схрещування  — самозапилення. Споріднене схрещування  веде до підвищення гомозиготності нащадків. Неспоріднене схрещування використовується для поєднання з нащадках цінних спадкових властивостей різних ліній, сортів рослин. Віддалена гібридизація — це схрещування представників  різких видів або навіть родів. Неспоріднене схрещування та віддалена гібридизація звичайно веде до підвищення гетерозиготності нащадків.

Для чого застосовують споріднене і неспоріднене схрещування?

Споріднене схрещування  застосовують, щоб отримати в популяції  цінні сполучення алельних генів і закріпити їх у нащадках. При цьому треба враховувати і негативні наслідки такого типу схрещування. Це, по-перше, часте підвищення гомозиготності, по-друге, небезпека втрати деяких цінних генів, які були в предків. Неспоріднене схрещування широко використовують у селекції для об'єднання цінних спадкових властивостей різних ліній, сортів або порід і для подавлення депресії, яка виникає внаслідок спорідненого схрещування. Звичайно ж споріднене схрещування комбінують з неспорідненим. Гібридів першого покоління, отриманих внаслідок неспорідненого схрещування, схрещують між собою (споріднене схрещування), щоб отримати необхідні сполучення батьківських генів. Ці сполучення виділяють штучним добором і закріплюють подальшим розведенням. У свою чергу, для отримання гетерозису звичайно схрещують чисті лінії.