Seleksiya — o‘simliklarning yangi navlarini, hayvonlarning yangi zotlarini va mikroorganizmlarning yangi shtammlarini yaratish hamda mavjudlarini yaxshilash haqidagi fan. Uning nazariy asosi — genetika, asosiy usullari — tanlash va duragaylash. Zamonaviy seleksiyani biotexnologiya — gen va hujayra injeneriyasi to‘ldiradi. Imtihonda usullarni farqlash, geterozis sababi, Vavilov ta’limoti va gen injeneriyasi bosqichlari so‘raladi.
§1. N. I. Vavilov ta’limoti
Nav (o‘simlikda), zot (hayvonda), shtamm (mikroorganizmda) — inson tomonidan yaratilgan, irsiy xususiyatlari barqaror, bir xil belgilarga ega organizmlar guruhi.
N. I. Vavilov dunyo bo‘ylab ekspeditsiyalarda madaniy o‘simliklarning ulkan kolleksiyasini to‘plagan va ikki muhim xulosaga kelgan:
Madaniy o‘simliklarning kelib chiqish markazlari — har bir madaniy o‘simlik genetik xilma-xilligi eng yuqori bo‘lgan hududda paydo bo‘lgan. Masalan, O‘rta Osiyo kiradigan Janubi-g‘arbiy Osiyo markazi — bug‘doy, javdar, no‘xat, piyoz, sabzi; O‘rta Amerika — makkajo‘xori, qovoq, qalampir; Janubiy Amerika — kartoshka, pomidor, tamaki; O‘rta yer dengizi — zaytun, karam; Habashiston — qahva.
Irsiy o‘zgaruvchanlikdagi gomologik qatorlar qonuni: yaqin tur va avlodlar o‘xshash irsiy o‘zgaruvchanlik qatorlariga ega. Bir turda ma’lum belgi turlarini bilib, yaqin turda ham shunday shakllarni oldindan aytish va izlash mumkin.
Seleksiya uchun boshlang‘ich material qanchalik xilma-xil bo‘lsa, tanlash imkoniyati shunchalik katta.
§2. O‘simliklar seleksiyasi usullari
Ommaviy tanlash — ko‘p individlar tanlab olinib, urug‘lari aralashtirib ekiladi; asosan chetdan changlanuvchi o‘simliklarda (javdar, makkajo‘xori). Natija barqaror emas, tanlash takrorlanadi.
Individual tanlash — har bir o‘simlik nasli alohida o‘rganiladi; o‘zidan changlanuvchi o‘simliklarda (bug‘doy, no‘xat) sof liniyalar olinadi.
Inbriding (qarindoshlar chatishtirilishi, o‘simlikda — majburiy o‘zidan changlantirish) — gomozigotalik ortadi, sof liniyalar hosil bo‘ladi. Ammo zararli retsessiv genlar gomozigota holga o‘tib namoyon bo‘ladi, yashovchanlik pasayadi.
Autbriding (qarindosh bo‘lmaganlarni chatishtirish) va geterozis — turli sof liniyalar duragaylashida F₁ duragaylari ota-onasidan kuchliroq, hosildorroq bo‘ladi. Keyingi avlodlarda gomozigotalar ko‘paygani sababli geterozis so‘nadi. Shuning uchun geterozisli urug‘ har yili qaytadan olinadi (makkajo‘xorining liniyalararo duragaylari).
Uzoq (turlararo) duragaylash — duragaylar odatda pushtsiz, chunki turli turlarning xromosomalari meyozda konyugatsiyalanmaydi. G. D. Karpechenko (1924) karam va turp duragayida xromosomalar sonini ikki hissa oshirib, pushtsizlikni yengdi. Bug‘doy va javdar duragayi — tritikale.
Poliploidiya — xromosomalar sonining karrali ortishi (kolxitsin ta’sirida); poliploidlar odatda yirikroq, hosildorroq.
Eksperimental mutagenez — radiatsiya va kimyoviy moddalar bilan mutatsiyalar chastotasini oshirish, foydali mutantlarni tanlash.
I. V. Michurin — mevali daraxtlarni uzoq duragaylash, "mentor" (tarbiyachi) usuli bilan ko‘plab navlar yaratgan.
O‘zbekistonda g‘o‘za seleksiyasi keng rivojlangan: masalan, S. Mirahmedov yaratgan "Toshkent" seriyali vilt kasalligiga chidamli navlar mashhur.
Misol
Karam (2n = 18) va turp (2n = 18) duragayi nima uchun pushtsiz bo‘lgan va Karpechenko uni qanday pushtli qildi?
Karam va turp xromosomalari gomologik emas — meyozda juftlasha olmaydi, gametalar normal hosil bo‘lmaydi → pushtsizlik.
Xromosomalar soni ikki hissa oshirildi: 36; endi har bir xromosomaning jufti bor.
Javob: meyoz normal o‘tdi, poliploid duragay (amfidiploid) pushtli bo‘ldi.
Misol
Geterozigota Aa o‘simlik 3 avlod davomida o‘zidan changlantirildi. Uchinchi avlodda geterozigotalar ulushi qancha?
Har bir o‘zidan changlanishda Aa dan avlodning yarmi geterozigota (1AA : 2Aa : 1aa), gomozigotalar esa gomozigota qoladi.
Demak, har avlodda geterozigotalar ulushi ikki marta kamayadi: (1/2)ⁿ.
n = 3: (1/2)³ = 1/8 = 12,5%.
Javob: 12,5% — inbriding gomozigotalikni tez oshirishi va geterozis so‘nishining sababi shu.
§3. Hayvonlar seleksiyasi
Hayvonlarda faqat jinsiy ko‘payish bor, nasl kam va kech beriladi, shuning uchun seleksiya qiyinroq.
Tanlash eksterer (tashqi tuzilish) va mahsuldorlik bo‘yicha, nasldor erkaklar esa nasli bo‘yicha baholanadi (masalan, buqaning qizlari sut mahsuldorligi orqali).
Inbriding — kerakli belgilarni mustahkamlash uchun; autbriding — zotlararo chatishtirish, geterozis (parrandachilikda, cho‘chqachilikda).
Turlararo duragaylash: ot va eshakdan — xachir (chidamli, ammo pushtsiz).
O‘zbekistonda qorako‘l qo‘ylari zoti mashhur.
§4. Mikroorganizmlar seleksiyasi va biotexnologiya
Mikroorganizmlar tez ko‘payadi, bir hujayradan qisqa vaqtda milliardlab nasl beradi — mutagenez va tanlash bilan antibiotik, ferment, aminokislota, vitaminlarni ko‘p hosil qiluvchi shtammlar olinadi (masalan, penitsillin ishlab chiqaruvchi zamburug‘ shtammlari).
Gen injeneriyasi — kerakli genni bir organizmdan boshqasiga ko‘chirish:
Restriktaza fermenti DNKni ma’lum nukleotidlar ketma-ketligida kesadi, kerakli gen ajratiladi.
Gen vektorga — odatda bakteriya plazmidasiga — kiritiladi; ligaza fragmentlarni ulaydi.
Rekombinant DNK bakteriya hujayrasiga kiritiladi.
Bakteriya ko‘payib, gen mahsulotini — masalan, odam insulinini yoki o‘sish gormonini ishlab chiqaradi.
Genetik modifikatsiyalangan organizmlar (GMO) — zararkunandalarga yoki gerbitsidlarga chidamli o‘simliklar va boshqalar.
Hujayra injeneriyasi:
To‘qima kulturasi va mikroklonal ko‘paytirish — bitta hujayra yoki to‘qima bo‘lagidan butun o‘simlik o‘stirish; viruslardan xoli kartoshka ekish materiali olish.
Gibridoma — limfotsit va o‘sma hujayrasini qo‘shib, monoklonal antitanalar olish.
§5. Vavilov markazlari va yangi nav yaratish bosqichlari
N. I. Vavilov madaniy o‘simliklarning yettita asosiy kelib chiqish markazini ajratgan:
Janubiy Osiyo tropik markazi — sholi, shakarqamish, bodring, sitrus mevalar;
Sharqiy Osiyo — soya, tariq, choy, ko‘p mevali daraxtlar;
Janubi-g‘arbiy Osiyo (O‘rta Osiyo ham kiradi) — yumshoq bug‘doy, javdar, no‘xat, zig‘ir, uzum, piyoz, sabzi;
O‘rta yer dengizi — karam, zaytun, qand lavlagi;
Habashiston (Efiopiya) — qattiq bug‘doy, arpa, qahva daraxti;
Markaziy Amerika — makkajo‘xori, loviya, qovoq, o‘rta tolali g‘o‘za;
Janubiy Amerika — kartoshka, pomidor, yeryong‘oq.
Markaz — turning genetik xilma-xilligi eng ko‘p bo‘lgan hudud; u yerdan seleksiya uchun yovvoyi ajdodlar va mahalliy navlar olinadi.
Vavilov to‘plagan urug‘lar kolleksiyasi hozir ham genbank sifatida saqlanadi. Bunday genbanklar yo‘qolib borayotgan mahalliy navlar va yovvoyi qarindosh turlarni kelajak seleksiyasi uchun asraydi.
Yangi nav yaratish bosqichlari:
Maqsadni belgilash — qaysi belgilar kerak (hosildorlik, kasallikka chidamlilik, tezpisharlik).
Boshlang‘ich materialni tanlash — kerakli belgilarga ega navlar, yovvoyi turlar.
O‘zgaruvchanlik hosil qilish — duragaylash, mutagenez, poliploidiya.
Ko‘p avlod davomida tanlash va sinash.
Davlat nav sinovi — nav turli hududlarda bir necha yil sinaladi va reyestrga kiritiladi.
Bitta navni yaratish odatda o‘n yildan ortiq vaqt oladi. Hozir bu jarayonni DNK markerlari tezlashtiradi: kerakli genni o‘simlik ko‘chat paytidayoq DNK tahlili bilan aniqlash mumkin.
Misol
Seleksioner kartoshkaning fitoftoroz kasalligiga chidamli navini yaratmoqchi. Chidamlilik genlarini qayerdan izlash kerak va qanday usul qo‘llaydi?
Kartoshka kelib chiqish markazi — Janubiy Amerika; u yerda yovvoyi kartoshka turlari xilma-xil.
Yovvoyi turlar orasidan chidamlilik genlari bor shakllar topiladi.
Ular madaniy kartoshka bilan uzoq duragaylanadi; pushtsizlik bo‘lsa, poliploidiya qo‘llanadi.
Avlodlar orasidan kasallikka chidamli va hosildor o‘simliklar tanlanadi, so‘ng vegetativ (tugunak bilan) ko‘paytiriladi.
Javob: genlarni Janubiy Amerika markazidagi yovvoyi turlardan izlash, uzoq duragaylash va tanlash.
O‘zingizni tekshiring
Kartoshka va pomidorning kelib chiqish markazi qayer?
Nima uchun geterozis ikkinchi avlodda so‘nadi?
O‘zidan changlanuvchi o‘simliklarda qaysi tanlash usuli qo‘llaniladi?
Uzoq duragaylarning pushtsizligi qanday yengiladi?
Gen injeneriyasida restriktaza va ligaza vazifasi nima?
Monoklonal antitanalar qanday olinadi?
Makkajo‘xori qaysi Vavilov markazidan kelib chiqqan?
Seleksiyada genbanklar nima uchun kerak?
Ko‘p uchraydigan xatolar
Geterozis keyingi avlodlarda saqlanadi deb o‘ylash — u F₂ dan boshlab so‘nadi.
Restriktaza va ligaza vazifalarini adashtirish.
Ommaviy va individual tanlashni almashtirish: ommaviy — chetdan changlanuvchilarda, individual — o‘zidan changlanuvchilarda.
Inbridingni faqat foydali deb hisoblash — u zararli retsessiv genlarni ham namoyon qiladi.
Gomologik qatorlar qonunini Darvinga yoki Mendelga nisbat berish — u N. I. Vavilov qonuni.
Uzoq duragaylarning pushtsizligi sababini mutatsiyada deb hisoblash — sabab xromosomalarning meyozda juftlasha olmasligi.