Учение о центрах многообразия и происхождения культурных растений. Урок биологии по теме "Основы селекции: методы и достижения. Учение Н.И.Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений" (10 класс)

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 

Презентация по биологии на тему: "Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений" (11 класс). Учение о центрах многообразия и происхождения культурных растений


Лекция 25. Основы селекции Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений

Лекция 25. Основы селекцииУчение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растенийС

Н.И.Вавилов

(1887 — 1943)

елекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И.Вавилов особо выделял значение:

  1. Изучения сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас культуры;
  2. Влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
  3. Изучения наследственной изменчивости;
  4. Знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;
  5. Особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей;
  6. Стратегии искусственного отбора.
Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов. Но с позиций лысенковщины, занявшей в то время руководящие позиции в биологической науке России и считавшей, что определяющую роль в создании новых форм играет окружающая среда, эта коллекция была не нужна. Работы по пополнению коллекции были прекращены. В настоящее время коллекция пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

Н.И.Вавилов установил центры происхождения культурных растений, где находится наибольшее видовое и сортовое многообразие культурных растений.

Центры происхождения культурных растений (по Н.И.Вавилову).

Центры происхождения Местоположение Культивируемые растения
1. Южноазиатский тропический

2. Восточноазиатский

3. Юго-Западноазиат-ский

4. Средиземноморский5. Абиссинский6. Центральноамериканский7. Южноамериканский

Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной АзииЦентральный и Восточный Китай, Япония, Корея, ТайваньМалая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная ИндияСтраны по берегам Средиземного моря

Абиссинское нагорье АфрикиЮжная МексикаЗападное побережье Южной Америки

Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (80% культурных растений)

Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. (20% культурных растений)

Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений)

Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений)

Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго

Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник

Картофель, ананас, хинное дерево.

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации, именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводится искусственный отбор и селекция растений.Основные методы селекции растенийКлассическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

1. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

2. Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. У любой особи тысячи генов, и так как происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.

3. Инбридинг используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений, например, для получения чистых линий кукурузы. При этом подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса — жизненной силы, образуют початки более крупные, чем початки родительских форм. От них получают чистые линии — на протяжении ряда лет, производят принудительное самоопыление — срывают метелки с выбранных растений и, когда появляются рыльца пестиков, их опыляют пыльцой этого же растения. Изоляторами предохраняют соцветия от попадания чужой пыльцы. У гибридов многие рецессивные неблагоприятные гены при этом переходят в гомозиготное состояние, и это приводит к снижению их жизнеспособности, к депрессии. Затем скрещивают чистые линии между собой для получения гибридных семян, дающих эффект гетерозиса.

Э Рис. 339. В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа чистые линии родительских форм.ффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии — тем больший эффект гетерозиса, и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30% (рис. 339).

Р ААbbCCdd x aaBBccDD F1 AaBbCcDd

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования: иногда гетерозиготное состояние по одному или нескольким генам дает гибриду превосходство над родительскими формами по массе и продуктивности.

Но начиная со второго поколения эффект гетерозиса затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Аа х Аа

АА 2Аа аа

4. Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Рассмотрим, как это практически выполняется при создании новых сортов пшеницы. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

5

Рис. 340. Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.

. Очень перспективен метод получения полиплоидов, у растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются аутополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становится тетраплоидными (рис. 340).

6. Отдаленная гибридизация — скрещивание растений, относящихся к разным видам. Но отдаленные гибр Рис. 341. Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида.иды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не конъюгируют), и не образуются гаметы.

В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида в диплоидном наборе было 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные хромосомы не конъюгировали, гибрид был стерильным.

С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко удалось удвоить хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными.

Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), (рис. 341) пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

7. Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений, что использовал в своей работе еще И.В.Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

8. Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций, сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Многие методы селекции растений были предложены И.В.Мичуриным. С помощью метода ментора И.В.Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества; или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В.Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах, повышается их морозостойкость.Основные методы селекции животныхСоздание пород домашних животных началось вслед за их приручением и одомашниванием, которое началось 10-12 тыс. лет назад. Содержание в неволе снижает действие стабилизирующей формы естественного отбора. Различные формы искусственного отбора (сначала бессознательный, а затем методический) приводят к созданию всего многообразия пород домашних животных.

В селекции животных, по сравнению с селекцией растений, есть ряд особенностей. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой. Оценка качеств самцов, которые внешне у них не проявляются (яйценоскость, жирномолочность), оцениваются по потомству и родословной. Во-вторых, у них часто поздняя половозрелость, смена поколений происходит через несколько лет. В-третьих, потомство немногочисленное.

Основными методами селекции животных являются гибридизация и отбор. Различают те же методы скрещивания — близкородственное скрещивание, инбридинг, и неродственное — аутбридинг. Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии. Отбор у животных проводится по экстерьеру (определенным параметрам внешнего строения), т.к. именно он является критерием породы.

1. Внутрипородное разведение направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы. В племенных хозяйствах ведутся племенные книги, отражающие родословную, экстерьер и продуктивность животных за много поколений.

2. Межпородное скрещивание используют для создания новой породы. При этом часто проводят близкородственное скрещивание, родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, это помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами. Инбридинг сопровождается жестким постоянным отбором, обычно получают несколько линий, затем производят скрещивание разных линий.

Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней — украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами-производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены чистые линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, по выносливости — от украинских свиней.

3. Использование эффекта гетерозиса. Часто при межпородном скрещивании в первом поколении проявляется эффект гетерозиса, гетерозисные животные отличаются скороспелостью и повышенной мясной продуктивностью. Например, при скрещивании двух мясных пород кур получают гетерозисных бройлерных кур, при скрещивании беркширской и дюрокджерсейской пород свиней получают скороспелых свиней с большой массой и хорошим качеством мяса и сала.

4. Испытание по потомству проводят для подбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (молочность и жирномолочность быков, яйценоскость петухов). Для этого производителей-самцов скрещивают с несколькими самками, оценивают продуктивность и другие качества дочерей, сравнивая их с материнскими и со среднепородными.

5. Искусственное осеменение используют для получения потомства от лучших самцов производителей, тем более что половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота любое время.

6. С помощью гормональной суперовуляции и трансплантации у выдающихся коров можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других коров, эмбрионы так же хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.

7. Отдаленная гибридизация, межвидовое скрещивание, известно с древних времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом — мула, который отличается выносливостью и долгожительством. Но иногда гаметогенез у отдаленных гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары, могут пастись высоко в горах, а, как мериносы, дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного крупного рогатого скота с яками и зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид — бестер, хорька и норки — хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасем.Селекция микроорганизмов. БиотехнологияТрадиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Но и здесь есть свои особенности. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении. Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), но очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.

В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов. С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.

Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы. В настоящее время разработаны методы получения марганца, меди, хрома при разработке отвалов старых рудников с помощью бактерий, где обычные методы добычи экономически невыгодны.

Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.Генная инженерияМ Рис. 342. Образование рекомбинантных плазмид.етоды основаны на выделении нужного гена из генома одного организма и введении его в геном другого организма. «Вырезании» генов проводят с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов — рестриктаз, затем ген вшивают в вектор — плазмиду, с помощью которого ген вводится в бактерию (рис. 342). Вшивание осуществляется с помощью другой группы ферментов — лигаз. Причем вектор должен содержать все необходимое для управления работой этого гена — промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор. Кроме того, вектор должен содержать маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток. Затем вектор вводится в бактерию, и на последнем этапе отбираются те бактерии, в которых введенные гены успешно работают.

Излюбленный объект генных инженеров — кишечная палочка, бактерия, живущая в кишечнике человека. Именно с ее помощью получают гормон роста — соматотропин, гормон инсулин, который раньше получали из поджелудочных желез коров и свиней, белок интерферон, помогающий справиться с вирусной инфекцией.

Второй путь — синтез гена искусственным путем. Для этого используются иРНК, с помощью фермента обратная транскриптаза на иРНК синтезируется ДНК.Методы хромосомной инженерии.Одна группа методов основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков, или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую. На этом основаны методы получения замещенных и дополненных линий, с помощью которых в растениях собираются признаки, приближающие к созданию «идеального сорта».

Очень перспективен метод гаплоидов, основанный на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Например, выращивают из пыльцевых зерен кукурузы гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом, затем хромосомы удваивают и получают диплоидные (10 пар хромосом), полностью гомозиготные растения всего за 2 — 3 года вместо 6 — 8 летнего инбридинга. Сюда же можно отнести и получение полиплоидных растений в результате кратного увеличения хромосом.Методы клеточной инженерии.Выращивание клеточных культур. Метод связан с культивированием отдельных клеток в питательных средах, где они образуют клеточные культуры. Оказалось, что клетки растений и животных, помещенных в питательную среду, содержащую все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться. Клетки растений обладают еще и свойством тотипотентности, то есть при определенных условиях они способны сформировать полноценное растение. Это дает возможность с помощью клеточных культур получать ценные вещества. Например, культура клеток женьшеня нарабатывает биологически активные вещества. С другой стороны, можно размножить эти растения в пробирках, помещая клетки в определенные питательные среды. Так можно размножать редкие и ценные растения. Это позволяет создавать безвирусные сорта картофеля и других растений.

Гибридизация клеток. Например, разработана методика гибридизации протопластов соматических клеток. Удаляются клеточные оболочки и сливаются протопласты клеток организмов, относящихся к разным видам — картофеля и томата, яблони и вишни. Перспективно создание гибридом, при котором осуществляется гибридизация различных клеток. Например, лимфоциты, образующие антитела, гибридизируются с раковыми клетками. В результате гибридомы нарабатывают антитела, как лимфоциты, и «бессмертны», как раковые клетки. Следовательно, они обладают возможностью неограниченного размножения в культуре.

Клонирование. Интересен метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки. Таким способом возможно клонирование животных, получение генетических копий от одного организма. В настоящее время получены клонированные лягушки, получены первые результаты клонирования млекопитающих.

Создание химерных животных. Возможно слияние эмбрионов на ранних стадиях, таким способом были получены химерные мыши при слиянии эмбрионов белых и черных мышей, химерное животное овца-коза.

vcvetu.ru

методы и достижения. Учение Н.И.Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений" (10 класс)

Урок биологии, 10 класс

Тема урока: «Основы селекции: методы и достижения. Генетика – теоретическая основа селекции. Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений. Основные методы селекции: гибридизация, искусственный отбор. Основные достижения и направления развития современной селекции».

Цели:

Образовательные:

  • формирование знания о селекции как науке, определение её целей и задач;

  • познакомить учащихся с центрами происхождения культурных растений;

  • познакомить учащихся с методами селекции  растений;

  • сформировать понятия “сорт”, “порода”, “штамм”.

Развивающая:

  • развивать умения анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать новый материал, работая с текстом учебника;

Воспитательная:

Оборудование:

  • Портрет Н.И. Вавилова, таблица “Центры происхождения культурных растений”, печатный материал для самостоятельной работы, кроссворды, листы бумаги и карандаш для работы в группе.

Ход урока

I. Организационный момент. Приветствие.

Тема урока записана на доске, но закрыта и не объявляется в начале урока.

II. Актуализация знаний и постановка проблемы.

Сегодня мы начнем наш урок с разгадывания кроссворда. На ваших столах лежат кроссворды, нужно их разгадать.

Ключевое слово по вертикали:

Наука о наследственности и изменчивости организмов.

По горизонтали:

  1. Организм, полученный в результате скрещивания особей, отличающихся наследственными задатками.

  2. Процесс передачи «наследственных задатков» от поколения к поколению.

  3. Участок молекулы ДНК, ответственный за синтез определённой молекулы белка и обусловливающий развитие определенного признака.

  4. Совокупность признаков и свойств организма, проявляющаяся при взаимодействии генотипа со средой обитания.

  5. Совокупность генов, которую организм получает от родителей.

  6. Наследственное изменение, которое выражается в кратном увеличении числа хромосом.

  7. Одна из важнейших областей практического использования закономерностей, исследуемых генетиками, которая, по словам Н.И. Вавилова, представляет собой эволюцию, направляемую волей человека.

  8. Наследственное изменение генотипа.

СЛОВА ДЛЯ СПРАВКИ

Наследование, Генетика, Ген, Полиплоидия, Фенотип, Мутация, Генотип, Гибрид

Взаимопроверка по ключу.

Затруднение у ребят вызывает вопрос №7, это служит для дальнейшей творческой деятельности обучающихся на уроке. Возникают вопросы:

- Что такое селекция?

- Для чего селекции необходимо знание законов наследственности и закономерностей изменчивости?

- Почему селекцию можно назвать эволюцией, направляемой желаниями и трудом человека?

- Каковы основные направления научной работы Н.И. Вавилова?

Ответы на эти вопросы предстоит дать в ходе урока. На основе этого формулируется тема и задачи урока.

III. Изучение нового материала.

1. Понятие о селекции

Селекция (лат. “selection” - отбор) - наука о методах создания новых или об улучшении уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами.

В широком смысле слова селекция как процесс изменения домашних животных и культурных растений, по выражению Н.И. Вавилова “представляет собой эволюцию, направляемую волей человека”. Селекция возникла на заре человеческой культуры, но наукой она стала сравнительно недавно.

Все современные домашние животные и культурные растения произошли от далеких диких предков. Первые попытки одомашнивания животных и растений предпринимались людьми еще за 20–30 тыс. лет до новой эры. Широкое одомашнивание начинается с VIII–VI тысячелетия до новой эры. Именно тогда человек вовлек в культуру подавляющее большинство животных и растений.

Пионером разработки научных основ селекционной работы в нашей стране был Николай Иванович Вавилов (1887-1943). Он считал, что в основе селекции лежит правильный выбор для работы исходного материала, их генетическое разнообразие и влияние окружающей среды на проявление наследственных признаков при гибридизации особей.

2. Жизнь и деятельность Н.И. Вавилова

Николай Иванович Вавилов — русский учёный-генетик, ботаник, селекционер, академик. Президент Всесоюзного географического общества, директор Института генетики.

Николай Вавилов родился 25 ноября 1887 года в семье богатого фабриканта обуви, депутата Московской городской думы. Окончил Московский сельскохозяйственный институт и за тридцать лет служения науке ботанике стал учёным мирового значения.

Научные достижения:

  • 110 экспедиций по всему миру. 

  • Учение об иммунитете растений. 

  • Учение о центрах происхождения культурных растений. 

  • Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. 

  • Учение о виде как системе, внутривидовые таксономические и эколого-географические классификации. 

Погиб в годы сталинских репрессий. На основании сфабрикованных обвинений был арестован в 1940 году, в 1941 году — осуждён и приговорён к расстрелу, который впоследствии был заменён 20-летним сроком заключения. Умер 26 января 1943 года в Саратовской тюрьме. В 1955 году посмертно реабилитирован.

В Саратове сегодня работает Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова (CГАУ) и именем Николая Вавилова названа улица Вавилова. В 1997 году в начале улицы Вавилова был установлен памятник Н. И. Вавилову.

Также есть улицы имени Вавилова в Липецке и Москве, но они названы в честь брата Николая Ивановича — физика Сергея Ивановича Вавилова.

А в Санкт-Петербурге есть улица братьев Вавиловых.

Мировая коллекция растений - ныне крупнейшее национальное достояние, сохраненное сотрудниками ВИРа во время блокады Ленинграда в годы Великой Отечественной войны, где насчитывается 180 тыс. образцов, представляющих 1740 видов растений со всех континентов нашей планеты. 39 тыс - зерновых, 19 тыс. – зернобобовых, 30 тыс - кукурузы и крупяных культур, 4 тыс.- клубнеплодов, 17 тыс. – овощных и бахчевых культур.11 тыс.- плодовых и ягодных культур, 2 тыс. образцов винограда, 9 тыс. субтропических и декоративных растений. Из 250 тыс. видов цветковых растений человек использует около 3000 видов и только 150 видов ввел в культуру.

 

3. Центры происхождения культурных растений

Самостоятельная работа обучающихся:

На основе текста учебника, данных наглядной таблицы “Центры происхождения культурных растений” заполнить таблицу.

Центры происхождения культурных растений

Местоположение

Культивируемые растения

Индийский (Южноазиатский)

Индостан, Южный Китай, Юго-Восточная Азия

Китайский (Восточноазиатский)

Центральный и Восточный Китай, Корея, Япония

Среднеазиатский

Средняя Азия, Иран, Афганистан, Северо-Западная Индия

Переднеазиатский

Турция, Закавказье

Средиземноморский

Европейские, африканские, азиатские страны Средиземного моря

Абиссинский

Эфиопия, южное побережье Аравийского побережья

Центральноамериканский

Мексика, острова Карибского моря, часть стран Центральной Америки

Южноамериканский

Западное побережье Южной Америки

Самопроверка по ключу

Устно ответьте на вопросы: - Что вы сегодня ели на завтрак? - Откуда родом эти продукты? (ответы учащихся).

4. Понятие о сорте, породе, штамме

Все современные сорта растений и породы животных созданы благодаря селекции.

Сорт – совокупность культурных растений одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями: продуктивностью, морфологическими и физиологическими признаками.

Порода – совокупность домашних животных одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями: продуктивностью, экстерьером (внешний вид и телосложение).

Штамм – совокупность микроорганизмов одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными особенностями.

Цель практической деятельности селекционеров – создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающими нужными человеку качествами

Самостоятельная работа обучающихся малыми группами.

Каждой группе раздаются листы бумаги, карандаши для работы и карточки-задания 

№1

Представьте, что вы селекционеры, вам необходимо создать новый сорт томатов. Какими признаками вы наделили бы свой новый сорт? Почему именно этими признаками?

№2

Вам необходимо вывести новый сорт томата, пригодного для механизированной уборки плодов. Какими признаками вы наделили бы свой сорт?

№3

Какими способами, методами будете пользоваться при выведении нового сорта? Где будете искать источники новых генов, формирующие лучшие продуктивные качества вашего сорта?

Беседа по итогам работы в группе, в ходе которой формулируются задачи селекции:

  1. Повышение урожайности сортов и продуктивности пород.

  2. Улучшение качества продукции.

  3. Повышение устойчивости к заболеваниям, вредителям.

  4. Экологическая пластичность сортов и пород.

  5. Пригодность для промышленного и механизированного выращивания и разведения.

Итак, ребята, мы можем выделить основные направления научной работы Н.И. Вавилова:

  • Создание учения о центрах многообразия и происхождения культурных растений.

  • Создание коллекции семян культурных растений и их дикорастущих предков.

  • Создание сети институтов и селекционных опытных станций в стране.

Закон гомологических рядов, который гласит: “Генетически близкие роды и виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других родственных видов и родов”.

Перед учащимися ставится новая проблема: Какими методами пользуется селекция при выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов?

Примитивная селекция растений возникла одновременно с земледелием. Начав возделывать растения, человек стал отбирать, сохранять и размножать лучшие из них.

Многие культурные растения возделывались примерно за 10 тысяч лет до нашей эры.

Селекционеры создали прекрасные сорта культурных  растений.

В селекции необходимо учитывать следующие биологические особенности растений:

– высокая плодовитость и многочисленность потомства;– наличие самоопыляемых видов;– способность размножаться вегетативными органами;– возможность искусственного получения мутантных форм.

1. Отбор. Формы отбора:

 массовый-

•         отбор по фенотипу

•          применяют для перекрестноопыляемых растений

•          приводит к гетерозиготности

 (Например, перед нами поле люцерны, на котором произрастает 1 тыс растений. Внимательно обследовав каждое растение в процессе его роста, учтя их продуктивность по семенам и зеленой массе при уборке, отбираем 50 лучших по всем показателям. Объединив семена этих 50 растений. На следующий год закладываем по внешним признакам новое поле, на котором ожидаем получить улучшенную по продуктивности и другим признакам популяцию люцерны – этого замечательного высокобелкового кормового растения. Если мы добились улучшения, то можно считать, что массовый отбор по внешним признакам был эффективным. Но эта форма отбора имеет недостатки, т.к. не всегда по внешним признакам можно определить лучший генотип. Массовый отбор может быть эффективен, когда особи выделяются по качественным, просто наследуемым признакам (белый или красный цветок), поэтому применяют для перекрестноопыляемых растений. Так получен сорт ржи – Вятка.)

индивидуальный -

•         отбор по генотипу

•         применяют для самоопыляемых растений

•         приводит к гомозиготности

(При  индивидуальном отборе выбирают особь с интересующим человека признаками и получают от него потомство и используется для самоопыляющихся растений, потомство которой  называется – чистая линия. – пшеница, овес, ячмень. Сеют семена отдельно и оценивают по всем признакам все потомство каждого из отобранных растений генотип. Преимущество индивидуального отбора перед массовым заключается в точности оценки генотипа при анализе индивидуальных потомков. Методами скрещивания и индивидуального отбора П. П. Лукьяненко были выведены высокопродуктивные кубанские сорта пшеницы: Безостая 1, Аврора, Кавказ; В. Н. Ремесло на Украине получил сорт Мироновская 808, а затем более урожайные сорта Юбилейная 50, Харьковская 63 и др. В. С. Пустовойт со своими сотрудниками этими методами создал на Кубани сорт подсолнечника, содержащий до 50—52% масла в семенах.

 

2. Гибридизация.

•         Инбридинг-  самоопыление перекрестноопыляющихся растений путем искусственного воздействия с получением чистых линий.

•         Аутбридинг- внутривидовое скрещивание, ведущее к ГЕТЕРОЗИСУ и высокой продуктивности. (получены гибриды кукурузы, пшеницы, огурцов, сахарной свеклы.

 ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ - межродовое, межвидовое скрещивание,

(тритикале – гибрид ржи и пшеницы.) – самостоятельная работа по учебнику

 Практическое значение гибридизаций:

 повышение продуктивности, урожайности

 улучшение эстетических качеств

 повышение устойчивости к разным факторам

 закрепление полезных качеств в потомстве

 увеличение биоразнообразия

 получение новых качеств, важных для человека

 стремление к научному прогрессу.

 

  Преодоление бесплодия межвидовых гибридов. Впервые это удалось осуществить в. начале 20-х годов советскому генетику Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты. Это вновь созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки занимали как бы промежуточное положение и состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая — редьки.

   

3. Полиплоидия - кратное увеличение числа хромосом - благодаря которой выведены высокоурожайные полиплоидные сорта сахарной свеклы, хлопчатника, гречихи и др. Таким путем Г. Д. Карпеченко (1935) получил межвидовой капустно-редечный гибрид. Каждая из исходных форм имела в половых клетках по 9 хромосом. В этом случае клетки полученного от них гибрида имели 18 хромосом. Но некоторые яйцеклетки и пыльцевые зерна содержали все 18 хромосом (диплоиды), а при их скрещивании создано растение с 36 хромосомами, которое оказалось плодовитым. Так была доказана возможность использования полиплоида для преодоления нескрещиваемости и бесплодия при отдаленной гибридизации

 

4. Искусственный мутагенез. Естественные мутации сопровождающиеся появлением полезных для человека признаков, возникают очень редко. На их поиски приходится затрачивать много сил и времени. Частота мутаций резко повышается при воздействии мутагенов. К ним относятся некоторые химические вещества, а также ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Эти воздействия нарушают строение молекул ДНК и служат причиной резкого возрастания частоты мутаций. Наряду с вредными мутациями нередко обнаруживаются и полезные, которые используются учеными в селекционной работе. Путём воздействия мутагенами в растениеводстве получают и полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Радиационным облучением с последующим отбором созданы ценные сорта гороха, фасоли, томатов.

 

5. Метод клеточной инженерии - создание клеток нового типа на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования.

Гибридизация соматических клеток.  Первый межвидовой гибрид при слиянии протопластов из клеток разных видов табака был получен в 1972 П. Карлсоном (США). Гибриды, полученные при слиянии протопластов, имеют важные отличия от половых гибридов поскольку несут цитоплазму обоих родителей. Возможно создание гибридов, наследующих ядерные гены одного из родителей наряду с цитоплазматическими генами обоих родителей. Особый интерес представляют гибриды растений, несущие цитоплазматические гены устойчивости к различным патогенам и стрессорным факторам от дикорастущих видов или цитоплазматические гены мужской стерильности. Слияние протопластов используют также для получения гибридов с ценными в хозяйственном отношении свойствами между отдаленными видами, которые плохо или вообще не скрещиваются обычным путем. Удалось, например, «ресинтезировать» рапс, являющийся естественным амфидиплоидом между турнепсом и капустой, получить соматический гибрид картофеля с томатами и т. д. При слиянии протопластов создают и новые клеточные линии-продуценты важных соединений.

Выращиваемые на искусственных питательных средах клетки и ткани растений составляют основу разнообразных технологий в сельском хозяйстве. Одни из них направлены на получение идентичных исходной форме растений (оздоровление и клональное микроразмножение на основе меристемных культур, создание искусственных семян, криосохранение генофонда при глубоком замораживании меристеми клеток пыльцы). Другие — на создание растений, генетически отличных от исходных, путем или облегчения и ускорения традиционного селекционного процесса или создания генетического разнообразия и поиска и отбора генотипов с ценными признаками. В первом случае используют искусственное оплодотворение, культуру незрелых гибридных семяпочек и зародышей, регенерацию растений из тканей летальных гибридов, гаплоидные растения, полученные при культивировании пыльников или микроспор. Во втором — новые формы растений создаются на основе мутантов, образующихся in vitro, и трансгенных растений. Таким путем получены растения, устойчивые к вирусам и другим патогенам, гербицидам, растения, способные синтезировать токсины, патогенные для насекомых-вредителей, растения с чужеродными генами, контролирующими синтез белков холодоустойчивости и белков с улучшенным аминокислотным составом, растения с измененным балансом фитогормонов и т. д.

Методы селекционной работы И.В Мичурина. (1855-1935)

- выдающийся селекционер- практик, автор 300 сортов плодово – ягодных культур.

Особое место в практике улучшения плодово-ягодных культур занимает селекционная работа И. В. Мичурина. Большое значение он придавал подбору родительских пар для скрещивания. При этом он не использовал местные дикорастущие сорта (так как они обладали стойкой наследственностью, и гибрид обычно уклонялся в сторону дикого родителя), а брал растения из других, отдаленных географических мест и скрещивал их друг с другом. Подобными методами вывели такие ценные сорта, как груша Бере зимняя Мичурина (от скрещивания южного сорта груши Бере Рояль и дикой уссурийской груши) и яблоня Бельфлер-китайка (родители: американский сорт Бельфлер желтый и китайская яблоня родом из Сибири).

 

Важным звеном в работе Мичурина было целенаправленное воспитание гибридных сеянцев: в определенный период их развития создавались условия для доминирования признаков одного из родителей и подавления признаков другого, т. е. эффективное управление доминированием признаков (разные приемы обработки почвы, внесение удобрений, прививки в крону другого растения и т. п.). Использовался и метод ментора — воспитание на подвое. В качестве привоя он брал как молодое растение, так и почки от зрелого плодоносящего дерева. Этим методом удалось придать желаемую окраску плодам гибрида вишни с черешней под названием “Краса севера”. Мичурин применял также отдаленную гибридизацию. Им получен своеобразный гибрид вишни и черемухи — церападус, а также гибрид терна и сливы, яблони и груши, персика и абрикоса. Все мичуринские сорта поддерживают путем вегетативного размножения.

 

            Сущность метода     Примеры

1.Биологически отдаленная гибридизация:

 а) межвидовая          Скрещивание представителей разных видов для получения сортов с нужными свойствами    Вишня владимирская X черешня Винклера белая = вишня Краса севера (хороший вкус, зимостойкость)

б) межродовая           Скрещивание представителей разных родов для получения новых растений            Вишня Х черемуха = Церападус

2. Географически отдаленная гибридизация   Скрещивание представителей контрастных природных зон и географически отдаленных регионов с целью привить гибриду нужные качества (вкусовые, устойчивости)          Груша дикая уссурийская Х Бере рояль (Франция) = Бере зимняя Мичурина

Отбор Многократный, жесткий: по размерам, форме, зимостойкости, иммунным свойствам, качеству, вкусу, цвету плодов и их лежкости. Продвинуто на север много сортов яблонь с хорошими вкусовыми качествами и высокой урожайностью

3. Метод ментора    Воспитание в гибридном сеянце желательных качеств (усиление доминирования), для чего сеянец прививается на растение-воспитатель, от которого эти качества хотят получить. Чём ментор старше, мощнее, длительнее действует, тем его влияние сильнее       Яблоня Китайка (подвой)X гибрид (Китайка Х Кандиль-синап) = Кандиль-синап (морозостойкий)

Бельфлер-китайка (гибрид-подвой) X Китайка (привой) = Бельфлер-китайка (лежкий позднеспелый сорт)

4. Метод посредника    При отдаленной гибридизации для преодоления нескрещнваемости использование дикого вида в качестве посредника       Дикий монгольский миндаль Х дикий персик Давида = миндаль Посредник

Культурный персик X миндаль Посредник = гибридный персик (продвинут на север)

Воздействие условиями среды      При воспитании молодых гибридов обращалось внимание на метод хранения семян, характер и степень питания, воздействие низкими температурами, бедной питанием почвой, частыми пересадками       Закаливание гибридного сеянца.

5. Отбор наиболее выносливых растений

6. Смешение пыльцы.   Для преодоления межвидовой нескрещиваемости (несовместимости).  Смешивалась пыльца материнского растения с пыльцой отцовского, своя пыльца раздражала рыльце, и оно воспринимало чужую пыльцу.

 

IV. Закрепление изученного материала

  1. Почему большинство сортов культурных растений погибнет без участия человека?

  2. Почему центры происхождения культурных растений совпадают с местами существования великих цивилизаций древности?

Первые попытки выращивания растений, как и первые попытки выращивания животных, происходит 20-30 тыс. лет назад, когда крупные животные были выбиты и охота перестала обеспечивать людей продуктами питания в достаточной степени. Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации, именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводился искусственный отбор и селекция растений. Селекция животных происходила в этих же районах. На первых этапах происходило одомашнивание, приручение животных. Выращивались детеныши диких животных, каким-либо образом попавшие к человеку. Среди них преимущественно выживали те, кто вел себя наименее агрессивно по отношению к человеку, кто легко размножался в неволе. Отбор, который проводил человек, сначала был бессознательным - больше ценились и сохранялись лучшие животные, впоследствии становится методическим, человек хочет получать потомство от лучших производителей. Дикий тур стал родоначальником пород крупного рогатого скота, волк - пород домашней собаки, муфлон -различных пород овец, от тарпана произошли лошади. Кабан стал родоначальником различных пород свиней, от дикой банкиевской курицы произошли породы домашних кур.

Тест  по  теме: «Селекция».

Верно или не верно то или иное суждение

1.Слово  «селекция»  означает  отбор.

2.В  основе  селекционного  процесса  лежит  естественный  отбор.

3.Чистые  линии  растений  получают  путем  самоопыления.

4.При  массовом  отборе  обязательно  учитывают  генотип  особей, отбираемых  для  дальнейшего  скрещивания

5.Полиплоидию  вызывают, воздействуя  на  клетки  колхицином.

6.Инбридинг  применяют  с  целью  повышения  разнообразия генетического  материала.

7.Инбридинг – близкородственное  скрещивание.

8.Гетерозисом  называют  явление  перехода  генов  в  гетерозиготное состояние.

1+.  2-.  3+.  4-.  5+.  6-.  7+.  8-.

Выберите один правильный ответ

1.Родиной многих клубненосных растений, в том числе картофеля, является центр...

А. Южноазиатский          В. Южноамериканский тропический.

Б. Средиземноморский.   Г. Центральноамериканский.

2. Метод выделения отдельных особей среди сельскохозяйственных культур и получения от них потомства называется...

А. Массовым отбором.                   Б. Межлинейной гибридизацией.

В. Отдаленной гибридизацией.     Г. Индивидуальным отбором.

3. Около 90 видов культурных растений, в том числе кукуруза,

 происходят из центра...

А. Восточноазиатского.       В. Центральноамериканского.

Б. Южноазиатского              Г. Абиссинского тропического.

4. Бесплодие межвидовых растительных гибридов возможно

преодолевать с помощью...

А. Гетерозиса.                    В. Индивидуального отбора.

Б. Массового отбора.         Г. Полиплоидии.

5. В селекционной работе с растениями не используют...

А. Отдаленную гибридизацию.                               Б. Массовый отбор.

В. Испытание производителей по потомству.       Г. Индивидуальный отбор.

6. Искусственный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой вид, часто далекий по своему происхождению, относится к методам...

А. Клеточной инженерии.                  Б. Хромосомной инженерии.

В. Отдаленной гибридизации.           Г. Генной инженерии.

1в,2г,3в, 4г, 5в,6г.

V. Домашнее задание

Параграф 32, вопросы к параграфу, р/т; творческое задание – составьте меню праздничного стола из продуктов Абиссинского центра происхождения и обоих Американских. Для каждого блюда укажите растение-сырьё и центр его происхождения. Оформите работу на листе А4.

VI. Итоги урока. Выставление оценок. Рефлексия.

Как вам работалось на уроке? Что показалось самым трудным? Что запомнилось? Как вы оцените свою работу на уроке?

infourok.ru

Сформулируйте основные положения учения Н.Н. Вавилава о центрах многообразия и происхождения культурных растений.

Сформулируйте основные положения учения Н.Н. Вавилава о центрах многообразия и происхождения культурных растений. Приведите примеры центров многоообразия и происхождения культурных растений.

Успех селекционной работы в значительной степени зависит от генетического разнообразия исходного материала.

Н.И. Вавилов со своими сотрудниками осуществил более 60 экспедиций по всем обитаемым континентам, кроме Австра­лии. В результате огромной работы они установили районы мира, в которых наблюдается наибольшее разнообразие ге­нетических форм растений. Он считал, что эти районы яв­ляются центрами происхождения культурных растений. У картофеля максимум генетического разнообразия связан с Южной Америкой, у кукурузы — с Мексикой, у риса — с Ки­таем и Японией, у пшеницы и ржи — со Средней Азией и За­кавказьем. Первоначально Н.И. Вавилов выделил 8 центров. В более поздних работах он различает 7 основных центров.

Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)

Название центра

Географическое по­ложение

Родина культурных растений

Южноазиатский тропический Тропическая Ин­дия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии Рис, сахарный тро­стник, цитрусовые, огурец, баклажан, черный перец и др.
Восточноазиатский Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня, редька и др.
Юго-Западноазиатский Малая Азия, Сред­няя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия Пшеница, рожь, бо­бовые культуры, лен, конопля, репа, мор­ковь, чеснок, вино­град, абрикос, груша
Средиземноморский Страны по берегам Средиземного моря Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер, чечевица, кормовые травы
Абиссинский Абиссинское наго­рье Африки Твердая пшеница, ячмень, кофейное де­рево, сорго, бананы

Название центра

Географическое по­ложение

Родина культурных растений

Центральноамери­канский

Южная Мексика

Кукуруза, длинново­локнистый хлопчат­ник, какао, тыква, табак

Южноамериканский

Южная Америка вдоль западного побережья Картофель, ананас, хинное дерево

 

Сформулируйте основные положения учения Н.Н. Вавилава о центрах многообразия и происхождения культурных растений.

Оцените пожалуйста этот пост
На этой странице искали :
  • учение вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений
  • Учение Н И Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений
Сохрани к себе на стену!

vsesochineniya.ru

"Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений" (11 класс).

Инфоурок › Биология › Презентации › Презентация по биологии на тему: "Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений" (11 класс).

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Описание слайда:

Селекция растений. Учение Н. И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений.

2 слайд Описание слайда:

Повторим!

3 слайд Описание слайда:

Вегетативное размножение Многочисленное потомство Быстрые темпы развития Возможность получения полиплоидных форм Повышенная жизнеспособность и продуктивность Применение прививок Использование искусственного мутагенеза

4 слайд Описание слайда:

Метод Характеристика Массовый отбор Отбор большой группы растений. Применяется для перекрёстноопылителей. Индивидуальный отбор Выделение отдельных растений, обладающих ценными признаками. Применяется для самоопылителей Получение эффекта гетерозиса Получение самоопыляющихся линий, затем их скрещивание, выбор гибридов, которые проявляют максимальную жизненную силу Перекрёстное опыление самоопылителей Приводит к созданию сортов, сочетающих признаки родительских сортов

5 слайд Описание слайда:

Метод Характеристика Полиплоидия Кратное геному увеличение хромосомного набора. Полиплоиды обладают более высокой урожайностью Отдалённая гибридизация Скрещивание растений, относящихся к разным видам или даже родам. Гибриды обычно бесплодны. Полиплоидизация восстанавливает плодовитость Использование соматических мутаций Сохранение соматических мутаций путём вегетативного размножения

6 слайд Описание слайда:

Метод Характеристика Экспериментальный мутагенез С помощью химических мутагенов и излучений увеличение частоты мутаций генов в тысячи раз Клеточная инженерия Использование клеточных культур, гибридизация протопластов Хромосомная инженерия Введение или замещение пар гомологичных хромосом. Перспективны получение полиплоидов и метод гаплоидов Генная инженерия Синтез генов искусственным путём на иРНК, выделение и введение нужных генов в растения

7 слайд Описание слайда:

И.В. Мичурин. Учение Н. И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений.

8 слайд Описание слайда:

Иван Владимирович Мичурин (1855-1935г.г) выдающийся советский ученый и селекционер, посвятил делу выведения новых сортов плодовых деревьев и других культурных растений 60 лет напряженного труда. И.В. Мичурин – автор более 300 сортов яблок, груш, слив, винограда, абрикосов, ежевики, смородины и табака

9 слайд Описание слайда:

Результаты своей работы он изложил в книге «Итоги шестидесятилетних работ»

10 слайд Описание слайда:

Мичурин скрещивал местные морозостойкие сорта с южными, а полученные сеянцы подвергал строгому отбору и содержанию в суровых условиях. Так были получены сорта яблонь Антоновка,

11 слайд Описание слайда: 12 слайд Описание слайда:

Вишня Краса севера. Получена от опыления вишни Владимирской пыльцой черешни Винклера белая.

13 слайд Описание слайда:

Бельфлер – китайка. Получена от скрещивания китайской яблони (с внизу) и Бельфлера желтого американского ( вверху).

14 слайд Описание слайда:

Груша Бере зимняя Мичурина. Получена от скрещивания Уссурийской дикой груши ( слева вверху) и иностранной груши Бере рояль.

15 слайд Описание слайда: 16 слайд Описание слайда:

Кандиль- китайка. Получена от скрещивания китайки и Крымского сорта Кандиль-синап.

17 слайд Описание слайда:

Рябина Мичуринская десертная. Лучший сорт по вкусовым качествам. Получен от скрещивания рябины Ликерной с мушмулой. Шафран – китайка Сорт получен путем опыления Ренета орлеанского пыльцой китайской садовой яблони.

18 слайд Описание слайда:

И.В.Мичурин занимался отдаленной гибридизацией, то есть скрестил рябину с ее дальними родственниками - грушей, боярышником, яблоней. И сейчас все эти сорта имеют самую большую известность. Они рано вступают в плодоношение, деревья не бывают высокими, плоды вполне съедобны, богаты витаминами.

19 слайд Описание слайда:

Гибрид рябины и груши мичуринской селекции

20 слайд Описание слайда:

Иван Владимирович Мичурин получил гибриды ежевики и малины, сливы и терна, рябины и сибирского боярышника и др. Большинство полученных И.В. Мичуриным сортов представляло собой сложные гетерозиготы. Для сохранения их качеств они размножались вегетативным путем: отводками, прививками.

21 слайд Описание слайда:

Гибрид малины и ежевики – черная малина.

22 слайд Описание слайда:

Сорта плодовых растений созданные И.В. Мичуриным с большим успехом используются и в настоящее время во многих странах.

23 слайд Описание слайда:

Учение Н. И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений.

24 слайд Описание слайда: 25 слайд Описание слайда:

Видео 11 мин о Н.И. Вавилове. Vavilov. mp4

26 слайд Описание слайда:

История Растениеводство возникло одновременно в Старом и Новом Свете за 7 — 8 тысяч лет до нашей эры. В истории человеческих цивилизаций наступил период сухопутных и морских сообщений и материальных связей между разными географическими цивилизациями. Это сопровождалось распространением семян и плодов одомашненных растений, так что порою было трудно определить родину культурного вида. В процессе становления и расширения ареалов высших растений определились ботанико-географические и генетические центры происхождения культурных растений. Одомашнивание растений в различных географических условиях сопровождалось такими естественными закономерностями эволюции, как мутации различного типа, полиплоидия при естественной гибридизации.

27 слайд Описание слайда:

Учение о центрах происхождения культурных растений Учение о центрах происхождения культурных растений сформировалось на основе идей Ч. Дарвина («Происхождение видов», 1859) о существовании географических центров происхождения биологических видов. В 1883 А. Декандоль опубликовал труд, в котором установил географические области начального происхождения главнейших культурных растений. Однако эти области были приурочены к целым континентам или к др. также достаточно обширным территориям. В течение полувека после выхода книги Декандоля познания в области происхождения культурных растений значительно расширились; вышли монографии, посвященные культурным растениям различных стран, а также отдельным растениям. Наиболее планомерно эту проблему разрабатывал в 1926—1939 Н. И. Вавилов. На основании материалов о мировых растительных ресурсах он выделял 7 основных географических центров происхождения культурных растений. Чарлз Дарвин Декандоль Альфонс Вавилов Н.И.

28 слайд Описание слайда:

Центры происхождения культурных растений географические центры генетического разнообразия культурных растений могут быть первичными (район изначального произрастания диких форм) и вторичными (в результате дальнейшего распространения культурных и полукультурных растений и последующей селекции).

29 слайд Описание слайда: 30 слайд Описание слайда:

Центр % от общего числа видов культурных растений Южноазиатский тропический центр 33 % Восточноазиатский центр 20 % Юго-Западноазиатский центр 4 % Средиземноморский центр 11 % Эфиопский центр (Абиссинский) 4 % Центральноамериканский центр 10 % Андийский (Южноамериканский) центр 8 %

31 слайд Описание слайда:

Некоторые растения введены в прошлом в культуру и вне этих основных центров, но число таких растений невелико. Если ранее считалось, что основные очаги древних земледельческих культур — широкие долины Тигра, Евфрата, Ганга, Нила и других крупных рек, то Вавилов показал, что почти все культурные растения появились в горных районах тропиков, субтропиков и умеренного пояса. Основные географические центры начального введения в культуру большинства возделываемых растений связаны не только с флористическим богатством, но и с древнейшими цивилизациями.

32 слайд Описание слайда:

Самостоятельная работа с учебником

33 слайд Описание слайда:

Название центра происхождения % от общего числа видов культурных растений Территория (где находится центр) Растения введенные в культуру

34 слайд Описание слайда:

Повторим изученное: Что такое селекция? Каковы генетические основы селекции организмов? Каковы методы и задачи селекции? Какое значение имеют знания о селекции организмов для человека? В чем особенность растений как объекта селекции? Что такое сорт растения? Какие методы применяют в селекции растений? Какие ученые внесли весомый вклад в развитие селекции растений?

35 слайд Описание слайда:

Домашнее задание: Выучить §32, §33, прочитать §34 Кроме параграфа выучить материал в тетради по этой теме Подготовить сообщения о достижениях селекционеров в селекции растений и животных.

Курс повышения квалификации

Курс повышения квалификации

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Номер материала: ДБ-784589

ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону N273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» педагогическая деятельность требует от педагога наличия системы специальных знаний в области обучения и воспитания детей с ОВЗ. Поэтому для всех педагогов является актуальным повышение квалификации по этому направлению!

Дистанционный курс «Обучающиеся с ОВЗ: Особенности организации учебной деятельности в соответствии с ФГОС» от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (72 часа).

Подать заявку на курс

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

infourok.ru

Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений

Количество просмотров публикации Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений - 390

Глава 41. Основы селœекции

  Н.И.Вавилов (1887 — 1943)
Селœекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В корне селœекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Размещено на реф.рфТеоретической основой селœекции является генетика.

Для успешного решения задач, стоящих перед селœекцией, академик Н.И.Вавилов особо выделял значение:

© изучения сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас культуры;

© влияния среды на развитие интересующих селœекционера признаков;

© изучения наследственной изменчивости;

© знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;

© особенностей селœекционного процесса для само- или перекрестноопылителœей;

© стратегии искусственного отбора.

Породы, сорта͵ штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определœенным условиям, в связи с этим в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Для успешной работы селœекционеру крайне важно сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всœего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов. Но с позиций лысенковщины, занявшей в то время руководящие позиции в биологической науке России и считавшей, что определяющую роль в создании новых форм играет окружающая среда, эта коллекция была не нужна. Работы по пополнению коллекции были прекращены.

Сегодня коллекция пополняется и является основой для работ по селœекции любой культуры.

Н.И.Вавилов установил центры происхождения культурных растений, где находится наибольшее видовое и сортовое многообразие культурных растений.

Таблица 10.

Центры происхождения культурных растений (по Н.И.Вавилову).

Центры происхождения Местоположение Культивируемые растения
1. Южноазиатский тро-пический   2. Восточноазиатский   3. Юго-Западноазиат-ский     4. Средиземноморский     5. Абиссинский     6. Центральноамериканский   7. Южноамериканский   Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань   Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия   Страны по берегам Средиземного моря   Абиссинское нагорье Африки   Южная Мексика     Западное побережье Южной Америки Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. Размещено на реф.рф(80% культурных растений) Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. Размещено на реф.рф(20% культурных растений) Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. Размещено на реф.рф(14% культурных растений) Капуста͵ сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений) Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник   Картофель, ананас, хинное дерево.  

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации, именно там наиболее ранняя культура земледелия, более долгое время проводится искусственный отбор и селœекция растений.

referatwork.ru

Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений.

Поиск Лекций

Центры происхождения культурных растений. Выдающийся вклад в развитие представлений о центрах происхождения культурных растений внесли Н. И. Вавилов и его сотрудники.

В результате многочисленных экспедиций, организованных Н. И. Вавиловым в самые отдаленные уголки планеты, где возникли древние земледельческие цивилизации, была собрана уникальная, самая крупная в мире коллекция разнообразных культурных растений. Именно она послужила фундаментом той огромной коллекции, которая ныне находится в Институте растениеводства им. Н. И. Вавилова (Санкт-Петербург) и активно служит интересам науки и практики.

Главные центры происхождения культурных растений и их одомашнивания

В настоящее время выделяют восемь главных центров происхождения культурных растений (см. табл.). Исследования показали, что родоначальником культурного риса стали два диких вида этого растения — азиатский и африканский. Из 20 диких видов ячменя (многолетних) был одомашнен лишь один вид — двурядный ячмень. Овес и рожь одомашнены значительно позднее, чем пшеница и ячмень. До этого они существовали как дикие растения, засорявшие посевы пшеницы.

О происхождении и систематическом положении современных культурных растений судят на основе сравнительно-морфологического, физиологического исследования, а также изучения структуры хромосом.

Районы одомашнивания животных. Районы одомашнивания животных, как можно судить на основании современных зоологических и археологических исследований, связаны с центрами происхождения культурных растений. По-видимому, в районах Индонезийско-Индокитайского центра впервые были одомашнены животные, не образующие крупных стад: собака, свинья, куры, гуси, утки.

В районах Передней Азии, как предполагают, впервые были одомашнены овцы, а в Малой Азии — козы. Предок крупного рогатого скота — тур — впервые одомашнен в ряде областей Евразии, предки домашней лошади — в степях Причерноморья. В районе американских центров происхождения растений были одомашнены такие животные, как лама, альпака, индейка.

Происхождение домашних животных. Одно из наиболее древних домашних животных — собака. До недавнего времени было много споров о происхождении собаки. Теперь установлено, что единственным предком домашней собаки был волк. Родоначальником крупного рогатого скота был первобытный бык — тур. Тур распространился в Евразии и Северной Африке, но постепенно был уничтожен человеком.

Предками домашней овцы были, по-видимому, дикие бараны — муфлоны, которые в свое время широко распространились в нагорьях юга Европы и Передней Азии. Многие исследователи предполагали, что предком домашней лошади послужила дикая лошадь Пржевальского. Однако после того, как было обнаружено различие в числе хромосом между домашней лошадью и лошадью Пржевальского, возможным предком домашних лошадей стали считать тарпана — дикую лошадь южнорусских степей, окончательно истребленную в конце XIX — начале XX в. Тарпан и лошадь Пржевальского произошли от какого-то общего предка.

Родоначальник домашней свиньи — дикий кабан распространен на огромной территории Евразии. Предком домашней кошки была африканская дикая кошка. Домашняя курица произошла от дикой красной курицы джунглей.

Таким образом, для каждого вида домашних животных или растений, несмотря на обилие пород и сортов, удается отыскать, как правило, одного дикого предка, который и был подвергнут одомашниванию.

Основные методы селекции: гибридизация и искусственный отбор. Основные достижения современной селекции культурных растений, домашних животных и микроорганизмов.

Селекция – это наука о выведении новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных, и штаммов микроорганизмов.

В основе селекции лежат генетические знания, а именно, о наследственности и изменчивости.

Специфическими методами селекции являются – гибридизация или скрещивание и отбор или селекция, которые используются также и в генетике. Таким образом, селекция – это прикладная генетика.

Исходным материалом для селекции могут быть виды живых существ, только вводимые в культуру, а также культурные живые существа, нуждающиеся в улучшении. Поиск исходного материала направляется учением, созданным Н. И. Вавиловым о центрах происхождения культурных растений, а также учением академика Д. К. Беляева о центрах одомашнивания животных.

Основными методами селекции являются гибридизация и отбор. Методы селекции различных групп определяются их биологическими особенностями.

Существуют две системы гибридизации – инбридинг и аутбридинг. Инбридинг – это система близкородственных скрещиваний типа брат – сестра, отец – дочь, мать – сын, двоюродные братья и сёстры. Эта система скрещиваний широко используется в селекции с древнейших времён. Яркий пример инбридинга - это самооплодотворение, в результате которого происходит слияние гамет, образованных одним и тем же организмом. В результате инбридинга в каждом новом поколении половина генов, бывшая в гетерозиготном состоянии, переходит в гомозиготное. При этом часто появляются особи гомозиготные по вредным генам с пониженной жизнеспособностью. Это явление получило название – инбредная депрессия.Инбредная депрессия особенно ярко проявляется в первых поколениях инбридинга. Затем она постепенно затухает, по мере того, как популяция освобождается от рецессивных генов. Скрещивание двух или нескольких стабильных инбредных линий широко применяется в селекции для получения эффектагетерозиса.

Гетерозис или гибридная сила –это свойство гибридов первого поколения превосходить по совокупности признаков лучшую из родительских форм. Этот эффект при половом размножении постепенно затухает во втором и третьем поколениях, но может быть сохранен при вегетативном размножении. Механизм гетерозиса остается до сих пор загадкой.

Кроме различных систем скрещивания существуют две системы отбора: индивидуальный и массовый. Массовый отбор базируется на внешних (фенотипических) показателях. Этот тип отбора, вследствие отсутствия прямой оценки наследственных свойств, приводит к медленным темпам селекции.

В отличие от массового отбора при индивидуальном отборе, прежде всего, учитываются свойства потомства отдельного живого существа, что увеличивает темп селекции в несколько раз. Однако этот подход применим далеко не во всех случаях.

Селекция растений.

Рекомендуемые страницы:

poisk-ru.ru

Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений с н. И. Вавилов (1887 1943) елекция

Подобный материал:
  • Сценарий интегрированного урока (биология информатика) в 9 классе «Задачи селекции., 256.33kb.
  • Вавилова Николая Ивановича [13(25). 11. 1887, Москва, 26 1943, Саратов]. Вавилов, 36.95kb.
  • Конкурс проводится в 4 этапа: школьный, районный (городской), республиканский заочный, 56.08kb.
  • Взаимодействие живых существ с внешней средой, 175.46kb.
  • Структурно-функциональные особенности запасных и защитных белков растений и их использование, 2418.56kb.
  • Н. И. Вавилов: "Жизнь коротка надо спешить" (рассматриваемые вопросы: малоизвестные, 67.52kb.
  • Производство и применение биологических средств защиты растений на основе энтомофагов,, 37.05kb.
  • На основе наблюдений природных явлений представление о том, что живые существа взаимодействует, 273.9kb.
  • Московский государственный университет им., 1162.52kb.
  • Московский государственный университет им., 1150.52kb.
Лекция 25. Основы селекции

Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений

С

Н.И.Вавилов

(1887 — 1943)елекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И.Вавилов особо выделял значение:

  1. Изучения сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас культуры;
  2. Влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
  3. Изучения наследственной изменчивости;
  4. Знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;
  5. Особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей;
  6. Стратегии искусственного отбора.
Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов. Но с позиций лысенковщины, занявшей в то время руководящие позиции в биологической науке России и считавшей, что определяющую роль в создании новых форм играет окружающая среда, эта коллекция была не нужна. Работы по пополнению коллекции были прекращены. В настоящее время коллекция пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

Н.И.Вавилов установил центры происхождения культурных растений, где находится наибольшее видовое и сортовое многообразие культурных растений.

Центры происхождения культурных растений (по Н.И.Вавилову).

Центры происхождения Местоположение Культивируемые растения
1. Южноазиатский тропический

2. Восточноазиатский

3. Юго-Западноазиат-ский

4. Средиземноморский

5. Абиссинский

6. Центральноамериканский

7. Южноамериканский

Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии

Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань

Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия

Страны по берегам Средиземного моря

Абиссинское нагорье Африки

Южная Мексика

Западное побережье Южной Америки

Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (80% культурных растений)

Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. (20% культурных растений)

Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений)

Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений)

Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго

Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник

Картофель, ананас, хинное дерево.

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации, именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводится искусственный отбор и селекция растений.

Основные методы селекции растений

Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

1. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

2. Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. У любой особи тысячи генов, и так как происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.

3. Инбридинг используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений, например, для получения чистых линий кукурузы. При этом подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса — жизненной силы, образуют початки более крупные, чем початки родительских форм. От них получают чистые линии — на протяжении ряда лет, производят принудительное самоопыление — срывают метелки с выбранных растений и, когда появляются рыльца пестиков, их опыляют пыльцой этого же растения. Изоляторами предохраняют соцветия от попадания чужой пыльцы. У гибридов многие рецессивные неблагоприятные гены при этом переходят в гомозиготное состояние, и это приводит к снижению их жизнеспособности, к депрессии. Затем скрещивают чистые линии между собой для получения гибридных семян, дающих эффект гетерозиса.

Э

Рис. 339. В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа чистые линии родительских форм.ффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии — тем больший эффект гетерозиса, и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30% (рис. 339).

Р ААbbCCdd x aaBBccDD F1 AaBbCcDd

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования: иногда гетерозиготное состояние по одному или нескольким генам дает гибриду превосходство над родительскими формами по массе и продуктивности.

Но начиная со второго поколения эффект гетерозиса затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Аа х Аа

АА 2Аа аа

4. Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Рассмотрим, как это практически выполняется при создании новых сортов пшеницы. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

5

Рис. 340. Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.

. Очень перспективен метод получения полиплоидов, у растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются аутополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становится тетраплоидными (рис. 340).

6. Отдаленная гибридизация — скрещивание растений, относящихся к разным видам. Но отдаленные гибр

Рис. 341. Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида.иды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не конъюгируют), и не образуются гаметы.

В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида в диплоидном наборе было 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные хромосомы не конъюгировали, гибрид был стерильным.

С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко удалось удвоить хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными.

Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), (рис. 341) пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

7. Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений, что использовал в своей работе еще И.В.Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

8. Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций, сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Многие методы селекции растений были предложены И.В.Мичуриным. С помощью метода ментора И.В.Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества; или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В.Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах, повышается их морозостойкость.

Основные методы селекции животных

Создание пород домашних животных началось вслед за их приручением и одомашниванием, которое началось 10-12 тыс. лет назад. Содержание в неволе снижает действие стабилизирующей формы естественного отбора. Различные формы искусственного отбора (сначала бессознательный, а затем методический) приводят к созданию всего многообразия пород домашних животных.

В селекции животных, по сравнению с селекцией растений, есть ряд особенностей. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой. Оценка качеств самцов, которые внешне у них не проявляются (яйценоскость, жирномолочность), оцениваются по потомству и родословной. Во-вторых, у них часто поздняя половозрелость, смена поколений происходит через несколько лет. В-третьих, потомство немногочисленное.

Основными методами селекции животных являются гибридизация и отбор. Различают те же методы скрещивания — близкородственное скрещивание, инбридинг, и неродственное — аутбридинг. Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии. Отбор у животных проводится по экстерьеру (определенным параметрам внешнего строения), т.к. именно он является критерием породы.

1. Внутрипородное разведение направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы. В племенных хозяйствах ведутся племенные книги, отражающие родословную, экстерьер и продуктивность животных за много поколений.

2. Межпородное скрещивание используют для создания новой породы. При этом часто проводят близкородственное скрещивание, родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, это помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами. Инбридинг сопровождается жестким постоянным отбором, обычно получают несколько линий, затем производят скрещивание разных линий.

Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней — украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами-производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены чистые линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, по выносливости — от украинских свиней.

3. Использование эффекта гетерозиса. Часто при межпородном скрещивании в первом поколении проявляется эффект гетерозиса, гетерозисные животные отличаются скороспелостью и повышенной мясной продуктивностью. Например, при скрещивании двух мясных пород кур получают гетерозисных бройлерных кур, при скрещивании беркширской и дюрокджерсейской пород свиней получают скороспелых свиней с большой массой и хорошим качеством мяса и сала.

4. Испытание по потомству проводят для подбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (молочность и жирномолочность быков, яйценоскость петухов). Для этого производителей-самцов скрещивают с несколькими самками, оценивают продуктивность и другие качества дочерей, сравнивая их с материнскими и со среднепородными.

5. Искусственное осеменение используют для получения потомства от лучших самцов производителей, тем более что половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота любое время.

6. С помощью гормональной суперовуляции и трансплантации у выдающихся коров можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других коров, эмбрионы так же хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.

7. Отдаленная гибридизация, межвидовое скрещивание, известно с древних времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом — мула, который отличается выносливостью и долгожительством. Но иногда гаметогенез у отдаленных гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары, могут пастись высоко в горах, а, как мериносы, дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного крупного рогатого скота с яками и зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид — бестер, хорька и норки — хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасем.

Селекция микроорганизмов. Биотехнология

Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Но и здесь есть свои особенности. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении. Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), но очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.

В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов. С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.

Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы. В настоящее время разработаны методы получения марганца, меди, хрома при разработке отвалов старых рудников с помощью бактерий, где обычные методы добычи экономически невыгодны.

Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

Генная инженерия

М

Рис. 342. Образование рекомбинантных плазмид.етоды основаны на выделении нужного гена из генома одного организма и введении его в геном другого организма. «Вырезании» генов проводят с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов — рестриктаз, затем ген вшивают в вектор — плазмиду, с помощью которого ген вводится в бактерию (рис. 342). Вшивание осуществляется с помощью другой группы ферментов — лигаз. Причем вектор должен содержать все необходимое для управления работой этого гена — промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор. Кроме того, вектор должен содержать маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток. Затем вектор вводится в бактерию, и на последнем этапе отбираются те бактерии, в которых введенные гены успешно работают.

Излюбленный объект генных инженеров — кишечная палочка, бактерия, живущая в кишечнике человека. Именно с ее помощью получают гормон роста — соматотропин, гормон инсулин, который раньше получали из поджелудочных желез коров и свиней, белок интерферон, помогающий справиться с вирусной инфекцией.

Второй путь — синтез гена искусственным путем. Для этого используются иРНК, с помощью фермента обратная транскриптаза на иРНК синтезируется ДНК.

Методы хромосомной инженерии.

Одна группа методов основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков, или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую. На этом основаны методы получения замещенных и дополненных линий, с помощью которых в растениях собираются признаки, приближающие к созданию «идеального сорта».

Очень перспективен метод гаплоидов, основанный на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Например, выращивают из пыльцевых зерен кукурузы гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом, затем хромосомы удваивают и получают диплоидные (10 пар хромосом), полностью гомозиготные растения всего за 2 — 3 года вместо 6 — 8 летнего инбридинга. Сюда же можно отнести и получение полиплоидных растений в результате кратного увеличения хромосом.

Методы клеточной инженерии.

Выращивание клеточных культур. Метод связан с культивированием отдельных клеток в питательных средах, где они образуют клеточные культуры. Оказалось, что клетки растений и животных, помещенных в питательную среду, содержащую все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться. Клетки растений обладают еще и свойством тотипотентности, то есть при определенных условиях они способны сформировать полноценное растение. Это дает возможность с помощью клеточных культур получать ценные вещества. Например, культура клеток женьшеня нарабатывает биологически активные вещества. С другой стороны, можно размножить эти растения в пробирках, помещая клетки в определенные питательные среды. Так можно размножать редкие и ценные растения. Это позволяет создавать безвирусные сорта картофеля и других растений.

Гибридизация клеток. Например, разработана методика гибридизации протопластов соматических клеток. Удаляются клеточные оболочки и сливаются протопласты клеток организмов, относящихся к разным видам — картофеля и томата, яблони и вишни. Перспективно создание гибридом, при котором осуществляется гибридизация различных клеток. Например, лимфоциты, образующие антитела, гибридизируются с раковыми клетками. В результате гибридомы нарабатывают антитела, как лимфоциты, и «бессмертны», как раковые клетки. Следовательно, они обладают возможностью неограниченного размножения в культуре.

Клонирование. Интересен метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки. Таким способом возможно клонирование животных, получение генетических копий от одного организма. В настоящее время получены клонированные лягушки, получены первые результаты клонирования млекопитающих.

Создание химерных животных. Возможно слияние эмбрионов на ранних стадиях, таким способом были получены химерные мыши при слиянии эмбрионов белых и черных мышей, химерное животное овца-коза.

geum.ru


Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта