45 основные достижения современной селекции. Достижения в области селекции растений
| Обратная связь | Некоторые из штаммов галобактерий с успехом применяют для удаления мазута с песчаных пляжей. Получены также генно-инженерные штаммы, способные расщеплять октан, камфору, нафталин, ксилол, эффективно утилизировать сырую нефть. Для извлечения металлов из сточных вод могут широко использоваться штаммы Citrobacter, Zoogloea, способные накапливать уран, медь, кобальт.
Получены высокоэффективные штаммы Pseudomonas и термофильной бактерии Sulfolobus для удаления серы из угля; это одна из сложнейших экологических проблем; так как при сжигании угля происходит сильное загрязнение окружающей среды серой. 5) Биотехнология. Биотехнология — это производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов. Возможности биотехнологии необычайно велики благодаря тому, что ее методы выгоднее обычных: они используются при оптимальных условиях (температуре и давлении), более производительны, экологически чисты и не требуют химических реактивов, отравляющих среду и др. Человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых организмов, чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе. Поэтому не случайно главной задачей селекционеров в наше время стало решение проблемы создания новых форм растений, животных и микроорганизмов, хорошо приспособленных к индустриальным способам производства, устойчиво переносящих неблагоприятные условия, эффективно использующих солнечную энергию и, что особенно важно, позволяющих получать биологически чистую продукцию без чрезмерного загрязнения окружающей среды. Принципиально новыми подходами к решению этой фундаментальной проблемы является использование в селекции генной и клеточной инженерии. Генная (генетическая) инженерия — раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых молекул ДНК, способных размножаться в клетке-хозяине и осуществлять контроль за синтезом необходимых метаболитов клетки. Возникнув на стыке химии нуклеиновых кислот и генетики микроорганизмов, генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, вставкой выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств. Для осуществления переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в другой, часто очень далекий по своему происхождению, необходимо выполнить несколько сложных операций:
· Выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов; · Соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды; · Введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина; · Копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы. Клонированные гены путем микроинъекции вводят в яйцеклетку млекопитающих или протопласты растений (изолированные клетки, лишенные клеточной стенки) и из них выращивают целых животных или растения, в геном которых встроены (интегрированы) клонированные гены. Растения и животные, геном которых изменен путем генноинженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных. Генети́чески-модифици́рованный организм (ГМО) — организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетические изменения, как правило, производятся в научных или хозяйственных целях. Генетическая модификация отличается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, характерного для естественного и искусственного мутационного процесса.(ГМИ – Генно-модифицированные источники)
Уже получены трансгенные мыши, кролики, свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека, а также трансгенные растения с генами других, неродственных видов. Трансгенные организмы свидетельствуют о больших возможностях генной инженерии как прикладной ветви молекулярной генетики. Например, в последние годы получено новое поколение трансгенных растений, для которых характерны такие ценные признаки, как устойчивость к гербицидам, к насекомым и др. Трансгенные растения в 1999 г. занимали в мире площадь, равную 48,2 млн. га.
Есть все основания предполагать, что уже в ближайшем будущем будет решена проблема направленного изменения наследственности высших растений, что приведет к революции в сельском хозяйстве. В первую очередь речь идет о создании симбиоза между злаками и азотфиксирующими клубеньковыми бактериями, а это решит проблему азотных удобрений. Имеются уже доказательства того, что свободноживущие азотфиксирующие бактерии способны ассоциировать с корнями злаков, давая возможность растению-хозяину получать некоторое количество азота в результате бактериальной азотфиксации. Теперь генетически нужно добиться, чтобы азотфиксирующие бактерии более эффективно присоединялись к корням злаков, что способствовало бы их более полезной и успешной ассоциации (симбиозу). Разрабатывается метод переноса в определенные растения более эффективных ферментных систем метаболического пути фиксации атмосферного углерода (темновой фазы фотосинтеза), что позволит повысить скорость фиксации углекислого газа и, как следствие, продуктивность фотосинтеза культурных растений. Самым важным шагом к победе не только над генетическими болезнями, но и над старостью будет разработка методов генотерапии, безопасных для клетки. Тогда у врачей появится возможность заменять в организме пожилых людей поврежденные в результате мутаций гены на нормальные. На сегодняшний день методы генной инженерии позволили осуществить синтез в промышленных количествах таких гормонов, как инсулин, интерферон и соматотропин (гормон роста), которые необходимы для лечения ряда генетических болезней человека — сахарного диабета, некоторых видов злокачественных образований, карликовости,
С помощью генетических методов были получены также штаммы микроорганизмов (Ashbya gossypii, Pseudomonas denitrificans и др.), которые производят в десятки тысяч раз больше витаминов (С, В3, В13, и др.), чем исходные формы. В основе клеточной инженерии лежит использование методов культивирования изолированных клеток и тканей на искусственной питательной среде в регулируемых условиях. Это стало возможным благодаря способности растительных клеток в результате регенерации формировать целое растение из единичной клетки. Условия регенерации разработаны для многих культурных растений — картофеля, пшеницы, ячменя, кукурузы, томатов и др. Работа с этими объектами делает возможным использование в селекции нетрадиционных методов клеточной инженерии — соматической гибридизации, гаплоидии, клеточной селекции, преодоления нескрещиваемости в культуре и др. Соматическая гибридизация — это слияние двух различных клеток в культуре тканей. Сливаться могут разные виды клеток одного организма и клетки разных, иногда очень далеких видов, например, мыши и крысы, кошки и собаки, человека и мыши, Культивирование клеток растений стало возможным, когда научились с помощью ферментов избавляться от толстой клеточной стенки и получать изолированный протопласт, который можно культивировать так же, как и клетки животных. Кроме того, можно заставить слиться с протопластом других видов растений и получить в соответствующих условиях новые гибриды. Протопласт является также идеальным реципиентом для чужеродной ДНК, что дает возможность образования генетически модифицированных растений. Из протопластов многих растений в подходящих условиях формируются полноценные организмы, которые можно пересадить в землю и далее размножать обычным способом. Таким путем получают гибриды между растениями, которые иначе не скрещиваются, освобождаются от вирусов или, наоборот, вводят в растения иные гены. У растений-регенерантов выявлен широкий спектр мутаций как по качественным, так и по количественным признакам. Для проведения направленной селекции мутантов в культуре создается селективный фон, позволяющий отобрать клетки с нужными качествами. Именно этот тип клеточной селекции обеспечивает возможность повышения приспособленности генотипов, т. е. в культуре возможна селекция на устойчивость к патогенам, гербицидам, засолению почв, высокой или низкой их кислотности, засухе и т, п. Общий принцип отбора растительных клеток в культуре на питательной среде заключается в том, что признак растения, по которому ведется отбор, как правило, должен проявляться на клеточном уровне. Например, если в культуру растительных клеток добавить токсичные аналоги аминокислот, то будут размножаться только те мутанты, у которых собственный синтез этих аминокислот выше обычного. Так удалось получить клетки, а из них растения моркови, синтезирующие в 20 раз больше метионина, в 30 раз — триптофана, в 5 раз — лизина. Проведение такой селекции на целых растениях потребовало бы огромной работы в течение многих десятков лет. Очень важное направление клеточной инженерии связано с ранними стадиями эмбриогенеза. Например, оплодотворение яйцеклеток в пробирке уже сейчас позволяет преодолевать некоторые распространенные формы бесплодия у человека. У сельскохозяйственных животных с помощью инъекции гормонов удается получить от одной коровы-рекордистки десятки яйцеклеток, оплодотворить их в пробирке спермой породистого быка, а затем имплантировать в матку других коров; в результате один ценный экземпляр дает в 10 раз больше потомства, чем это было возможно обычным путем. Культуру растительных клеток выгодно использовать для быстрого размножения медленно растущих растений — женьшеня, маслинной пальмы, малины, персиков и др. Так, при обычном разведении куст малины дает не более 50 отростков в год, а с помощью культуры клеток можно получить более 50 тыс. растений. При таком разведении иногда вырастают растения более продуктивные, чем исходный сорт. Так были выведены новые ценные сорта картофеля, грейпфрута и т. д. Достижения Уже многие годы для решения проблемы загрязнения окружающей среды используются биологические методы, разработанные биотехнологами. Так, бактерии родов Rhodococcus и Nocardia с успехом применяют для эмульгирования и сорбции углеводородов нефти из водной среды. Они способны разделять водную и нефтяную фазы, концентрировать нефть, очищать сточные воды от примесей нефти. Ассимилируя углеводороды нефти, такие микроорганизмы преобразуют их в белки, витамины группы В и каротины. Если в питательную среду из нефтяных фракций добавить азотистые вещества с минеральными солями, то процесс образования белков пойдет необычайно интенсивно. Практически с каждой тонны углеводородов таким путем можно получить до тонны белков. Это означает, что менее одного процента обрабатываемой теперь сырой нефти хватило бы для возмещения недостатка в белках на всей планете. Биотехнология проникает в тяжелую промышленность, где микроорганизмы используются для добычи, превращения и переработки природных ископаемых. Уже в древности первые металлурги получали железо из болотных руд, производимых железобактериями, которые способны концентрировать железо. Теперь разработаны способы бактериальной концентрации ряда других ценных металлов — марганца, цинка, меди, хрома и др. Эти методы используются для разработки отвалов старых рудников и бедных месторождений, где традиционные методы добычи экономически невыгодны. Биотехнология решает не только конкретные задачи науки и производства. У нее есть более глобальная методологическая задача — она расширяет и ускоряет масштабы воздействий человека на живую природу и способствует адаптации живых систем к условиям существования человека, т. е. к ноосфере. Биотехнология, таким образом, выступает в роли мощного фактора антропогенной адаптивной эволюции. У биотехнологии, генетической и клеточной инженерии многообещающие перспективы. Со временем человек будет внедрять нужные гены в клетки растений, животных и человека, что позволит постепенно избавиться от многих наследственных болезней, заставит клетки синтезировать необходимые лекарства и биологически активные соединения, а затем — непосредственно белки и незаменимые аминокислоты, употребляемые в пищу. Используя методы, уже освоенные природой, биотехнологи надеются получать с помощью фотосинтеза водород — самое экологически чистое топливо будущего, а также превращать в аммиак атмосферный азот при обычных условиях и т. д.
Источники: ru.wikipedia.org http://www.studfiles.ru http://www.notforpeople.ru
| |
pdnr.ru
|
Поиск Лекций
Селекция растений. Прорыв в селекции предполагается осуществить в создании сортов, устойчивых к неблагоприятным условиям: засухе, низким температурам, повышенной кислотности почв и болезням. По замыслу, новые сорта будут отвечать уровню мировой селекции, а может и превосходить их. Создание засухоустойчивых сортов. Засуха - это бедствие, которое периодически охватывает обширные земледельческие районы нашей страны, где выращивают злаковые культуры. Это Поволжье, Урал, Западная Сибирь, степи центрального Черноземья. Проблема заключается в том, что гены засухоустойчивости и высокой продуктивности редко совмещаются у одного и того же сорта. В нашей стране выведены уникальные сорта яровой пшеницы - Эритроспермум 841 и Саратовская 46, озимой пшеницы - Одесская 26, ярового ячменя Южный. Гены засухоустойчивости несут и многие сорта проса, ячменя, гороха. Однако такие сорта обладают, как правило, невысокой урожайностью. Ввести гены засухоустойчивости в высокоурожайные сорта растений - задача долгой и кропотливой селекционной работы. Начало ей положено в Институте сельского хозяйства Юго-востока, где создана модель засухоустойчивого сорта яровой пшеницы, обладающая физиологическими особенностями высокоурожайного растения. Сочетание морозостойкости и продуктивности сортов.
Создание сорта пшеницы Безостая - 1. Сорт озимой пшеницы Безостая - 1, выведенный советским селекционером П. П. Лукьяненко путем многоступенчатой гибридизации, комбинирует в себе ценные наследственные качества ряда сортов и форм пшеницы. От аргентинской яровой пшеницы Клейн - 33 Безостая - 1 унаследовала низкорослость, скороспелость, устойчивость к ржавчине; от сорта Лютесценс - 17 - озимость. Принцип выведения сорта Безостая - 1 заключается в умелом подборе для скрещивания соответствующих требованиям исходных сортов и в отборе среди расщепляющего потомства F2 и F3 наиболее ценных линий, которых оказалось не более 5-10 % от общего количества проверенных. В Безостой - 1 сосредоточен ценнейший набор генов, который будет долго использоваться при создании новых сортов.
Достижения в селекции животных. К настоящему времени в нашей стране выведены 12 пород крупнорогатого скота, 16 пород свиней, 32 породы овец, 12 пород лошадей, 7 пород птиц. Одна из известнейших пород кур - орловская. Она получена в результате скрещивания малайских бойцовых и местных бородатых кур, получилась весьма удачной. Мускулистые, с красивой осанкой, орловские имеют разную окраску: белую, черную, полосатую, ситцевую и махагоновую (цвета красного дерева). Главное их достоинство - способность хорошо переносить дождливую погоду и сильные морозы. Яйца довольно крупные, но несутся они не очень часто (160 яиц в год). Правда, английским селекционерам удалось повысить эту цифру до 200. А мировой рекорд для этой породы - 366 яиц в год. Полосатые плимутроки. Они родом из Америки, где были выведены в середине прошлого столетия. Вкусное мясо и приличная яйценоскость, крепость и выносливость стали причиной их широкого распространения. Правда, есть у них недостаток: цыплята долго не оперяются. Поэтому в послевоенные годы стали популярны выведенные от плимутроков амроксы. Они несколько крупнее, приносят больше яиц, а главное - их цыплята оперяются в пятинедельный срок.
При скрещивании яков и домашних коров получаются гибриды, но самцы бесплодны. А вот зебу и домашние коровы прекрасно скрещиваются и дают богатый материал для селекции - так удалось создать знаменитую породу коров Санта-Гертруда, которая сочетает высокую мясную продуктивность домашних коров и повышенную жирность молока зебу. Кроме того, подобно зебу, коровы породы Санта-Гертруда не страдают болезнями, вызываемыми паразитами. Основные направления в селекции крупного рогатого скота - это увеличение массы тела для мясных пород и увеличение выработки молока для молочных, а также скороспелость и быстрый рост потомства. Не мене важны и чисто эстетические особенности: однотонная бурая окраска шерсти сменилась разнообразием черных, палевых, рыжих, коричневых, серых, пятнистых расцветок. Рекорды молочной продуктивности - у коров джерсейской и голштинфризской пород. Так, от коров голштинфризской породы надаивают в год до 25000 кг молока. Одна корова-рекордистка дала в сутки 104 кг молока, а её соплеменница - 47 кг.
Самая распространенная порода коров в нашей стране - черно-пестрая, которая происходит от голландских племенных коров. Это порода мясно-молочного направления. На втором месте по распространенности в России - коровы симментальской породы, затем следует красная степная и холмогорская, старинная отечественная порода молочного направления. Всего же в России разводят более 40 пород КРС.
|
|
В нашей стране длительным отбором в условиях суровых зим созданы самые морозостойкие в мире сорта озимой пшеницы: Ульяновка, Лютесценс 329, Алабасская. Потенциал их урожайности невысок, но они выдерживают отрицательные температуры на 2-3 градуса ниже, чем лучшие высокопродуктивные сорта, и служат бесценным материалом в селекции на морозостойкость.
poisk-ru.ru
Достижения современной селекции - часть 2
В животноводстве
Благодаря работам советских селекционеров в животноводстве выведены ценные высокопродуктивные породы крупного рогатого скота - костромская, казахская белоголовая; овец - асканийская, красноярская, казахский архаромеринос и др. С помощью селекции получены каракульские овцы, дающие шкурки различной окраски. В птицеводстве созданы линии, используемые для получения скороспелых гибридов мясного (бройлеры) и яичного направлений. Усиливаются работы по селекции новых видов и пород животных, отвечающих требованиям индустриальных технологий животноводства. Совершенствуются племенные и продуктивные качества скота и птицы.
2. Достижения отечественных селекционеров
Сорт озимой пшеницы Бестужая 1 (интенсивного роста), выведенный П.П. Лукьяненко с сотрудниками Краснодарского института сельского хозяйства (методом гибридизации географически отдаленных форм и индивидуального отбора). Урожайность его в производственных условиях 40-50 ц с 1 га. Новые перспективные сорта Лукьяненко – Аврора и Кавказ – еще более продуктивны – 55-70 ц с 1 га. У распространенных сортов В.Н. Ремесло – Мироновская 808, Мироновская Юбилейная, Ильичевка – урожайность на сортоучастках превышает 100 ц с 1 га.
Из сортов яровой пшеницы наибольшую площадь – 26 млн. га – в 1974 г. (около 60% посевов культуры) занимали засухоустойчивые зерна сорта Саратовская 29, Саратовская 210, Саратовская 38 и др. Селекции НИИСХ Юго-Востока (А.П. Шехурдин, В.Н. Мамонтова) известны работы Цицина по отдаленной гибридизации злаков. Им впервые в мире получены пшенично-пырейные гибриды, многолетняя и зернокормовая пшеница. В селекции пшеницы особое внимание уделяется созданию высокоурожайных короткостебельных с комплексом полезных признаков сортов озимой и яровой пшеницы для условий орошаемого земледелия, гибридной пшеницы высокобелковых ржано-пшеничных амридиплоидов (тритикуле).
Достигнуты успехи и в селекции кукурузы. Созданы и районированы на больших площадях высокоурожайные гибриды. Буковинский 303 ТВ. Многие из них в полевых условиях дают 120-150 ц с 1 га зерна. М.Ш. Ходжиновым получены высоколизиновые гибриды (Краснодарский 303 ВЛ, Кубанский 4 ВЛ и др.)
4. Селекция института «Элита»
Научно-исследовательский ордена Трудового Красного знамени институт сельского хозяйства Юго-Востока организован в 1910 г.
В сеть института входит четыре опытных станции, государственное опытно-конструкторское бюро и девять опытно-производственных хозяйств. Институт располагает земельными угодьями площадью 110 тыс. га, на которых апробируются адаптивные системы земледелия, новые технологии возделывания и производятся семена высших репродукций районированных и новых сортов полевых культур селекции НИИСХ Юго-Востока в объеме более 50 тыс. тонн ежегодно.
В штате института – 327 человек. Научных сотрудников – 161, из них докторов наук – 13, кандидатов наук – 53.
Основные направления деятельности
1. Теоретические исследования по физиологии, генетике и биохимии засухо-, жаро- и морозоустойчивости полевых культур, генетике репродуктивных систем растений.
2. Усовершенствование биотехнологических методов селекции растений.
3. Селекция полевых культур, сочетающих высокую продуктивность, устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам и качество зерна.
4. Разработка научных основ адаптивно-ландшафтного земледелия и систем рационального использования почвенного плодородия.
5. Разработка низкозатратных, влагосберегающих и экологически безопасных технологий возделывания полевых культур, технических средств и систем защиты растений.
6. Улучшение пород сельскохозяйственных животных, адаптированных к суровым условиям юго-восточного региона России.
Результаты работы
В области фундаментальных исследований:
- изучены закономерности адаптивности растений;
- разработаны методы создания засухоустойчивых сортов полевых культур;
- предложены методы использования клеточных технологий в селекции и семеноводстве;
- созданы наборы анеуплодных и изогенных линий пшеницы, осуществлен перенос в пшеницу ценных чужеродных генов, изучены эффекты генов;
- разработаны модели засухоустойчивых сортов пшеницы, дан физиологический анализ продукционного процесса в посевах пшеницы, усовершенствованы методы оценки сортов на потенциальную продуктивность и устойчивость к стрессорам в полевых условиях.
В области селекции:
Селекционерам института и опытных станций создано 315 сортов. На 200 год в Российский Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, включено 103 сорта и гибрида, которые возделываются на десятках миллионов гектаров:
Озимая мягкая пшеница – Ершовская 10, Саратовская 90, Смуглянка, Саратовская остистая;
Яровая мягкая пшеница – Альбидум 188, Альбидум 28, Альбидум 29, Белянка, Ершовская 32, Л-503, Л-505, Прохоровка, Самсар, Саратовская 29,39,42,55,46,58,60,62,64,66, Юго-Восточная 2;
Яровая твердая пшеница – Валентина, Краснокутка 6,10, Людмила, Саратовская 57,59, Саратовская золотистая, Ник;
Озимая рожь – Саратовская 4,5,6,7, Саратовская крупнозерная;
Яровой ячмень – Нутанс 108,553,642;
Просо – Ильиновское, Саратовское 3,6,8,10;
Нут – краснокутский 28,36,123,195, Юбилейный, Заволжский;
Соя – Соер 1,3,4
Кукуруза – Белозерный 1МВ, Белозерка М, Мова и мн. др.
Подсолнечник – Саратовский 82,85, Скороспелый, Скороспелый 87, Степной 81, Юбилейный 75, ЮВС 2,3;
Сорго зерновое, Сорго сахарное, Люцерна, Эспарцет, Житняк и др.
В области животноводства:
Созданы заводские типы и линии овец цигайской и ставропольской пород, приспособленные к суровым условиям юго-востока. Ведутся исследования по улучшению генетической структуры стад крупного рогатого скота и свиней.
5. Связь селекции с генетикой
Теоретической основой селекции является генетика - наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Она изучает закономерности наследования признаков и свойств родительских форм, разрабатывает методы и приемы управления наследственностью. Применяя их на практике при выведении новых сортов растений и пород животных, человек получает нужные формы организмов, а также управляет их индивидуальным развитием - онтогенезом.
Основы современной генетики заложил чешский ученый Г. Мендель, который в 1865 году установил принцип дискретности, или прерывности, наследовании признаков и свойств организмов. В опытах с горохом исследователь показал, что признаки родительских растений при скрещивании не уничтожаются и не смешиваются а передаются потомству либо в форме, характерной для одного из родителей, либо в промежуточной форме, вновь проявляясь в последующих поколениях в определенных количественных соотношениях. Его опыты доказали также, что существуют материальные носители наследственности, в последствии названные генами. Они особые для каждого организма.
В начале двадцатого века американский биолог Т.Х. Морган обосновал хромосомную теорию наследственности, согласно которой
наследственные признаки определяются хромосомами - органоидами ядра всех клеток организма. Ученый доказал, что гены расположены среди хромосом линейно и что гены одной хромосомы сцеплены между собой. Признак обычно определяется парой хромосом. При образовании половых клеток парные хромосомы расходятся. Полный их набор восстанавливается в оплодотворенной клетке. Таким образом, новый организм получает хромосомы от обоих родителей, а с ними наследует те или иные признаки.
В двадцатых годах возникли и стали развиваться мутационная и популяционная генетики. Популяционная генетика это область генетики, которая изучает основные факторы эволюции - наследственность, изменчивость и отбор - в конкретных условиях внешней среды, популяции. Основателем этого направления был советский ученый С.С. Четвериков. Мутационную генетику мы рассмотрим параллельно с мутагенезом.
В 30-е годы генетик Н.К. Кольцов предположил, что хромосомы - это гигантские молекулы, предвосхитив тем самым появление нового направления в науке - молекулярной генетики.
Позднее было доказано, что хромосомы состоят из белка и молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В молекулах ДНК и заложена наследственная информация, программа синтеза белков, являющихся основой жизни на Земле.
Современная генетика развивается всесторонне. В ней много направлений. Выделяют генетику микроорганизмов, растений, животных и человека. Генетика тесно связана с другими биологическими науками - эволюционным учением, молекулярной биологией, биохимией. Она является теоретической основой селекции. На основе генетических исследований были разработаны методы получения гибридов кукурузы, подсолнечника, сахарной свеклы, огурца, а также гибридов и помесей животных, обладающих вследствие гетерозиса (гетерозис- это ускорение роста, увеличение размеров, повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими организмами) повышенной продуктивностью.
mirznanii.com
Достижения селекции
Вертьянов С. Ю.
Работы И. В. Мичурина (1855—1935)
Методы отдаленной гибридизации нашли наибольшее применение в селекции растений. Их широко использовал известный русский селекционер И. В. Мичурин. Для преодоления нескрещиваемости селекционер разработал специальные приемы.
Метод посредника
Нескрещиваемость двух видов Мичурин преодолевал с помощью третьего вида (посредника). Так, для скрещивания монгольского миндаля и культурного персика, Мичурин в качестве посредника использовал полудикий персик Давида. Сначала миндаль скрещивался с персиком Давида, а затем гибрид — с культурными сортами персика. Полученные сорта персика успешно плодоносят в средней полосе России.
Метод ментора
Для управления доминированием тех или иных признаков родителей гибриды прививались на ту родительскую форму, признаки которой желательно было развить. Родительское растение таким образом исполняло роль воспитателя, или ментора. Методом ментора был выведен гибрид американской яблони "бельфлер" и китайской яблони из Сибири — сорт "бельфлер-китайка". Скрещивание с воспитанием позволило вывести сорт груши "бере зимняя Мичурина". Исходными особями послужили уссурийская груша и южный сорт груши "бере рояль".
Мичурин получил гибриды вишни и черемухи, терна и сливы, яблони и груши, ежевики и малины, рябины и боярышника, персика и абрикоса, тыквы и дыни, дыни и арбуза. Большинство сортов Мичурина — сложные гетерозиготы. Для сохранения уникальных качеств их можно размножать только весьма непростым вегетативным путем: отводками и прививками. По этой причине сорта Мичурина не получили широкого распространения. Значение его работ было преувеличено; как пережитки минувшей эпохи звучат сегодня и мичуринские лозунги о том, что мы не можем ждать от природы милостей, а должны сами взять у нее все, что нам нужно.
Достижения селекции
За последнее столетие селекционеры добились поразительных успехов. Урожайность зерновых повысилась в 10 раз. В развитых странах получают до 100 ц/га пшеницы, риса, кукурузы. Новые сорта картофеля дают почти 1 000 ц/га — это в четыре раза выше урожая прежних сортов. Успехи наблюдаются и в селекции других культур.
Путем гибридизации географически отдаленных форм и отбора академик П. П. Лукьяненко получил высокопродуктивные сорта кубанской пшеницы "безостая 1", "аврора", "кавказ". Академик В. Н. Ремесло вывел замечательные морозоустойчивые сорта озимой пшеницы "мироновская 808", "юбилейная 50", "харьковская 63". В разных регионах России (в Сибири, Поволжье) и за рубежом широко используются сорта яровой пшеницы, полученные А. П. Шехурдиным и В. Н. Мамонтовой: "саратовская 29", "саратовская 36", "саратовская 210". Саратовские сорта занимают более половины посевных площадей яровой пшеницы. "Саратовская 29" обладает прекрасными технологическими свойствами и служит стандартом хлебопекарных качеств.
Академик В. С. Пустовойт на Кубани получил сорт подсолнечника, содержащий в семенах до 50—52 % масла.
Серьезная проблема связана с сохранением культурных форм: возделывание лишь отдельных сортов резко сокращает генофонд, снижает приспосабливаемость. При изменении климата или по другим причинам сорт может исчезнуть. При селекции высокомасличных сортов подсолнечника на Кубани оказались отобранными особи с тенденцией к позднему созреванию. Эта тенденция стала развиваться, подсолнечник созревал все позже и, наконец, перестал вызревать до дождей, начал гнить на полях. Восстановить культурные сорта оказалось делом не легким: к тому времени сорта В. С. Пустовойта сменили по всему миру все другие сорта подсолнечника.
Значительный вклад в селекцию новых пород животных внес отечественный селекционер М. Ф. Иванов. Им была выведена одна из самых продуктивных в мире пород шерстно-мясных тонкорунных овец — "асканийский рамбулье", высокопродуктивная порода свиней "украинская степная белая", мясомолочная "костромская" порода коров. Для получения "асканийского рамбулье" были скрещены лучшие представители украинских мериносов с "американскими рамбулье". В результате девятилетней селекционной работы по скрещиванию привезенного из Англии выдающегося производителя "крупной белой" породы с лучшими местными породами была получена порода "украинская степная белая", которая по весу, скороспелости, плодовитости и качеству продукции не уступает "крупной белой", но прекрасно переносит местные условия.
Гибридизация с дикими видами придает культурным формам устойчивость к условиям среды и невосприимчивость к болезням. Гибрид тонкорунных и грубошерстных овец с диким бараном архаром — архаромеринос — может использовать высокогорные пастбища, недоступные обычным овцам. Проведена гибридизация яка с крупным рогатым скотом. В результате успешного применения гетерозиса выводят бройлерных цыплят. Межродовый гибрид белуги со стерлядью — бестер — неприхотлив и может выращиваться в непроточных водоемах.
Селекция микроорганизмов направлена на создание генетических линий (штаммов), обеспечивающих максимальную производительность полезных веществ. Продукты жизнедеятельности бактерий и одноклеточных эукариот (водорослей, дрожжей и плесневых грибов) находят применение в различных областях промышленности и медицины. На деятельности микроорганизмов основано брожение теста, получение большинства молочных продуктов, квасов, виноделие, пивоварение, квашение капусты, кормовых добавок, а также производство лекарств и биологически активных соединений.
С целью увеличения эффективности селекции диапазон наследственной изменчивости исходных организмов иногда удается расширить с помощью мутагенеза. У бактерий набор хромосом гаплоидный, поэтому каждая мутация проявляется в фенотипе уже в первом поколении, облегчая отбор. Большая скорость размножения позволяет быстро получить значительное потомство. Полученные штаммы подвергают многократному отбору с пересевом на питательные среды и контролем на образование требуемого продукта.
Использование данной технологии позволяет получать штаммы значительно более продуктивные, чем природные формы. Так, получены плесневые грибы, продуцирующие в тысячи раз больше антибиотика, чем исходные формы. Новые штаммы микроорганизмов синтезируют в необходимых для человечества количествах витамины В1, В12, которые неспособны вырабатывать организмы животных и человека.
Вопросы учителя
1. Какие приемы селекции применял Мичурин?
2. Приведите примеры достижений селекционеров.
3. Чем опасно возделывание лишь отдельных сортов?
4. Чем полезны для человека микроорганизмы?
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.portal-slovo.ru/
www.coolreferat.com
45 основные достижения современной селекции
Достижения и основные направления современной селекции
За последнее столетие селекционеры добились поразительных успехов. Урожайность зерновых повысилась в 10 раз. В развитых странах получают до 100 ц/га пшеницы, риса, кукурузы. Новые сорта картофеля дают почти 1 000 ц/га — это в четыре раза выше урожая прежних сортов. Успехи наблюдаются и в селекции других культур.
Путем гибридизации географически отдаленных форм и отбора академик П. П. Лукьяненко получил высокопродуктивные сорта кубанской пшеницы "безостая 1", "аврора", "кавказ". Академик В. Н. Ремесло вывел замечательные морозоустойчивые сорта озимой пшеницы "мироновская 808", "юбилейная 50", "харьковская 63". В разных регионах России (в Сибири, Поволжье) и за рубежом широко используются сорта яровой пшеницы, полученные А. П. Шехурдиным и В. Н. Мамонтовой: "саратовская 29", "саратовская 36", "саратовская 210". Саратовские сорта занимают более половины посевных площадей яровой пшеницы. "Саратовская 29" обладает прекрасными технологическими свойствами и служит стандартом хлебопекарных качеств.
Академик В. С. Пустовойт на Кубани получил сорт подсолнечника, содержащий в семенах до 50—52 % масла.
Серьезная проблема связана с сохранением культурных форм: возделывание лишь отдельных сортов резко сокращает генофонд, снижает приспосабливаемость. При изменении климата или по другим причинам сорт может исчезнуть. При селекции высокомасличных сортов подсолнечника на Кубани оказались отобранными особи с тенденцией к позднему созреванию. Эта тенденция стала развиваться, подсолнечник созревал все позже и, наконец, перестал вызревать до дождей, начал гнить на полях. Восстановить культурные сорта оказалось делом не легким: к тому времени сорта В. С. Пустовойта сменили по всему миру все другие сорта подсолнечника.
Значительный вклад в селекцию новых пород животных внес отечественный селекционер М. Ф. Иванов. Им была выведена одна из самых продуктивных в мире пород шерстно-мясных тонкорунных овец — "асканийский рамбулье", высокопродуктивная порода свиней "украинская степная белая", мясомолочная "костромская" порода коров. Для получения "асканийского рамбулье" были скрещены лучшие представители украинских мериносов с "американскими рамбулье". В результате девятилетней селекционной работы по скрещиванию привезенного из Англии выдающегося производителя "крупной белой" породы с лучшими местными породами была получена порода "украинская степная белая", которая по весу, скороспелости, плодовитости и качеству продукции не уступает "крупной белой", но прекрасно переносит местные условия.
Гибридизация с дикими видами придает культурным формам устойчивость к условиям среды и невосприимчивость к болезням. Гибрид тонкорунных и грубошерстных овец с диким бараном архаром — архаромеринос — может использовать высокогорные пастбища, недоступные обычным овцам. Проведена гибридизация яка с крупным рогатым скотом. В результате успешного применения гетерозиса выводят бройлерных цыплят. Межродовый гибрид белуги со стерлядью — бестер — неприхотлив и может выращиваться в непроточных водоемах.
Селекция микроорганизмов направлена на создание генетических линий (штаммов), обеспечивающих максимальную производительность полезных веществ. Продукты жизнедеятельности бактерий и одноклеточных эукариот (водорослей, дрожжей и плесневых грибов) находят применение в различных областях промышленности и медицины. На деятельности микроорганизмов основано брожение теста, получение большинства молочных продуктов, квасов, виноделие, пивоварение, квашение капусты, кормовых добавок, а также производство лекарств и биологически активных соединений.
С целью увеличения эффективности селекции диапазон наследственной изменчивости исходных организмов иногда удается расширить с помощью мутагенеза. У бактерий набор хромосом гаплоидный, поэтому каждая мутация проявляется в фенотипе уже в первом поколении, облегчая отбор. Большая скорость размножения позволяет быстро получить значительное потомство. Полученные штаммы подвергают многократному отбору с пересевом на питательные среды и контролем на образование требуемого продукта.
Использование данной технологии позволяет получать штаммы значительно более продуктивные, чем природные формы. Так, получены плесневые грибы, продуцирующие в тысячи раз больше антибиотика, чем исходные формы. Новые штаммы микроорганизмов синтезируют в необходимых для человечества количествах витамины В1, В12, которые неспособны вырабатывать организмы животных и человека.
Опорные точки:
Значительные успехи достигнуты в области районирования культурных растений в различных климатических условиях.
Размножение гибридных - мичуринских сортов осуществляется вегетативным путем.
В условиях непрерывного роста населения актуальным является выведение новых высокопродуктивных пород животных и сортов растений.
Проверь себя:
Приведите примеры достижений отечественных селекционеров в области растениеводства.
Расскажите о методах селекционной работы И.В.Мичурина.
Привидите примеры достижений селекционеров нашей страны в области животноводства.
§ 53. Методы селекции и ее достижения
Основными методами селекции являются отбор, гибридизация и мутагенез.
Отбор. В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор. В сочетании с генетическими методами он позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор — это выделение группы особей по внешним (феноти-пическим) признакам без проверки их генотипа. Например, при массовом
отборе из всей популяции кур той или иной породы в хозяйствах оставляют для размножения птиц с яйценоскостью 200—250 яиц в год, живой массой не менее 1,5 кг, определенной окраски, не проявляющих инстинкта высиживания и т.д. Все остальные куры выбраковываются. При этом потомство каждой курицы и петуха оценивается только по фенотипу.
Основными достоинствами данного метода являются его простота, экономичность и возможность сравнительно быстрого улучшения местных сортов и пород, а недостатком — невозможность индивидуальной оценки по потомству, в силу чего результаты отбора неустойчивы.
При индивидуальном отборе (по генотипу) получают и оценивают потомство каждого отдельного растения или животного в ряду поколений при обязательном контроле наследования интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с высокими показателями.
Значение индивидуального отбора особенно велико в тех отраслях сельскохозяйственного производства, где имеется возможность получения от одного организма большого количества потомков. Так, используя искусственное осеменение, от одного быка можно получить до 35 000 телят. Для длительного сохранения семени используют метод глубокого замораживания. Уже теперь во многих странах мира существуют банки спермы животных с ценными генотипами. Такая сперма используется в селекционной работе.
Отбор в селекции наиболее эффективен при сочетании с определенными типами скрещивания.
Методы гибридизации (типы скрещивания) в селекции. Все разнообра зие типов скрещивания сводится к инбридингу и аутбридингу. Инбридинг — это близкородственное (внутрипородное или внутрисортовое), ааутбридинг — неродственное (межпородное или межсортовое) скрещивание.
При близкородственном скрещивании (инбридинге) в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец— дочь, мать—сын, двоюродные братья—сестры и т.д.). Этот тип скрещивания применяется в тех случаях, когда желают перевести большинство генов породы или сорта в гомозиготное состояние и, как следствие, закрепить хозяйственно ценные признаки, сохраняющиеся у потомков (рис. 8.4).
Вместе с тем, при инбридинге часто наблюдается снижение жизнеспособности растений и животных, их постепенное вырождение, обусловленное переходом в гомозиготное состояние рецессивных мутаций, которые преимущественно являются вредными.
Неродственное скрещивание (аутбридинг) позволяет поддерживать свойства или улучшать их в ряду следующих поколений гибридов. Это связано с тем, что при аутбридинге вредные рецессивные мутации переходят в гетерозиготное состояние и гибриды первого поколения часто оказываются более жизнеспособными и плодовитыми, чем их родительские формы. На основе аутбридинга получают гетерозисные формы.
Аа
Гетерозис (от греч. heterosis — изменение, превращение) — это явление повышенной жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с обеими родительскими формами. В последующих поколениях его эффект ослабевает и исчезает.
Классическим примером проявления гетерозиса является мул — гибрид лошади (кобылы) и осла (самца). Это сильное, выносливое животное, которое может использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.
Подобное явление широко известно и среди растений. Так, валовые сборы зерна гетерозисного гибрида кукурузы были на 20—30% выше, чем родительских организмов (рис. 8.5).
Гетерозис широко используется в селекции растений и животных для повышения их продуктивности, а также в промышленном птицеводстве (например — бройлерные цыплята) и свиноводстве.
Автополиплоидия и отдаленная гибридизация. При создании новых сортов растений селекционерами широко используется ряд методов по искусственному получению полиплоидов. Метод автополиплоидии(кратного увеличения числа наборов хромосом одного вида) приводит к увеличению размеров клеток и всего растения в целом. Полиплоиды по сравнению с исходными диплоидными организмами, как правило, имеют большую вегетативную массу, более крупные цветки и семена (рис. 8.6, 8.7). Полиплоидные формы жизнеспособнее диплоидных. Около 80% современных культурных растений являются полиплоидами.
Ценные результаты дает также метод отдаленной гибридизации. В его основе лежит явление аллополиплоидии — изменение числа наборов хромосом на основе скрещивания организмов, относящихся к разным видам и даже родам. Например, получены межвидовые гибриды капусты и редьки, ржи и пшеницы, пшеницы и пырея и др. Гибридизация пшеницы (ТгШсит) и ржи ( Sekale ) позволила получить ряд форм, объединенных общим названием тритикале. Они обладают высокой урожайностью пшеницы, зимостойкостью и неприхотливостью ржи, устойчивостью ко многим болезням.
Получение полиплоидных пород животных и внедрение их в практику сельского хозяйства — дело будущего.
Мутагенез. В последние десятилетия во многих странах мира ведется работа по получению индуцированных мутантов. Так, у многих злаков (ячменя, пшеницы, ржи и др.) были выделены мутанты, индуцированные
рентгеновскими лучами. Они отличаются не только повышенной урожайностью зерна, но и укороченным побегом. Такие растения устойчивы к полеганию и имеют заметные преимущества при машинной уборке урожая. Кроме того, короткая л прочная соломина позволяет вести дальнейшую селекцию на увеличение размера и массы зерен без опасения, что повышение урожая приведет к полеганию растений.
Достижения современной селекции. За последние 100 лет усилиями селекционеров урожайность зерновых культур была повышена почти в 10 раз. Сегодня в ряде стран получают рекордные урожаи риса (100 ц/га), пшеницы, кукурузы и др.
Созданы прекрасные сорта пшеницы российскими селекционерами П.П. Лукьяненко (Безостая 1, Аврора, Кавказ), А.П. Шехурдиным и В.Н. Мамонтовой (Саратовская 29, Саратовская 36, Альбидум 43 и др.), В.Н. Ремесло (Мироновская 808, Юбилейная 50). Эти сорта отличаются высокой урожайностью, устойчивостью к полеганию, хорошими хлебопекарными и мукомольными качествами в различных климатических зонах.
Российский академик B . C . Пустовойт всего за 25 лет добился увеличения мае личности различных сортов подсолнечника на 20%. Им созданы сорта, масличность которых достигает 54—59%. Кроме того, за эти годы урожай семянок вырос в три раза, а сбор масла увеличен вчетверо.
Большие успехи достигнуты и селекционерами Беларуси. Учеными Белорусского научно-исследовательского института картофелеводства и плодоовощеводства (на базе которого в 1993 г. создано три института — БелНИИ плодоводства, БелНИИ овощеводства и БелНИИ картофелеводства) с 1925 по 1995 г. выведено 69 сортов картофеля, более 70 сортов овощных, 124 сорта плодовых и 23 сорта ягодных культур.
Под руководством и при непосредственном участии академика П.И. Альсмика выведены хорошо зарекомендовавшие себя сорта картофеля — Темп, Докшицкий, Разваристый, Агрономический, Огонек, Зубрёнок, Белорусский ранний, Ласунак, Орбита, Белорусский-3, Синтез и др.
В последние годы в республике районировано более 20 сортов картофеля с потенциальной урожайностью 500—700 ц/га, повышенным содержанием сухих веществ, устойчивых к болезням и вредителям, с высокими дегустационными качествами, пригодных для переработки на пищевые полуфабрикаты.
Широкую популярность в республике и соседних странах получили белорусские сорта ягодных культур, автором которых является доктор сельскохозяйственных наук А. Г. Волузнев. Наиболее распространенными из них являются сорта черной смородины — Белорусская сладкая, Кантата, Минай Шмырев, Памяти Вавилова, Катюша, Партизанка; красной смородины — Ненаглядная; крыжовника — Яровой, Щедрый, земляники — Минская, Чайка.
Селекционерами Беларуси (Э.П. Сюба-рова, А.Е. Сюбаров и др.) выведено 24 сорта яблони — Антей, Белорусская малиновая, Банановое, Белорусский синап, Минское и др.; 8 сортов груши — Белоруска, Маслянистая лошицкая, Белорусская поздняя, Бере лошицкая и др.; 9 сортов сливы — Ранняя лошицкая, Нарач, Кромань и др.; 9 сортов вишни — Вянок, Новодворская и др.; 15 сортов черешни — Золотая лошицкая, Красавица и многие другие.
Белорусскими селекционерами выведено и районировано множество сортов зерновых и зернобобовых, технических и кормовых растений. Селекционные работы в теоретическом и практическом направлении по этим культурам ведутся в Институте генетики и цитологии НАН Беларуси, в Белорусской сельскохозяйственной академии (г. Горки Могилевской обл.), Белорусском НИИ земледелия и кормов (г. Жодино Минской обл.), Гродненском зональном НИИ сельского хозяйства, на областных
государственных опытных станциях.
Достигнуты также значительные успехи в создании новых и улучшении уже существующих пород животных. Так, костромская порода крупного рогатого скота отличается высокой молочной продуктивностью, которая достигает более 10 тыс. кг молока в год. Сибирский тип российской мясошер-стной породы овец характеризуется высокой мясной и шерстной продуктивностью. Средняя масса племенных баранов составляет 110—130 кг, а средний настриг шерсти в чистом волокне — 6—8 кг. Немалые достижения имеются также в селекции свиней, лошадей, кур и других животных.
В результате длительной и целенаправленной селекционно-племенной работы белорусскими учеными и практиками выведен черно-пестрый тип крупного рогатого скота, обеспечивающий в хороших условиях кормления и содержания удои по 4—5 тыс. кг молока в год жирностью 3,6—3,8%. Генетический же потенциал молочной продуктивности черно-пестрой породы составляет 6,0—7,5 тыс. кг молока за лактацию. В хозяйствах Беларуси насчитывается около 300 тыс. голов скота этого типа.
Специалистами селекционного центра БелНИИ животноводства созданы белорусская черно-пестрая порода свиней и белорусский внутрипород-ный тип свиней крупной белой породы. Эти породы свиней отличаются
тем, что животные достигают живой массы 100 кг за 178—182 дня при среднесуточном приросте на контрольном откорме свыше 700 г, а приплод составляет 9—12 поросят за опорос.
Продолжается селекционная работа по укрупнению, повышению скороспелости и работоспособности лошадей белорусской упряжной группы, улучшению продуктивного потенциала овец по настригу шерсти, живой массе и плодовитости, по созданию линий и кроссов мясных уток, гусей, высокопродуктивной породы карпа и др.
Основными методами селекции являются отбор, гибридизация и мутагенез. Отбор в сочетании с генетическими методами позволяет создавать сорта, породы и штаммы с заранее определенными признаками и свойствами. Основными методами гибридизации в селекции являются инбридинг — близкородственное (внутрипородное или внут-рисортовое) и аутбридинг — неродственное (межпородное или межсортовое) скрещивание. Кроме того, при создании новых сортов растений селекционерами широко используются методы автополиплоидии и отдаленной гибридизации.
www.freedocs.xyz
Достижения современной селекции - страница 2
Советский ученый Н.И. Вавилов установил, что у родственных растений возникают сходные мутационные изменения, например у пшеницы в окраске колоса, остистости. Эта закономерность объясняется сходным составом генов в хромосомах родственных видов. Открытие Н.И. Вавилова получило название закона гомологических рядов. На основании его можно предвидеть появление тех или иных изменений у культурных растений.
Изменчивость организмов - одно из важнейших проявлений жизни. В природе не существует двух совершенно сходных особей. Различия обусловлены наследственными и внешними факторами. Поэтому изменчивость организмов выражается в двух формах: наследственной и модификационной.
Внешний вид окружающих нас организмов - это результат сложного взаимодействия их наследственной основы и факторов окружающей среды. Каждое растение в разных условиях выглядит по-разному. Например, во влажный год у растений крупные, мясистые листья, а в засушливый - мелкие, тонкие. Если бы листья в сухих условиях оставались такими же крупными, избыточное испарение влаги привело бы к их гибели. Свойство организмов реагировать на изменение окружающей среды названо нормой реакции.
Модификационная изменчивость играет огромную роль в сохранении и распространении вида. Эволюция происходит за счет наследственных изменений, мутаций и рекомбинаций наследственных факторов.
У одного и того же организма стабильность генов различна: один ген может мутировать в несколько раз чаще другого. Различия в мутабельности отмечены не только между разными генами, но и разными формами вида. Склонность к мутированию не одинакова и у разных видов. На частоту мутирования оказывают влияние физиологические и биохимические изменения, происходящие в клетке под влиянием внешних условий. Под действием некоторых внешних факторов количество мутаций увеличивается в сотни раз.
Мутации появляются в клетках любых тканей многоклеточного организма. Если они возникли в половых клетках, их называют генеративными, в клетках других тканей тела соматическими. Ценность мутации различна, она обусловлена типом размножения организма. Генеративные мутации проявляются у зародышей следующего поколения, а соматические - только у той особи, у которой они возникли, и по наследству другому поколению не передаются.
Разновидность соматических мутаций у растений – почковые мутации, появляющиеся в меристемных клетках точки роста стебля. Развившийся из этой клетки побег полностью имеет мутантный признак. Раньше эти мутации называли спортами. Из такого спорта, обнаруженного у сорта яблони Антоновка могилевская белая, И.В. Мичурин получил известный сорт Антоновка шестисотграммовая. Многие лучшие американские сорта яблони также были созданы использованием почковых мутаций. Целый ряд ценных сортов картофеля также происходит из спонтанно возникших форм с соматическими мутациями.
К мутациям принято относить разного рода генетические преобразования, связанные с ядром и цитоплазмой клетки. Причиной мутации могут быть химические изменения гена, мелкие и крупные перестройки хромосом, изменение числа хромосом, а также изменения органелл цитоплазмы. Отсюда название разных типов мутаций. Генные или точковые мутации затрагивают изменения молекулярной структуры молекулы ДНК. Происходит замена или включение одной пары азотистых оснований, а также выпадении нескольких их пар. Результат действия генных мутаций - образование белка нового типа или отсутствие белка из-за препятствия его синтеза. Мутации, связанные с разрывами и перестройками хромосом, называют хромосомными.
Причиной возникновения мутаций в естественных условиях пока с полной достоверностью не установлены. Мутации проводимые искусственным путем происходят за счет воздействия радиацией, действием химических веществ.
В сельском хозяйстве нашей страны усиленно применяется селекция для вывода новых сортов растений. Благодаря ей удалось в десятки раз, по сравнению с 1917 годом повысить урожайность многих видов растений на единицу площади. Растения, выведенные нашими селекционерами успешно выращиваются не только в России, но и за ее пределами. Сорта интенсивного типа, выведенные П.П. Лукьяненко (Безостая-1, Аврора, Кавказ), В.Н. Ремесло (Мироновская-808,Мироновская юбилейная, Ильичевка и др.), с урожайностью в производственных условиях 50-100 ц с 1 га занимает в нашей стране и зарубежом миллионы гектаров. Благодаря работам советских селекционеров в животноводстве выведены ценные высокопродуктивные породы крупного рогатого скота - костромская, казахская белоголовая; овец - асканийская, красноярская, казахский архаромеринос и др. С помощью селекции получены каракульские овцы, дающие шкурки различной окраски. В птицеводстве созданы линии, используемые для получения скороспелых гибридов мясного (бройлеры) и яичного направлений. Усиливаются работы по селекции новых видов и пород животных, отвечающих требованиям индустриальных технологий животноводства. Совершенствуются племенные и продуктивные качества скота и птицы.2. Достижения отечественных селекционеровСорт озимой пшеницы Бестужая 1 (интенсивного роста), выведенный П.П. Лукьяненко с сотрудниками Краснодарского института сельского хозяйства (методом гибридизации географически отдаленных форм и индивидуального отбора). Урожайность его в производственных условиях 40-50 ц с 1 га. Новые перспективные сорта Лукьяненко – Аврора и Кавказ – еще более продуктивны – 55-70 ц с 1 га. У распространенных сортов В.Н. Ремесло – Мироновская 808, Мироновская Юбилейная, Ильичевка – урожайность на сортоучастках превышает 100 ц с 1 га.
Из сортов яровой пшеницы наибольшую площадь – 26 млн. га – в 1974 г. (около 60% посевов культуры) занимали засухоустойчивые зерна сорта Саратовская 29, Саратовская 210, Саратовская 38 и др. Селекции НИИСХ Юго-Востока (А.П. Шехурдин, В.Н. Мамонтова) известны работы Цицина по отдаленной гибридизации злаков. Им впервые в мире получены пшенично-пырейные гибриды, многолетняя и зернокормовая пшеница. В селекции пшеницы особое внимание уделяется созданию высокоурожайных короткостебельных с комплексом полезных признаков сортов озимой и яровой пшеницы для условий орошаемого земледелия, гибридной пшеницы высокобелковых ржано-пшеничных амридиплоидов (тритикуле).
Достигнуты успехи и в селекции кукурузы. Созданы и районированы на больших площадях высокоурожайные гибриды. Буковинский 303 ТВ. Многие из них в полевых условиях дают 120-150 ц с 1 га зерна. М.Ш. Ходжиновым получены высоколизиновые гибриды (Краснодарский 303 ВЛ, Кубанский 4 ВЛ и др.)4. Селекция института «Элита»
Научно-исследовательский ордена Трудового Красного знамени институт сельского хозяйства Юго-Востока организован в 1910 г.
В сеть института входит четыре опытных станции, государственное опытно-конструкторское бюро и девять опытно-производственных хозяйств. Институт располагает земельными угодьями площадью 110 тыс. га, на которых апробируются адаптивные системы земледелия, новые технологии возделывания и производятся семена высших репродукций районированных и новых сортов полевых культур селекции НИИСХ Юго-Востока в объеме более 50 тыс. тонн ежегодно.
В штате института – 327 человек. Научных сотрудников – 161, из них докторов наук – 13, кандидатов наук – 53.Основные направления деятельности
1. Теоретические исследования по физиологии, генетике и биохимии засухо-, жаро- и морозоустойчивости полевых культур, генетике репродуктивных систем растений.
2. Усовершенствование биотехнологических методов селекции растений.
3. Селекция полевых культур, сочетающих высокую продуктивность, устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам и качество зерна.
4. Разработка научных основ адаптивно-ландшафтного земледелия и систем рационального использования почвенного плодородия.
5. Разработка низкозатратных, влагосберегающих и экологически безопасных технологий возделывания полевых культур, технических средств и систем защиты растений.
6. Улучшение пород сельскохозяйственных животных, адаптированных к суровым условиям юго-восточного региона России.Результаты работы
В области фундаментальных исследований:
ü изучены закономерности адаптивности растений;
ü разработаны методы создания засухоустойчивых сортов полевых культур;
ü предложены методы использования клеточных технологий в селекции и семеноводстве;
ü созданы наборы анеуплодных и изогенных линий пшеницы, осуществлен перенос в пшеницу ценных чужеродных генов, изучены эффекты генов;
ü разработаны модели засухоустойчивых сортов пшеницы, дан физиологический анализ продукционного процесса в посевах пшеницы, усовершенствованы методы оценки сортов на потенциальную продуктивность и устойчивость к стрессорам в полевых условиях.В области селекции:
Селекционерам института и опытных станций создано 315 сортов. На 200 год в Российский Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, включено 103 сорта и гибрида, которые возделываются на десятках миллионов гектаров:
Озимая мягкая пшеница – Ершовская 10, Саратовская 90, Смуглянка, Саратовская остистая;
Яровая мягкая пшеница – Альбидум 188, Альбидум 28, Альбидум 29, Белянка, Ершовская 32, Л-503, Л-505, Прохоровка, Самсар, Саратовская 29,39,42,55,46,58,60,62,64,66, Юго-Восточная 2;
Яровая твердая пшеница – Валентина, Краснокутка 6,10, Людмила, Саратовская 57,59, Саратовская золотистая, Ник;
Озимая рожь – Саратовская 4,5,6,7, Саратовская крупнозерная;
Яровой ячмень – Нутанс 108,553,642;
Просо – Ильиновское, Саратовское 3,6,8,10;
Нут – краснокутский 28,36,123,195, Юбилейный, Заволжский;
Соя – Соер 1,3,4
Кукуруза – Белозерный 1МВ, Белозерка М, Мова и мн. др.
Подсолнечник – Саратовский 82,85, Скороспелый, Скороспелый 87, Степной 81, Юбилейный 75, ЮВС 2,3;
Сорго зерновое, Сорго сахарное, Люцерна, Эспарцет, Житняк и др.В области животноводства:
Созданы заводские типы и линии овец цигайской и ставропольской пород, приспособленные к суровым условиям юго-востока. Ведутся исследования по улучшению генетической структуры стад крупного рогатого скота и свиней.5. Связь селекции с генетикой
Теоретической основой селекции является генетика - наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Она изучает закономерности наследования признаков и свойств родительских форм, разрабатывает методы и приемы управления наследственностью. Применяя их на практике при выведении новых сортов растений и пород животных, человек получает нужные формы организмов, а также управляет их индивидуальным развитием - онтогенезом.
Основы современной генетики заложил чешский ученый Г. Мендель, который в 1865 году установил принцип дискретности, или прерывности, наследовании признаков и свойств организмов. В опытах с горохом исследователь показал, что признаки родительских растений при скрещивании не уничтожаются и не смешиваются а передаются потомству либо в форме, характерной для одного из родителей, либо в промежуточной форме, вновь проявляясь в последующих поколениях в определенных количественных соотношениях. Его опыты доказали также, что существуют материальные носители наследственности, в последствии названные генами. Они особые для каждого организма.
В начале двадцатого века американский биолог Т.Х. Морган обосновал хромосомную теорию наследственности, согласно которой
наследственные признаки определяются хромосомами - органоидами ядра всех клеток организма. Ученый доказал, что гены расположены среди хромосом линейно и что гены одной хромосомы сцеплены между собой. Признак обычно определяется парой хромосом. При образовании половых клеток парные хромосомы расходятся. Полный их набор восстанавливается в оплодотворенной клетке. Таким образом, новый организм получает хромосомы от обоих родителей, а с ними наследует те или иные признаки.
В двадцатых годах возникли и стали развиваться мутационная и популяционная генетики. Популяционная генетика это область генетики, которая изучает основные факторы эволюции - наследственность, изменчивость и отбор - в конкретных условиях внешней среды, популяции. Основателем этого направления был советский ученый С.С. Четвериков. Мутационную генетику мы рассмотрим параллельно с мутагенезом.
В 30-е годы генетик Н.К. Кольцов предположил, что хромосомы - это гигантские молекулы, предвосхитив тем самым появление нового направления в науке - молекулярной генетики.
Позднее было доказано, что хромосомы состоят из белка и молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В молекулах ДНК и заложена наследственная информация, программа синтеза белков, являющихся основой жизни на Земле.
Современная генетика развивается всесторонне. В ней много направлений. Выделяют генетику микроорганизмов, растений, животных и человека. Генетика тесно связана с другими биологическими науками - эволюционным учением, молекулярной биологией, биохимией. Она является теоретической основой селекции. На основе генетических исследований были разработаны методы получения гибридов кукурузы, подсолнечника, сахарной свеклы, огурца, а также гибридов и помесей животных, обладающих вследствие гетерозиса (гетерозис- это ускорение роста, увеличение размеров, повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими организмами) повышенной продуктивностью.
www.coolreferat.com
Реферат: Достижения селекции
Вертьянов С. Ю.
Работы И. В. Мичурина (1855—1935)
Методы отдаленной гибридизации нашли наибольшее применение в селекции растений. Их широко использовал известный русский селекционер И. В. Мичурин. Для преодоления нескрещиваемости селекционер разработал специальные приемы.
Метод посредника
Нескрещиваемость двух видов Мичурин преодолевал с помощью третьего вида (посредника). Так, для скрещивания монгольского миндаля и культурного персика, Мичурин в качестве посредника использовал полудикий персик Давида. Сначала миндаль скрещивался с персиком Давида, а затем гибрид — с культурными сортами персика. Полученные сорта персика успешно плодоносят в средней полосе России.
Метод ментора
Для управления доминированием тех или иных признаков родителей гибриды прививались на ту родительскую форму, признаки которой желательно было развить. Родительское растение таким образом исполняло роль воспитателя, или ментора. Методом ментора был выведен гибрид американской яблони "бельфлер" и китайской яблони из Сибири — сорт "бельфлер-китайка". Скрещивание с воспитанием позволило вывести сорт груши "бере зимняя Мичурина". Исходными особями послужили уссурийская груша и южный сорт груши "бере рояль".
Мичурин получил гибриды вишни и черемухи, терна и сливы, яблони и груши, ежевики и малины, рябины и боярышника, персика и абрикоса, тыквы и дыни, дыни и арбуза. Большинство сортов Мичурина — сложные гетерозиготы. Для сохранения уникальных качеств их можно размножать только весьма непростым вегетативным путем: отводками и прививками. По этой причине сорта Мичурина не получили широкого распространения. Значение его работ было преувеличено; как пережитки минувшей эпохи звучат сегодня и мичуринские лозунги о том, что мы не можем ждать от природы милостей, а должны сами взять у нее все, что нам нужно.
Достижения селекции
За последнее столетие селекционеры добились поразительных успехов. Урожайность зерновых повысилась в 10 раз. В развитых странах получают до 100 ц/га пшеницы, риса, кукурузы. Новые сорта картофеля дают почти 1 000 ц/га — это в четыре раза выше урожая прежних сортов. Успехи наблюдаются и в селекции других культур.
Путем гибридизации географически отдаленных форм и отбора академик П. П. Лукьяненко получил высокопродуктивные сорта кубанской пшеницы "безостая 1", "аврора", "кавказ". Академик В. Н. Ремесло вывел замечательные морозоустойчивые сорта озимой пшеницы "мироновская 808", "юбилейная 50", "харьковская 63". В разных регионах России (в Сибири, Поволжье) и за рубежом широко используются сорта яровой пшеницы, полученные А. П. Шехурдиным и В. Н. Мамонтовой: "саратовская 29", "саратовская 36", "саратовская 210". Саратовские сорта занимают более половины посевных площадей яровой пшеницы. "Саратовская 29" обладает прекрасными технологическими свойствами и служит стандартом хлебопекарных качеств.
Академик В. С. Пустовойт на Кубани получил сорт подсолнечника, содержащий в семенах до 50—52 % масла.
Серьезная проблема связана с сохранением культурных форм: возделывание лишь отдельных сортов резко сокращает генофонд, снижает приспосабливаемость. При изменении климата или по другим причинам сорт может исчезнуть. При селекции высокомасличных сортов подсолнечника на Кубани оказались отобранными особи с тенденцией к позднему созреванию. Эта тенденция стала развиваться, подсолнечник созревал все позже и, наконец, перестал вызревать до дождей, начал гнить на полях. Восстановить культурные сорта оказалось делом не легким: к тому времени сорта В. С. Пустовойта сменили по всему миру все другие сорта подсолнечника.
Значительный вклад в селекцию новых пород животных внес отечественный селекционер М. Ф. Иванов. Им была выведена одна из самых продуктивных в мире пород шерстно-мясных тонкорунных овец — "асканийский рамбулье", высокопродуктивная порода свиней "украинская степная белая", мясомолочная "костромская" порода коров. Для получения "асканийского рамбулье" были скрещены лучшие представители украинских мериносов с "американскими рамбулье". В результате девятилетней селекционной работы по скрещиванию привезенного из Англии выдающегося производителя "крупной белой" породы с лучшими местными породами была получена порода "украинская степная белая", которая по весу, скороспелости, плодовитости и качеству продукции не уступает "крупной белой", но прекрасно переносит местные условия.
Гибридизация с дикими видами придает культурным формам устойчивость к условиям среды и невосприимчивость к болезням. Гибрид тонкорунных и грубошерстных овец с диким бараном архаром — архаромеринос — может использовать высокогорные пастбища, недоступные обычным овцам. Проведена гибридизация яка с крупным рогатым скотом. В результате успешного применения гетерозиса выводят бройлерных цыплят. Межродовый гибрид белуги со стерлядью — бестер — неприхотлив и может выращиваться в непроточных водоемах.
Селекция микроорганизмов направлена на создание генетических линий (штаммов), обеспечивающих максимальную производительность полезных веществ. Продукты жизнедеятельности бактерий и одноклеточных эукариот (водорослей, дрожжей и плесневых грибов) находят применение в различных областях промышленности и медицины. На деятельности микроорганизмов основано брожение теста, получение большинства молочных продуктов, квасов, виноделие, пивоварение, квашение капусты, кормовых добавок, а также производство лекарств и биологически активных соединений.
С целью увеличения эффективности селекции диапазон наследственной изменчивости исходных организмов иногда удается расширить с помощью мутагенеза. У бактерий набор хромосом гаплоидный, поэтому каждая мутация проявляется в фенотипе уже в первом поколении, облегчая отбор. Большая скорость размножения позволяет быстро получить значительное потомство. Полученные штаммы подвергают многократному отбору с пересевом на питательные среды и контролем на образование требуемого продукта.
Использование данной технологии позволяет получать штаммы значительно более продуктивные, чем природные формы. Так, получены плесневые грибы, продуцирующие в тысячи раз больше антибиотика, чем исходные формы. Новые штаммы микроорганизмов синтезируют в необходимых для человечества количествах витамины В1, В12, которые неспособны вырабатывать организмы животных и человека.
Вопросы учителя
1. Какие приемы селекции применял Мичурин?
2. Приведите примеры достижений селекционеров.
3. Чем опасно возделывание лишь отдельных сортов?
4. Чем полезны для человека микроорганизмы?
Список литературы
www.neuch.ru
