Взаимодействие генов, генетика человека, селекция растений и животных (стр. 1 из 2). Генетика и селекция растений

Генетика и селекция

Генетика служит теоретической основой селекции - науки, разрабатывающей методы выведения и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.

Все особи внутри породы или сорта должны иметь сходные, наследственно закрепленные и ценные для человека свойства - продуктивность, определенный комплекс физиологических и морфологических качеств, а также однотипную реакцию на определенные факторы среды. Наследственная изменчивость исходных организмов — основание для создания новых пород животных или сортов растений.

Зная закономерности наследования отдельных признаков, можно сочетать их (путем скрещивания) у потомков. Так, например, у пшеницы можно добиться сочетания типа колоса и характера развития (яровой или озимый).

Все созданные и создаваемые породы и сорта отличаются от диких предков. Это объясняется тем, что селекционеры целенаправленно отбирают для скрещивания особей, обладающих какими-то мутантными признаками, и производят их комбинации путем скрещивания.

Задачи и методы селекции

Селекция разрабатывает методы создания новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с необходимыми человеку признаками. Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов представляют собой сово­купности особей, созданных человеком с помощью методов селек­ции, и характеризуются определенными наследственными особен­ностями, морфологическими и физиологическими хозяйственно ценными качествами. Поскольку свойства живых организмов обу­словлены их нормой реакции на основе определенной генетической информации и подвержены модификационной и наследственной изменчивости, развитие селекции основано на закономерностях ге­нетики. В селекционной работе используют следующие методы.

Естественный отбор

Стихийный (бессознательный). Проводился чело­веком для сохранения особей с наиболее ценными признаками, без стремления улучшить породу или сорт.

Методический (сознательный). Характеризуется тем, что че­ловек осознано и систематически стремится к выведению сорта или породы с желаемыми качествами. Подразделяется на: мас­совый — проводится по фенотипу. При этом отбирается груп­па особей, имеющих внешнее сходство. Поскольку генотипы ото­бранных особей по фенотипу неоднородны, отбор время от вре­мени повторяют; индивидуальный — от каждой особи получают отдельное потомство и при последующих близкородственных скрещиваниях у животных и самоопылении у растений выводят чистые линии. Чистые линии — группы генетически однород­ных (гомозиготных) организмов представляют ценный исходный материал для селекции.

Гибридизация

Внутривидовая — основу составляет направлен­ное скрещивание особей с интересующими селекционера свойст­вами и последующий отбор потомков с максимальным проявле­нием этих свойств.

Близкородственная, или инбридинг, — проводится между братьями и сестрами или между родителями и потомством. В результате увеличивается доля гомозиготных организмов. В связи с переходом генов в гомозиготное состояние у потомков проявляются рецессивные мутации, что приводит к ослаблению потомства, появлению наследственных заболеваний.

Межвидовая (отдаленная, неродственная) — проводится ме­жду особями разных видов и разных родов. Ее используют как селекционный метод, позволяющий объединить в гибриде цен­ные хозяйственные признаки родительских форм. В силу генети­ческих, морфологических, физиологических и иных различий ор­ганизмов разных видов отдаленная гибридизация, как правило, осуществляется с большим трудом и требует применения специ­альных методов преодоления нескрещиваемости. Межвидовые гибриды часто оказываются бесплодными вследствие наруше­ния процессов гаметогенеза, так как хромосомы, полученные от разных видов, различаются между собой и не конъюгируют, по­этому мейоз не происходит.

Аутбридинг (скрещивание неродственных особей) — скре­щивание особей разных линий. При данном скрещивании удает­ся получить гетерозисные гибриды, превосходящие по своей мощности не только родительские линии, но и исходные формы, из которых эти линии были получены. Гетерозис заключается в повышенной мощности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами. Основной причиной эффекта гетерозиса является отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии.

Полиплоидизация

Увеличение числа наборов хромосом под действием на делящуюся клетку ядов, разрушающих веретено деления (например, колхицином).

В естественных условиях частота мутирования генов сравнительно невелика. Мутагенез повышает количество мутаций под воздействием на организм различных мутагенов: ультрафиолетовых лучей, ионизирующего излучения, некоторых химических веществ. Мутации в целом не носят направленный характер, селекционер отбирает и культивирует организмы с интересующими его признаками. Чаще всего используется в селекции микроорганизмов.

В настоящее время активно развивается биотехнология — наука о способах получения необходимых человеку веществ с использованием живых организмов и биохимических процессов в производстве.

Основные направления биотехнологии

Успехи селекционной работы в определенной степени зави­сят от генетического разнообразия исходной группы организмов. Многолетнее изучение наследственной изменчивости растений дикой и культурной фауны пяти континентов позволило Н. И. Вавилову сформулировать представления о центрах про­исхождения культурных растений.

Источник: Краснодембский Е. Г."Общая биология: Пособие для старшеклассников и поступающих в вузы"

А.Г. Лебедев "Готовимся к экзамену по биологии"

Биология для студентов - 16. Генетические основы селекции

Селекция-это 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. Развитие селекции должно быть основано на законах генетики как науки о наследственности и изменчивости, поскольку свойства живых организмов определяются их генотипом и подвержены наследственной и модификационной изменчивости. Именно генетика прокладывает пути эффективного управления наследственностью и изменчивостью организмов. Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук:

• систематики и географии растений и животных,
• цитологии,
• эмбриологии,
• биологии индивидуального развития,
• молекулярной биологии,
• физиологии и биохимии.

Бурное развитие этих направлений естествознания открывает совершенно новые перспективы. Уже на сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами. Генетике принадлежит определяющая роль в решении практически всех селекционных задач. Она помогает рационально, на основе законов наследственности и изменчивости, планировать селекционный процесс с учетом особенностей наследования каждого конкретного признака.

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

• изучения сортового, видового и родового разнообразия культур;
• изучения наследственной изменчивости;
• влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
• знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;
• особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей;
• 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. Селекционная работа начинается с подбора исходного материала, в качестве которого могут быть использованы культурные и дикие формы растений.

В современной селекции применяют следующие основные виды и способы получения исходного материала.

Естественные популяции. К этому виду исходного материала относятся дикорастущие формы, местные сорта культурных растений, популяции и образцы, представленные в мировой коллекции сельскохозяйственных растений ВИР.

Гибридные популяции, создаваемые в результате скрещивания сортов и форм в пределах одного вида (внутривидовые) и получаемые в результате скрещивания разных видов и родов растений (межвидовые и межродовые).

Самоопыленные линии (инцухт-линии). У перекрестноопыляющихся растений важный источник исходного материала — самоопыленные линии, получаемые путем многократного принудительного самоопыления. Лучшие линии скрещивают между собой или с сортами, а полученные семена используют в течение одного года для выращивания гетерозисных гибридов. Гибриды, созданные на основе самоопыленных линий, в отличие от обычных гибридных сортов нужно ежегодно воспроизводить.

Искусственные мутации и полиплоидные формы. Этот вид исходного материала получают путем воздействия на растения различными видами радиации, температурой, химическими веществами и другими мутагенными средствами.

Во Всесоюзном институте растениеводства Н.И. Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара, которая в настоящее время пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры. Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.

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

Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает.

Естественный отбор. Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

Гибридизация — процесс образования или получения гибридов, в основе которого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке. Может осуществляться в пределах одного вида (внутривидовая гибридизация) и между разными систематическими группами (отдалённая гибридизация, при которой происходит объединение разных геномов). Для первого поколения гибридов часто характерен гетерозис, выражающийся в лучшей приспособляемости, большей плодовитости и жизнеспособности организмов. При отдалённой гибридизации гибриды часто стерильны. В селекции растений наиболее распространён метод гибридизации форм или сортов в пределах одного вида. С помощью этого метода создано большинство современных сортов сельскохозяйственных растений.

Отдалённая гибридизация — более сложный и трудоёмкий метод получения гибридов. Основное препятствие получения отдалённых гибридов — несовместимость половых клеток скрещиваемых пар и стерильность гибридов первого и последующих поколений. Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Эффект 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 больше эффект гетерозиса.

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения 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 автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.

Использование соматических мутаций. Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это 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.

Экспериментальный мутагенез. Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании 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.

Методы селекции растений, предложенные 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.

vseobiology.ru

определения, понятие, этапы эволюции, методы развития и особенности применения

Издавна человечество занимается отбором подходящих для удовлетворения потребностей населения растительных культур и животных. Эти знания объединены в науку – селекцию. Генетика, в свою очередь, дает основу для проведения более тщательного отбора и выведения новых сортов и пород, которым присущи особенные качества. В статье рассмотрим описание этих двух наук и особенности их применения.

Наукой о генах называется дисциплина, которая изучает процесс передачи наследственной информации и изменчивость организмов сквозь поколения. Генетика – теоретическая основа селекции, понятие которой описано ниже.

К задачам науки относятся:

• Исследование механизма хранения и передачи информации от предков к потомкам.
• Изучение реализации такой информации в процессе индивидуального развития организма с учетом влияния окружающей среды.
• Изучение причин и механизмов изменчивости живых организмов.
• Определение взаимосвязи отбора, вариативности и наследственности как факторов развития органического мира.

Наука также участвует в решении практических задач, в чем проявляется значение генетики для селекции:

• Определение эффективности отбора и выбор наиболее приемлемых типов гибридизации.
• Контроль развития наследственных факторов с целью усовершенствования объекта до получения более значимых качеств.
• Получение наследственно измененных форм искусственным путем.
• Разработка мер, направленных на защиту окружающей среды, например от влияния мутагенов, вредителей.
• Борьба с наследственными патологиями.
• Достижение прогресса в создании новых способов селекции.
• Поиск иных методов генной инженерии.

Объектами науки являются: бактерии, вирусы, человек, животные, растения и грибы.

Основные понятия, применяемые в науке:

• Наследственность – свойство сохранения и передачи потомкам генетической информации, присущее всем живым организмам, которое нельзя отнять.
• Ген – часть молекулы ДНК, которая отвечает за определенное качество организма.
• Изменчивость – способность живого организма приобретать новые качества и терять старые в процессе онтогенеза.
• Генотип – совокупность генов, наследственная основа организма.
• Фенотип – совокупность качеств, которые приобретает организм в процессе индивидуального развития.

Этапы развития генетики

Развитие генетики и селекции прошло в несколько этапов. Рассмотрим периоды становления науки о генах:

1. До 20-го века исследования в области генетики носили абстрактный характер, они не имели практической базы, а основывались на наблюдениях. Единственной передовой работой того времени стало исследование Г. Менделя, опубликованное в «Трудах общества естествоиспытателей». Но достижение не получило широкого распространения и было невостребованным до 1900 года, пока трое ученых не обнаружили сходства своих опытов с исследованием Менделя. Именно этот год стал считаться временем зарождения генетики.
2. Примерно в 1900-1912 годах изучались законы наследственности, выявленные при гибридологических опытах, которые проводились на растениях и животных. В 1906 году английским ученым В. Ватсоном было предложено введение понятий «ген» и «генетика». А через 3 года В. Иоганнсен – датский ученый – предложил ввести понятия «фенотип» и «генотип».
3. Примерно в 1912-1925 годах американским ученым Т. Морганом и его учениками была разработана хромосомная теория наследственности.
4. Примерно в 1925-1940 годах впервые были получены образцы мутаций. Русские исследователи Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов открыли влияние гамма-излучения на появление мутирующих генов. С. С. Четвериков внес вклад в развитие науки, выделив генетико-математические методы изучения изменчивости организмов.
5. С середины 20-го века до наших дней проводятся исследования генетических изменений на молекулярном уровне. В конце 20-го века была создана модель ДНК, определена сущность гена и расшифрован генетический код. В 1969 году впервые произошло синтезирование простого гена, а позже он был введен в клетку и исследовано изменение ее наследственности.

Методы генетической науки

Генетика, как теоретическая основа селекции, пользуется в своих исследованиях определенными методами.

К ним относятся:

• Метод гибридизации. Основывается на скрещивании видов с чистой линией, которые отличаются по одному (максимум нескольким) признакам. Цель – получение гибридных поколений, что позволяет анализировать характер наследования признаков и рассчитывать на получение потомства с необходимыми качествами.
• Метод генеалогии. Основывается на анализе генеалогического древа, что позволяет проследить передачу генетической информации сквозь поколения, приспособленность к заболеваниям, а также составить характеристику ценности особи.
• Близнецовый метод. Основывается на сравнении монозиготных особей, применяется при необходимости установления степени воздействия паратипических факторов при игнорировании различий в генетике.
• Цитогенетический метод основывается на проведении анализа ядра и внутриклеточных компонентов, сравнении полученных результатов с нормой по таким параметрам: число хромосом, число их плеч и особенности строения.
• Метод биохимии основывается на изучении функций и строения определенных молекул. Например, применение различных ферментов используется в биотехнологии и генной инженерии.
• Биофизический метод основывается на исследовании полиморфизма белков плазмы, например молока или крови, что дает информацию о разнообразии популяций.
• Моносомый метод в качестве основы использует гибридизацию соматических клеток.
• Феногенетический метод основывается на изучении влияния генетических и паратипических факторов на развитие качеств организма.
• Популяционно-статистический метод основывается на применении математического анализа в биологии, что позволяет проанализировать количественные признаки: расчет средних величин, показателей изменчивости, статистических ошибок, корреляцию и другие. Использование закона Харди-Вайнберга помогает в анализе генетической структуры популяции, уровня распространения аномалий, а также проследить изменчивость популяции при применении различных вариантов отбора.

Что такое селекция?

Селекцией называется наука, изучающая методы создания новых сортов и гибридов растений, а также пород животных. Теоретической основой селекции является генетика.

Цель науки – усовершенствование качеств организма или получение в нем свойств, необходимых человеку, путем влияния на наследственность. С помощью селекции не могут быть созданы новые виды организмов. Селекцию можно считать одной из форм эволюции, в которой присутствует искусственный отбор. Благодаря ней человечество обеспечено продовольствием.

Основные задачи науки:

• качественное улучшение особенностей организма;
• повышение продуктивности и урожайности;
• повышение устойчивости организмов к заболеваниям, вредителям, изменениям климатических условий.

Особенностью является комплексность науки. Она тесно связана с анатомией, физиологией, морфологией, систематикой, экологией, иммунологией, биохимией, фитопатологией, растениеводством, животноводством и множеством других наук. Значимыми являются знания об оплодотворении, опылении, гистологии, эмбриологии и молекулярной биологии.

Достижения современной селекции позволяют управлять наследственностью и изменчивостью живых организмов. Значение генетики для селекции и медицины отражается в целенаправленном контроле преемственности качеств и возможностях получения гибридов растений и животных для удовлетворения потребностей человека.

Этапы развития селекции

Издавна человек занимался разведением и отбором растений и животных сельскохозяйственного назначения. Но такая работа основывалась на наблюдении и интуиции. Развитие селекции и генетики проходило практически одновременно. Рассмотрим этапы становления селекции:

1. В период развития растениеводства и животноводства селекция стала носить массовый характер, а становление капитализма привело к селективным работам на уровне промышленности.
2. В конце 19-го века немецкий ученый Ф. Ахард провел исследование и привил сахарной свекле качество по увеличению урожайности. Английские селекционеры П. Ширеф и Ф. Галлета занимались изучением сортов пшеницы. В России было создано «Полтавское опытное поле», где проходили исследования сортового состава пшеницы.
3. Селекция как наука начала развиваться с 1903 года, когда была организована селекционная станция при Московском сельскохозяйственном институте.
4. К середине 20-го века были совершены такие открытия: закон наследственной изменчивости, теория центров происхождения растений культурного назначения, эколого-географические принципы селекции, получены знания об исходном материале растений и их иммунитете. Создан Всесоюзный институт прикладной ботаники и новых культур под руководством Н. И. Вавилова.
5. Исследования с конца 20-го века и до наших дней носят комплексный характер, селекция тесно взаимодействует с другими науками, особенно с генетикой. Были созданы гибриды с высокой агроэкологической адаптацией. Современные исследования уделяют внимание получению у гибридов высокой продуктивности и противостояния биотическим и абиотическим стрессорам.

Методы селекции

Генетика рассматривает закономерности передачи наследственной информации и способы управления таким процессом. В селекции используются знания, полученные от генетики, и применяются иные методы для оценки организмов.

Основными из них являются:

• Метод отбора. В селекции применяется естественный и искусственный (бессознательный или методический) отбор. Также отбираться может конкретный организм (индивидуальный отбор) или их группа (массовый отбор). Определение вида отбора основывается на особенностях размножения животных и растений.
• Гибридизация позволяет получить новые генотипы. В методе выделяют внутривидовую (скрещивание происходит внутри одного вида) и межвидовую гибридизацию (скрещивание разных видов). Проведение инбридинга позволяет закрепить наследственные свойства при снижении жизнеспособности организма. Если во втором или последующих поколениях проводится аутбридинг, то селекционер получает высокоурожайные и стойкие гибриды. Установлено, что при отдаленном скрещивании потомство бесплодно. Здесь значение генетики для селекции выражается в возможности исследования генов и влияния на плодовитость организмов.
• Полиплоидия – процесс увеличения хромосомных наборов, который позволяет добиться рождаемости у бесплодных гибридов. Замечено, что некоторые культурные растения после полиплоидии имеют более высокую рождаемость, чем их родственные виды.
• Индуцированный мутагенез – искусственно вызванный процесс мутаций организма после обработки его мутагеном. После окончания мутации селекционер получает информацию о влиянии фактора на организм и приобретение им новых качеств.
• Клеточная инженерия предназначена для конструирования клеток нового типа с помощью культивирования, реконструкции и гибридизации.
• Генная инженерия позволяет выделять и исследовать гены, проводить с ними манипуляции с целью усовершенствования качеств организмов и выведения новых видов.

Растения

В процессе изучения роста, развития и выделения полезных свойств растений генетика и селекция тесно взаимосвязаны. Генетика в сфере анализа жизнедеятельности растений занимается вопросами изучения особенностей их развития и генов, которые обеспечивают нормальное формирование, а также функционирование организма.

Наука изучает такие направления:

• Развитие одного конкретного организма.
• Контроль сигнальных систем растения.
• Экспрессия генов.
• Механизмы взаимодействия клеток и тканей растения.

Селекция, в свою очередь, обеспечивает создание новых или улучшение качеств уже существующих видов растений на основании знаний, полученных с помощью генетики. Наука изучается и успешно используется не только фермерами и садоводами, но и селекционерами в исследовательских организациях.

Применение достижений генетики в селекции и семеноводстве дает возможность привить растениям новые качества, которые могут быть полезны в разных сферах человеческой жизни, например в медицине или кулинарии. Также знания о генетических особенностях позволяют получить новые сорта культур, которые могут произрастать в иных климатических условиях.

Благодаря генетике в селекции применяется метод скрещивания и индивидуального отбора. Развитие науки о генах позволяет применять в селекции такие методы, как полиплоидия, гетерозис, экспериментальный мутагенез, хромосомная и генная инженерия.

Мир животных

Селекция и генетика животных – разделы наук, которые занимаются изучением особенностей развития представителей животного мира. Благодаря генетике человек получает знания о наследственности, генетических особенностях и изменчивости организма. А селекция позволяет отобрать для использования только тех животных, качества которых необходимы человеку.

Издавна люди проводят отбор животных, которые, например, более подходят для использования в сельском хозяйстве или охоты. Большое значение для селекции имеют хозяйственные признаки и экстерьер. Так, животные хозяйственного назначения оцениваются по внешнему виду и качеству их потомства.

Применение знаний генетики в селекции позволяет контролировать потомство животных и их необходимые качества:

• устойчивость к вирусам;
• увеличение удоя;
• размер особи и телосложение;
• терпимость к климату;
• плодовитость;
• пол приплода;
• устранение наследственных нарушений у потомков.

Селекция животных получила распространение не только в целях удовлетворения первоочередных потребностей человека в питании. Сегодня можно наблюдать множество домашних пород животных, выведенных искусственно, а также грызунов и рыб, например гуппи. Селекция и генетика в животноводстве используют такие методы: гибридизация, искусственное осеменение, экспериментальный мутагенез.

Селекционеры и генетики часто сталкиваются с проблемой нескрещиваемости видов среди первого поколения гибридов и значительным снижением плодовитости потомков. Современные ученые активно решают такие вопросы. Основной задачей научных работ является изучение закономерностей совместимости гамет, плода и организма матери на генетическом уровне.

Микроорганизмы

Современные знания о селекции и генетике позволяют обеспечить потребности человека в ценных продуктах питания, которые в основном получают от животноводства. Но внимание ученых привлекают и другие объекты природы – микроорганизмы. Наука долгое время считала, что ДНК является индивидуальной особенностью и не может быть передана другому организму. Но исследования показали, что ДНК бактерии могут быть успешно введены в хромосомы растений. Благодаря такому процессу качества, присущие бактерии или вирусу, приживаются в другом организме. Также давно известно влияние генетической информации вирусов на клетки человека.

Изучение генетики и селекция микроорганизмов проводятся в более короткие сроки, по сравнению с растениеводством и животноводством. Это объясняется быстрым размножением и сменой поколений микроорганизмов. Современные методы селекции и генетики – использование мутагенов и гибридизации – позволили создать микроорганизмы с новыми свойствами:

• мутанты микроорганизмов способны к сверхсинтезу аминокислот и повышенному образованию витаминов и провитаминов;
• мутанты азотфиксирующих бактерий способны значительно ускорить рост растения;
• выведены дрожжевые организмы – одноклеточные грибы и многие другие.

Селекционеры и генетики используют такие мутагены:

• ультрафиолет;
• ионизирующая радиация;
• этиленимин;
• нитрозометилмочевина;
• применение нитратов;
• акридиновые краски.

Для эффективности мутации используются частые обработки микроорганизма малыми дозами мутагена.

Медицина и биотехнологии

Общим в значении генетики для селекции и медицины является то, что в обоих случаях наука позволяет изучить наследственность организмов, проявляющийся у них иммунитет. Такие знания важны для борьбы с возбудителями болезней.

Изучение генетики в области медицины позволяет:

• предотвратить рождение детей с генетическими отклонениями;
• провести профилактику и лечение наследственных патологий;
• изучить влияние окружающей среды на наследственность.

Для этого применяются такие методы:

• генеалогический – изучение семейного древа;
• близнецовый – сопоставление близнецовой пары;
• цитогенетический – исследование хромосом;
• биохимический – позволяет выявить мутантные аллеи в ДНК;
• дерматоглифический – анализ кожного рисунка;
• моделирование и другие.

Современные исследования выявили примерно 2 тысячи болезней, передающихся по наследству. В основном это психические расстройства. Изучение генетики и проведение селекции микроорганизмов позволяют снизить уровень заболеваемости среди населения.

Достижения генетики и селекции в биотехнологии позволяют использовать биологические системы (прокариоты, грибы и водоросли) в науке, промышленном производстве, медицине, сельском хозяйстве. Знания о генетике дают новые возможности для развития таких технологий: энерго и ресурсосберегающие, безотходные, наукоемкие, безопасные. В биотехнологии применяются такие методы: клеточная и хромосомная селекция, генная инженерия.

Генетика и селекция – науки, которые неразрывно связаны. Селекционная работа во многом зависит от генетического разнообразия исходного числа организмов. Именно эти науки предоставляют знания для развития сельского хозяйства, медицины, промышленности и других сфер человеческой жизни.

fb.ru

3.8.1. Генетика и селекция.

3.8.2. Методы работы и.В. Мичурина.

3.8.3. Центры происхождения культурных растений.

Селекция, ее задачи и практическое значение

Селекция (от лат. селектио — отбор) — это наука о методах создания пород домашних живот­ных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами.

Под селекцией понимают также и сам процесс изменения живых организмов, осуществляе­мый человеком для своих потребностей. Современные селекционеры придерживаются точки зре­ния Н. И. Вавилова, согласно которой теоретической основой данной науки являются генетика и эволюционное учение.

Порода (сорт, штамм, чистая линия) — это популяция организмов, искусственно созданная человеком и характеризующаяся специфическим генофондом, наследственно закрепленными мор­фологическими и физиологическими признаками, определенным уровнем и характером продук­тивности.

Задачей современной селекции является повышение продуктивности сортов растений и пород животных. Однако ныне важнейшими факторами интенсификации растениеводства и животно­водства становится их перевод на промышленную основу, например, сортов овощей и фруктов, пригодных для машинной уборки, пород животных, предназначенных для содержания в живот­новодческих хозяйствах.

Достижения селекции растений, связанные с выведением высокопродуктивных сортов пшени­цы, позволили осуществить так называемую «зеленую» революцию в середине XX века в Мекси­ке, когда традиционные сорта были заменены новыми. Это позволило не только спасти от разо­рения мелкие фермерские хозяйства, но и решить продовольственную проблему в данном регионе. В целом с селекцией связывают надежды на преодоление дефицита продовольствия в мире, не­смотря на глобальный экологический кризис, поразивший даже такие традиционно «хлебные» страны, как Испания и Аргентина.

Вклад Н. И. Вавилова в развитие селекции: учение о центрах многообразия и происхождения культурных растений; закон гомологических рядов в наследственной изменчивости

Первым этапом селекции было одомашнивание (доместикация), в процессе которого шел от­бор по поведению животных и способности размножаться под контролем человека. Оно позволило сохранить огромное разнообразие признаков, в том числе неблагоприятных для вида. Всего чело­век окультурил около 150 видов растений и около 20 видов животных.

Выдающийся русский генетик и селекционер Н. И. Вавилов в ходе многочисленных экспеди­ций изучил мировые растительные ресурсы и установил, что наибольшее разнообразие форм опре­деленного вида характерно для тех районов, где этот вид был введен в культуру. В соответствии с этим он определил семь центров происхождения культурных растений (табл. 3.3).

Центры происхождения культурных растений

Дальнейшие исследования позволили выделить уже 12 центров происхождения культурных растений, тесно связанных с центрами одомашнивания животных.

Н. И. Вавилов собрал также хранящуюся и поныне во Всероссийском институте растениевод­ства (г. Санкт-Петербург) мировую коллекцию культурных растений, которая и сейчас исполь­зуется для выведения новых сортов и на основании изучения признаков культурных растений и близких к ним диких видов Н. И. Вавилов в 1920 году сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости:

Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной из­менчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предви­деть нахождение параллельных форм у других видов и родов.

Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в ря­дах их изменчивости. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство.

Данный закон позволил предположить наличие некоторых форм злаков, которые впослед­ствии были описаны, и, как позже было установлено, он является универсальным для всех живых организмов.

Генетической основой данного закона является то, что степень исторического родства прямо пропорциональна количеству их общих генов, вследствие чего и мутации этих генов могут быть сходными. В фенотипе это проявляется одинаковым характером изменчивости многих признаков у близких видов, родов и других таксонов.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости организмов объясняет направлен­ность исторического развития родственных групп организмов. Опираясь на него и изучив наслед­ственную изменчивость близких видов, в селекции планируют работу по созданию новых сортов растений и пород животных с определенным набором наследственных признаков. В систематике организмов этот закон позволяет предвидеть существование неизвестных науке систематических групп (видов, родов и т. д.) с подобными сочетаниями признаков, выявленных в близкородствен­ных группах.

Методы селекции и их генетические основы

Основные методы селекции — гибридизация и искусственный отбор.

Гибридизация — это процесс образования или получения гибридов, в основе которого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке.

Для достижения результата в процессе гибридизации особое внимание уделяется подбору ро­дительских пар. В селекции растений подбор ведется по определенным признакам с учетом гене­тической и географической удаленности; в селекции животных — только по хозяйственно цен­ным признакам, которые определяют по экстерьеру, родословной и потомству.

Выделяют родственную и неродственную гибридизации. Родственное скрещивание, или инбри­динг, приводит к появлению чистых линий, но при этом снижается жизнеспособность потомства вследствие перехода различных летальных и полулетальных генов в гомозиготное состояние.

Неродственное скрещивание, или аутбридинг, бывает внутривидовым и межвидовым (в т. ч. отдаленная гибридизация). Аутбридинг в первом поколении дает эффект гетерозиса.

Гетерозис (от греч. гетерозис — изменение, перевоплощение) — явление повышения жизне­способности и продуктивности у гибридов первого поколения по сравнению с исходными роди­тельскими формами.

Данное явление объясняется благоприятным сочетанием родительских генов, а также пере­ходом сублетальных и летальных аллелей в гетерозиготное состояние. Во втором и последую­щих поколениях эффект гетерозиса ослабевает вследствие расщепления генов и гомоготизации. У растений его эффект можно закрепить вегетативным или партеногенетическим размножением, удвоением числа хромосом и т. д. Эффект гетерозиса широко применяется в сельском хозяйстве, так как он позволяет существенно повысить урожайность растений (кукурузы, огурцов, томатов) и продуктивность животных (яйценоскость гибридов леггорнов и австралорнов, скорость роста и улучшение качества мяса бройлеров).

Несмотря на то, что с помощью отдаленной гибридизации уже созданы и успешно внедрены в сельскохозяйственное производство высокопродуктивные гибриды растений (пшенично-пырей- ный, пшеницы и ржи — тритикале, малины и ежевики), у животных (лошади и осла — мул, бе­луги и стерляди — бестер), основной проблемой данного метода является преодоление бесплодия гибридов. Бесплодие возникает в результате различий размеров, форм и количества хромосом в кариотипе родительских форм, вследствие чего хромосомы утрачивают способность конъюги- ровать в процессе мейоза. Преодолеть его можно за счет удвоения числа хромосом в кариотипе, и тогда хромосомы каждого из родителей будут конъюгировать с гомологичными им. Первым дан­ный метод апробировал российский селекционер Г. Д. Карпеченко в процессе создания редечно- капустного гибрида с 36 хромосомами, тогда как у каждой из родительских форм их было по 18.

У животных решить проблему данным путем не представляется возможным вследствие уве­личения дозы летальных аллелей, поэтому у них только в некоторых случаях один или оба пола плодовиты, как, например, самки гибридов яка с крупным рогатым скотом.

Искусственный отбор — процесс создания новых пород животных и сортов культурных рас­тений путем систематического сохранения и размножения особей с определенными, ценными для человека признаками и свойствами в ряду поколений.

Выделяют две формы искусственного отбора: бессознательный, ведущийся без определенного плана, и методический, производимый с определенной целью. Примером искусственного отбораявляются породы домашних голубей, выведенные от дикого скалистого голубя. Также он при­меняется в форме массового и индивидуального отбора. Массовый отбор является эффективным при высокой наследуемости признака. В основном он используется в селекции растений и микро­организмов. При индивидуальном отборе учитываются не только показатели продуктивности или иные качества организма, но и наследование данного признака в ряду поколений. В комбинации с инбридингом он позволяет получить чистые линии. Индивидуальный отбор характерен для се­лекции животных и самоопыляющихся растений.

Теорию искусственного отбора создал великий английский ученый Ч. Дарвин. Основные по­ложения своей теории он изложил в труде «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» и развил в дальнейшем в книге «Изменения домашних животных и культурных растений под влиянием одомашнивания».

Методы выведения новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов

В связи с тем, что генетически запрограммированные резервы продуктивности культурных растений и животных уже практически исчерпаны, создание новых сортов и пород этих орга­низмов требует кардинального изменения подхода к процессу селекции. В первую очередь перед началом селекционного процесса создается модель сорта или породы, которая учитывает совре­менные требования к нему, после чего производится подбор методов, при помощи которых может быть достигнут искомый результат. Помимо описанных выше гибридизации и искусственного отбора, на современном этапе развития селекции широко используются также искусственный мутагенез, методы биотехнологии, клеточной и генной инженерии, клонирование.

Искусственным, или экспериментальным мутагенезом называют получение мутаций с помо­щью физических или химических агентов, например рентгеновского и ультрафиолетового из­лучения. Он позволяет получить как новые полезные генные мутации, так и геномные, в том числе добиться полиплоидизации. Однако далеко не все мутации происходят в ядерном геноме и способны передаваться в ряду поколений, поскольку в клетках животных имеются еще геномы митохондрий, а в клетках растений — митохондрий и пластид. Кроме того, мутации могут затро­нуть только соматические клетки, но не произойти в половых. В связи с этим многие мутантные формы растений размножаются только вегетативно.

В селекции растений широко применяются различные формы гибридизации и искусственного отбора. Однако гибриды довольно часто являются бесплодными, и поэтому их либо каждый раз выводят заново, либо размножают вегетативно. Для преодоления бесплодия гибридов у расте­ний используется искусственный мутагенез, который позволяет получать полиплоидные сорта, отличающиеся более высокой урожайностью. С его помощью был получен ряд сортов сахарной свеклы, гречихи, редечно-капустный гибрид Г. Д. Карпеченко, а также новые высокоурожайные сорта ячменя и пшеницы, сорта растений с декоративными листьями.

В плодоводстве и декоративном цветоводстве невозможно в настоящее время обойтись без ме­тодов, разработанных и усовершенствованных одним из самых выдающихся российских селекцио­неров — И. В. Мичуриным, в особенности методов ментора, вегетативного сближения, посредни­ка, смеси пыльцы и др. Например, метод ментора благодаря сочетанию свойств привоя и подвоя позволил ему вывести сорт груши бере зимняя.

Селекция животных использует те же методы, что и селекция растений, однако она учитывает биологические особенности этих организмов. Так, здесь на определенных стадиях селекционно­го процесса прибегают к инбридингу, однако весьма в ограниченных масштабах, поскольку это может привести к снижению жизнеспособности особей вследствие перевода летальных аллелей в гомозиготное состояние. Более широко распространенный в животноводстве аутбридинг может давать эффект гетерозиса, как в случае бройлеров — гибридов пород кур корниш и белого пли­мутрока, но при межвидовой гибридизации гибриды в основном бесплодны и их вегетативное размножение невозможно.

Еще одной трудностью селекционной работы в данной области является то, что у особей одного из полов могут не проявляться хозяйственно ценные признаки, например у петухов — яйцено­скость, а у быков — молочность и жирность. В связи с этим от производителей получают «проб­ных» потомков, и только в том случае, если для последних характерны более высокие показатели исследуемого признака, производителей целесообразно использовать в дальнейшей работе. Для получения от них максимально возможного числа потомков применяют технологии искусствен­ного осеменения, которые предусматривают получение и хранение половых клеток в течение дли­тельного времени, а также искусственного оплодотворения «в пробирке» и пересадки в матку менее ценной в хозяйственном отношении самки — суррогатной матери.

Микроорганизмы в последнее время широко применяются в различных отраслях хозяйствен­ной деятельности. Так, дрожжи используют в хлебопечении, виноделии, пивоварении и т. д. Дру­гие грибы синтезируют в промышленных условиях антибиотики, лимонную кислоту и кормовые белки из отходов растениеводства и даже нефти. С помощью бактерий человек получает витами­ны, аминокислоты, инсулин, а также извлекает металлы из руд и промышленных отходов. Ши­роко используются микроорганизмы в сельском и лесном хозяйстве для борьбы с вредителями.

Особенности организации и жизнедеятельности микроорганизмов не позволяют применять у них метод гибридизации, тогда как искусственный мутагенез с последующим отбором наиболее продуктивных штаммов дает прекрасные результаты. В некоторых случаях проводят искусствен­ное скрещивание штаммов с помощью бактериофагов, способных переносить наследственную ин­формацию из одной клетки бактерий в другую. Это позволило получить, например, высокопро­дуктивные штаммы грибов — продуцентов антибиотиков и витаминов.

Значение генетики для селекции

Хотя селекция и возникла как наука для удовлетворения практических потребностей челове­ка, издавна применявшего гибридизацию особей с лучшими сочетаниями признаков для получе­ния новых сортов растений и пород животных (именно на основе сравнения гибридов с родитель­скими формами начали формироваться основные представления о закономерностях наследования признаков), в настоящее время генетика является теоретической основой селекции. Опираясь на частную генетику различных объектов, селекционеры подбирают исходный материал для созда­ния новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. При этом не только используются уже имеющиеся наследственные признаки, но и создаются новые благодаря при­менению метода искусственного мутагенеза, а также вносятся новые гены с помощью методов биотехнологии, не утрачивает своего значения и явление гетерозиса.

Окраска и структура меха пушных животных наследуются как качественные признаки, в свя­зи с чем селекционеры используют их для выведения новых пород норки, лисицы, кролика и др. Продуктивность растений и крупного рогатого скота, напротив, являются количественными при­знаками, что также не может не учитываться в процессе выведения новых сортов и пород.

Значительную роль методы искусственного мутагенеза, клеточной и генной инженерии сыгра­ли в выведении новых штаммов микроорганизмов, продуцирующих антибиотики, гормон роста человека, инсулин и др., а также в создании новых сортов растений и животных с измененными свойствами — генетически модифицированных организмов.

Биологические основы выращивания культурных растений и домашних животных

Для достижения генетически запрограммированной продуктивности сельскохозяйственные растения нуждаются в создании оптимальных условий. В первую очередь им, безусловно, необ­ходима соответствующая интенсивность освещения, которая обеспечивает протекание процессовфотосинтеза, однако если пшеница требует высокой интенсивности света, то кофейные деревья необходимо выращивать в тени. Не менее существенным фактором является и достаточное коли­чество влаги в почве, что можно обеспечить в основном благодаря созданию оросительных систем, хотя в настоящее время все чаще прибегают к капельному поливу. Еще одним важным условием повышения урожайности сельскохозяйственных культур является обеспечение их элементами минерального питания. Эту проблему частично можно решить путем внесения в почву удобрений, что, однако, сопряжено с риском чрезмерного их накопления и смыва в близлежащие водоемы. Поэтому стараются применять многопольные севообороты, в которые включают бобовые, образу­ющие симбиоз с клубеньковыми бактериями, переводящими атмосферный азот в доступную для растений форму.

С момента зарождения земледелия культурные растения страдают от вредителей и возбудите­лей различных заболеваний, которые снижают их урожайность, а в некоторых случаях и полно­стью уничтожают посевы. Причиной таких стихийных бедствий является их пониженная устой­чивость к факторам среды и занятие больших площадей одним видом растений. Для борьбы с вредителями растений долгое время использовали химические вещества — пестициды, однако со временем выяснилось, что появились новые расы, устойчивые к этим веществам, а сами пе­стициды обладают токсическим и мутагенным действием. Поэтому в настоящее время во многих странах использование пестицидов существенно ограничено или вовсе запрещено. В связи с этим на передний план выходят биологические методы борьбы с вредителями, которые связаны либо с массовым размножением хищника или паразита данного вредителя, либо с нарушением размно­жения вредителя путем отлова самцов, а также с искусственной стерилизацией самцов, которые не дают потомков в результате скрещивания с нормальными самками.

Сельскохозяйственные животные, выращиваемые по интенсивным технологиям, также нуж­даются в особых условиях. В первую очередь, им требуются сбалансированные корма, в которые ранее добавляли белок, полученный в результате бактериального синтеза, однако затем от него отказались, поскольку он мог вызывать аллергии не только у животных, но и у работников пред­приятий и жителей близлежащих населенных пунктов. Поэтому в настоящее время корма состав­ляются большей частью на растительной основе.

Перспективы развития растениеводства и животноводства и, в конечном итоге, решение про­блемы кризиса продовольствия связаны в основном с прогрессом биотехнологии, клеточной и ген­ной инженерии.

3.9. Биотехнология, клеточная и генная инженерия, клонирование. Роль клеточной теории в становлении и развитии биотехнологии. Значение биотехнологии для развития селекции, сельского хозяйства, микробиологической промышленности, сохранения генофонда планеты. Этические аспекты развития некоторых исследований в биотехнологии (клонирование человека, направленные изменения генома).

studfiles.net

УРОК "Генетика и основы селекции"

Открытый урок. Генетика и основы селекции

Цель:  продолжить у учащихся формирование знаний о селекции  .

Задачи:

Обучающие: 

- продолжить формирование у учащихся знаний о селекции растений.

- познакомить учащихся с методами селекции  растений.

- продолжить формирование умений анализировать и делать выводы при устном развернутом ответе.

Развивающие:

-способствовать развитию речи учащихся путем постановки вопроса, требующих развернутого и связного ответа.

- создание условий для развития устной и письменной речи при индивидуальном устном и письменном опросе.

- создать условия для развития произвольного внимания при объяснении нового материала

- способствовать развитию наглядно-образного мышления при демонстрации презентации, наглядных материалов.

Воспитывающие:

- создать условия для воспитания у учащихся правильной научной картины мира

- способствовать воспитанию у учащихся ответственного отношения к труду, за результаты труда.

- создать условия для воспитания у учащихся положительной мотивации к учению через обоснование необходимости изучаемого материала в повседневной жизни.

Коллекция «Сорта томатов», Коллекция «Семена культурных растений и их диких видов»

План урока:

I. Организационный момент

 II. Этап проверки домашнего задания

 III. Объяснение нового материала

 IV. Закрепление полученных знаний

 V. Домашнее задание

 VI. Подведение итогов урока

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

– Здравствуйте ребята, сегодня на уроке нам нужно изучить очень объемный материал. Поэтому давайте максимально сконцентрируемся на уроке и будем работать быстро и продуктивно.

II. Этап проверки домашнего задания

– Итак, скажите пожалуйста, что за наука селекция и  какая основные задачи селекции как науки? (Выведение новых  и совершенствование старых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов и др.)

- Какие основные методы селекции  вы знаете? (отбор, гибридизация, мутагенез)

- В основе селекции лежит разработанная Ч.Дарвином концепция искусственного отбора.

Какие виды искусственного отбора различают? (массовый и индивидуальный)

- Отбор тем эффективнее, чем разнообразнее в наследственном отношении исходный материал. Что является путем увеличения разнообразия материала для селекции? (гибридизация близкородственная (инбридинг),позволяющая перевести рецессивные гены в гомозиготное состояние; и неродственная, помогающая объединить в одном организме гены, ответственные за ценные признаки разных особей. )

 – Хорошо. А скажите, какая наука является теоретической базой селекции? (Генетика)

 – А теперь подумайте, почему именно генетические знания играют большую роль в развитии селекции?(Потому что основой успеха селекционной работы в значительной степени является генетическое разнообразие исходного материала. В своей работе селекционеры стараются использовать все многообразие диких и культурных растений.)

 – Правильно. На необходимость использовать в селекции растений все видовое многообразие флоры нашей планеты указывал еще академик Николай Иванович Вавилов (слайд 6) – выдающийся генетик и селекционер. Решая проблему исходного материала он обследовал многие районы земного шара и вывел территории с наибольшим генетическим разнообразием культурных растений и их диких сородичей. В 1920-1930 гг Вавилов вместе сотрудниками осуществил более 60 экспедиций в54 страны мира по всем обитаемым континентам, кроме Австралии. Они доказали, что для разных культур существуют свои центры многообразия. Именно Николаем Ивановичем были выделены 8 центров происхождения культурных центров растений. Давайте вспомним, какие это центры. (Слайд 7-15,)

Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В1970 г П.М. Жуковский установил еще 4 центра (смотрим стр. 245 и рис 94)

Мировая коллекция растений- ныне крупнейшее национальное достояние, сохраненное сотрудниками ВИРа во время блокады Ленинграда в годы Великой Отечественной войны, где насчитывается 180 тяс. образцов, представляющих 1740 видов растений со всех континентов нашей планеты. 39 тыс- зерновых, 19 тыс. – зернобобовых, 30 тыс- кукурузы и крупяных культур, 4тыс.- клубнеплодов, 17 тыс. – овощных и бахчевых культур.11тыс.- 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.

Обратите внимание, на слайде перечислены культурные растения, такое же задание и на карточках на ваших столах.  Ваша задача записать на карточках  центры их происхождения

Приложение 2

1. Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажан (50% культурных растений)_________

2. Соя,просо, гречиха, плодовые и овощные культуры, слива,  вишня (20% культурных растений___________

3. Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен,репа, чеснок, виноград (14% культурных растений)_________

4. Капуста, сахарная свекла , маслина, клевер (11% культурных растений)________

5. Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго__________

6. Кукуруза, какао, тыква, хлопчатник____________

7. Картофель, ананас, хинное дерево_______________

Приложение3

1.Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажан (50% культурных растений)_Южноазиатский тропический

2.Соя,просо, гречиха, плодовые и овощные культуры, слива,  вишня (20% культурных растений___Восточноазиатский

3. Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен,репа, чеснок, виноград (14% культурных растений)   юго-заподноазиатский

4. Капуста, сахарная свекла , маслина, клевер (11% культурных растений) средиземноморской

5. Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго- Азиатский

6. Кукуруза, какао, тыква, хлопчатник - Центральноамериканский

7. Картофель, ананас, хинное дерево – Южноамериканский.

8. Учащиеся записывают в тетрадь центры происхождения растений.

2. Основные методы селекции растений Презентация (Селекция растений)

 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. Слайд 3-4

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.

Виды гибридизации по жизненному уровню:

 Молекулярная  Клеточная  Тканевая Органная  Организменная

 Виды гибридизации по происхождению:

 Спонтанные (естественные)

 Полученные человеком (Искусственные)

 По способу образования:

 Вегетативные

 Половые      

 ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ - межродовое, межвидовое скрещивание,

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

Результаты отдалённой гибридизации растений

 Гибриды: Слайд6-12

 Церападуса  Клементины  Сливы  Тритикале Рафанобрассика

 Грейпфрут  Земклубника  Гранатовая рябина Бельфлер-китайка

 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.-( самостоятельно читать по учебнику) 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

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

Вопрос.

1. Какими признаками отличаются полиплоидные растения?

2. Какие сорта получены?

3. Чем воздействуют на растения и что при этом происходит?

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.

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

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

(демонстрация коллекции сорт Бере зимняя.)

.

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 лежкостн          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 (под вой)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

Закрепление знаний.

.

По горизонтали:

- Так называется популяция растений искусственно созданная человеком? (Сорт)

- Как называется метод при котором проводят различные скрещивания организмов? (Гибридизация)

По  вертикали:

- В основе этого метода, который используется до сих пор лежит концепция разработанная еще Ч.Дарвиным.

- Так называется популяция животных искусственно созданная человеком?

- Так называется популяция микроорганизмов искусственно созданная человеком?

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 происхожде нию, относится к методам...

А. Клеточной инженерии.                   Б. Хромосомной инженерии.

В. Отдаленной гибридизации.           Г. Генной инженерии.

1в,2г,3в, 4г, 5в,6г.

ИТОГИ УРОКА. выставление оценок

infourok.ru

Генетика и селекция

6. Положение, согласно которому виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости, характеризует сущность закона:

а) гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова;

б) сцепленного наследования Т.Моргана;

в) независимого расщепления генов Г.Менделя;

г) расщепления Г.Менделя.

7. Появление сходных форм наследственной изменчивости у близкородственных видов объясняется:

а) одинаковым или близким числом хромосом, одинаковым расположением аллельных генов в хромосомах;

б) способностью хромосом мутировать;

в) обитанием в сходных условиях среды;

г) сходным строением организмов.

Наследственная изменчивость человека

1. Методом изучения наследственности человека не является:

а) цитогенетический;

б) прямой эксперимент;

в) близнецовый;

г) генеалогический.

2. Возрастающая роль генетики для медицины объясняется:

а) увеличением числа заболеваний человека;

б) поисками средств защиты от инфекционных заболеваний;

в) увеличением числа наследственных заболеваний человека, в связи с появлением новых мутагенов;

г) появлением новых опасных для здоровья человека мутагенов.

3. Метод окрашивания и рассматривания хромосом под микроскопом называется:

а) цитогенетическим;

б) генеалогическим;

в) близнецовым;

г) биохимическим.

4. Существование видов-двойников, не отличающихся по анатомическому строению, но имеющих различные наборы хромосом, было установлено с помощью метода:

а) биохимического;

б) генеалогического;

в) близнецового;

г) цитогенетического.

5. Генеалогический метод позволяет:

а) выявить фенотипическое проявление признака, обусловленное средой;

б) установить закономерности наследования различных признаков;

в) изучить влияние экологических факторов;

г) изучить наследственно обусловленные нарушения обмена веществ.

Лечение и предупреждение некоторых наследственных болезней человека

1. Отсутствие или избыток продукта определенной биохимической реакции является у человека причиной заболеваний:

а) обмена веществ;

б) хронических;

в) инфекционных.

2. Сахарный диабет является примером:

а) хромосомных заболеваний;

б) молекулярных заболеваний;

в) врожденного нарушения обмена веществ;

г) инфекционных заболеваний.

3. Отрицательные последствия (гибель плода) наличия в крови резус-фактора проявляются при вступлении в брак резус-отрицательной женщины и резус-положительного мужчины. Это объясняется тем, что:

а) организм матери вырабатывает антитела;

б) плод наследует резус-отрицательную кровь;

в) плод выделяет антигены;

г) плод наследует резус-положительную кровь.

4. Основным путем предотвращения наследственных заболеваний является:

а) реабилитация;

б) лечение;

в) установление их причин;

г) профилактика.

5. Медико-генетическое консультирование не обеспечивает:

а) прогноз вероятности рождения генетически неполноценного потомства;

б) контроль за ребенком в период его внутриутробного развития;

в) рождение здорового ребенка с наследственными аномалиями;

г) прогноз вероятности рождения второго здорового ребенка, если первый был наследственно болен.

Одомашнивание как начальный этап селекции

1. Селекция как вид научной деятельности возникла:

а) во второй половине XX в. благодаря использованию искусственного мутагенеза в селекции;

б) в первой половине XX в. благодаря открытию Н.И. Вавиловым центров происхождения культурных растений;

в) в середине XIX в., благодаря созданию эволюционной теории Ч.Дарвином;

г) в конце XIX в., благодаря работам И.В. Мичурина.

2. Причиной окультуривания растений и одомашнивания животных является:

а) переход человека от охоты на диких животных и сбора дикорастущих растений к разведению животных и выращиванию растений в искусственно созданных условиях;

б) возрастание потребностей человека в пище и одежде;

в) постоянное улучшение человеком свойств культивируемых растений и животных;

г) зависимость благополучия человека от ограниченного набора видов растений и животных.

3. Одомашнивание является начальным этапом:

а) селекции растений, животных;

б) селекции растений;

в) гибридизации;

г) селекции животных.

4. Центрами происхождения культурных растений Н.И. Вавилов считал регионы мира, где:

а) имеются наиболее благоприятные условия;

б) найдено большое количество ископаемых остатков растений;

в) наблюдается наибольшее число сортов и разновидностей какого-либо растения;

г) отсутствуют конкурирующие виды.

5. Центрами происхождения культурных растений:

а) хлопчатник, арбуз, кофе;

б) капуста, брюква, люпин, оливковое дерево;

в) пшеница, рожь, овес, чечевица;

являются:

1. Переднеазиатский;

2. Средиземноморский.

3. Африканский.

6. Центрами одомашнивания животных:

а) индейка, лама, тур;

б) свинья, собака, куры;

в) овца, коза.

считаются центры:

1. Индонезийско-Индокитайский;

2. Южно-Среднеамериканский;

3. Передне-Малоазиатский.

7. По выражению Н.И. Вавилова, селекция «представляет собой эволюцию, направляемую волей человека». Это означает, что селекция:

а) осуществляется человеком;

б) представляет длительный процесс;

в) приводит к образованию новых пород животных и сортов растений;

г) приводит к образованию новых пород животных и сортов растений, удовлетворяющих потребностям человека.

9. Установлено, что домашние животные:

1) лошадь;

2) корова;

3) овца;

произошли от предков:

а) тарпана;

б) тура;

в) лошади Пржевальского;

г) муфлона.

Методы современной селекции

1. На первых этапах окультуривания растений человек пользовался отбором бессознательно, т.е.:

а) отбирал растения только по одному признаку;

б) отбирал растения по приспособленности переносить недостаток воды или ее избыток;

в) отбирал растения, способные сохранять семена в колосе;

г) ставил цели изменить лишь отдельные признаки растения.

2. Человек начал пользоваться сознательным отбором:

а) не зная законов наследственности и не владея теорией отбора;

б) владея теорией отбора;

в) владея практикой гибридизации;

г) открыв законы наследственности.

3. Близкородственное скрещивание животных и самоопыление растений:

а) не изменяет жизнеспособность и плодовитость потомков;

б) снижает жизнеспособность и плодовитость потомков;

в) повышает жизнеспособность и плодовитость потомков;

г) повышает жизнеспособность и снижает плодовитость потомков.

4. В селекции проводят самоопыление перекрестноопыляемых растений с целью получения чистых линий. При этом снижается жизнеспособность растений, уменьшается их продуктивность. Это обусловлено:

а) переходом рецессивных мутаций в гомозиготное состояние;

б) увеличением числа доминантных мутаций;

в) уменьшением числа мутаций;

г) переходом рецессивных мутаций в гетерозиготное состояние.

5. Родственные скрещивания закрепляют у потомства определенные качества благодаря:

а) изменению фенотипа;

б) сцепленному наследованию;

в) повышению гомозиготности;

г) повышению гетерозиготности.

6. В результате скрещивания генетически отличающихся чистых самоопыляющихся линий в первом гибридном поколении наблюдается эффект гетерозиса. Это обусловлено:

а) переходом рецессивных мутаций в гетерозиготное состояние;

б) накоплением рецессивных мутаций;

в) накоплением доминантных мутаций;

г) переходом рецессивных мутаций в гомозиготное состояние.

Искусственный мутагенез и его значение в селекции

1. Мутагенные агенты – это:

а) разнообразные факторы, способные вызывать мутации;

б) условия окружающей среды;

в) организмы, являющиеся результатом мутаций;

г) только вещества, способные вызывать мутации.

2. Мутации приводят к появлению у организмов признаков:

а) вредных;

б) нейтральных;

в) новых;

г) полезных.

3. Использование искусственного мутагенеза в селекции обусловлено необходимостью:

а) повышения частоты мутаций у организмов;

б) перевода рецессивных мутаций в гетерозиготное состояние;

в) уменьшения частоты мутаций у организмов;

г) повышения гомозиготности особей.

4. Искусственный мутагенез особенно эффективно используется в селекции:

а) птиц;

в) млекопитающих;

г) растений.

Успехи селекции

1. Известными русскими селекционерами-растениеводами:

1) П.П. Лукьянченко;

2) В.И. Ремесло;

3) А.Г. Шехурдиным;

4) В.С. Пустовойтом

были созданы:

а) сорта подсолнечника;

б) сорт озимой пшеницы Мироновская 808;

в) сорт яровой пшеницы Саратовская-29;

г) сорт озимой пшеницы Безостая-1.

2. Следующие сорта растений:

1) озимая пшеница Мироновская 808;

2) озимая пшеница Безостая-1;

3) яровая пшеница Саратовская-29;

4) озимая пшеница Лютесценс-4

имеют характеристики:

а) высокая урожайность, исключительные мукомольно-хлебопекарные качества зерна;

б) высокая урожайность, хорошая зимостойкость, отзывчивость на удобрения;

в) высокая урожайность, высокие мукомольно-хлебопекарные качества зерна, способность расти в разных экологических условиях;

г) высокая урожайность, хорошая зимостойкость, засухоустойчивость, раннее созревание.

3. Известными русскими селекционерами-животноводами:

1) М.Ф. Ивановым;

2) И.С. Батуриным

были созданы породы:

а) архара-мериноса;

б) украинская степная белая порода свиней.

4. В результате селекционной работы были созданы:

1) порода свиней казахская гибридная;

2) костромская порода крупного рогатого скота;

3) мясошерстная порода овец, обладающие следующими качествами:

а) большая живая масса – до 115 кг;

б) большая приспособленность к высоким летним и низким зимним температурам;

в) высокая продуктивность – до 16 000 кг молока в год.

Обобщение главы «Генетика и селекция»

1. Селекция как вид научной деятельности возникла:

а) во второй половине XX в. благодаря использованию искусственного мутагенеза в селекции;

б) в первой половине XX в. благодаря открытию Н.И. Вавиловым центров происхождения культурных растений;

в) в середине XIX в. благодаря созданию эволюционной теории Ч.Дарвином;

г) в конце XIX в., благодаря работам И.В. Мичурина.

2. Центрами происхождения культурных растений Н.И. Вавилов считал регионы мира, где:

а) имеются наиболее благоприятные условия;

б) найдено большое количество ископаемых остатков растений;

в) найдено наибольшее число сортов и разновидностей какого-либо растения;

г) отсутствуют конкурирующие виды.

3. На первых этапах одомашнивания животных человек пользовался отбором бессознательно, т.е.:

а) оставлял животных, способных жить в неволе;

б) оставлял лишь тех животных, которые были способны удовлетворять его потребности;

в) отбирал животных по продуктивности;

г) ставил целью изменение отдельных качеств животных.

4. Близкородственное скрещивание животных и самоопыление растений:

а) повышает жизнеспособность и плодовитость потомков;

б) повышает жизнеспособность и снижает плодовитость потомков;

в) снижает жизнеспособность и плодовитость потомков;

г) не изменяет жизнеспособности и плодовитости потомков.

5. Причиной нежелательных явлений у потомков при близкородственном скрещивании является:

а) гомозиготность потомков по рецессивным аллелям;

б) гомозиготность потомков по доминантным аллелям;

в) гомозиготность потомков;

г) гетерозиготность потомков.

6. Для получения новых сортов в селекции сначала получают чистые линии отдаленных сортов или разных видов, затем скрещивают чистые линии между собой и получают высокоурожайные гибриды. При этом наблюдается явление:

а) отдаленной гибридизации;

б) полиплоидии;

в) экспериментального мутагенеза;

г) гетерозиса.

7. Значение межпородного гетерозиса в животноводстве заключается в получении:

а) новых сортов:

б) гибридов с высокой производительностью;

в) чистых линий;

г) полиплоидов.

8. Биологическое значение полиплоидии заключается в том, что она в большинстве случаев:

а) снижает жизнеспособность организма;

б) не влияет на жизнеспособность организма;

в) увеличивает жизнеспособность организма;

г) приводит к летальному исходу.

9. Причина бесплодия гибридов F1, получаемых методом отдаленной гибридизации, заключается в:

а) отсутствии процесса перекреста гомологичных хромосом;

б) нарушения в мейозе из-за невозможности нормальной конъюгации гомологичных хромосом;

в) разном количестве хромосом родительских форм;

г) нарушении образования половых клеток у родительских форм.

10. Значение метода отдаленной гибридизации в селекции заключается в том, что в результате:

а) закрепляют уже существующие генотипы;

б) происходит накопление доминантных мутаций;

в) получают особи с новыми генотипами;

г) получают чистые линии.

11. Преодолеть бесплодие гибридов F1, полученных методом отдаленной гибридизации, возможно путем:

а) получения чистых линий;

б) отбора;

в) скрещивания;

г) получения полиплоидов.

Вариант 1

1. Какой отбор следует применять при селекции гороха?

а) индивидуальный;

б) массовый;

в) стихийный;

г) стабилизирующий.

2. Что такое «чистая линия»?

а) потомство от самоопыляющегося растения;

б) потомство от перекрестноопыляемого растения;

в) потомство от скрещивания двух растений одного сорта;

г) растение с четко проявляющимися сортовыми признаками.

3. Для чего проводят самоопыление перекрестноопыляемых растений?

а) для получения биологически отдаленных гибридов;

б) для получения эффекта гетерозиса;

в) для получения чистых линий;

г) для получения гибридов, сочетающих в себе признаки разных сортов.

4. Как преодолеть бесплодие биологически отдаленных растительных гибридов?

а) на сегодняшний день нет методов преодоления бесплодия;

б) с помощью полиплоидии;

в) с помощью инбридинга;

г) с помощью индивидуального отбора.

5. Какое растение не относится к самоопыляющимся?

а) горох;

б) рожь;

в) пшеница;

г) томат.

6. Сорт озимой пшеницы Мироновская 808 был выведен:

а) В.С. Пустовойтом;

б) П.П. Лукьяненко;

в) Н.В. Цициным;

г) В.Н. Ремесло.

7. Метод ментора в селекции растений применяют с целью:

а) акклиматизации;

б) реакклиматизации;

в) усиления доминирования признака;

г) закаливания гибридов.

8. Инбридинг у животных приводит к:

а) гетерозису;

б) улучшению свойств породы;

в) депрессии;

г) созданию новой породы.

9. Систематический таксон, который не может быть создан в результате селекции, – это:

а) вид;

в) порода;

г) штамм.

10. Явление гетерозиса, как правило, наблюдается при:

а) инбридинге;

б) отдаленной гибридизации;

в) создании генетически чистых линий;

г) самоопылении.

Селекция

Вариант 2

1. Какой отбор следует применять при селекции огурцов?

а) индивидуальный;

б) массовый;

в) стабилизирующий;

г) разрывающий.

2. Как называется самоопыление перекрестноопыляющихся растений?

а) аутбридинг;

б) инбридинг;

в) отдаленная гибридизация;

г) анеуполиплоидия.

3. Что такое гетерозис?

а) усиление плодовитости гибрида;

б) географически отдаленные гибриды;

в) депрессия, которая наступает при самоопылении перекрестноопыляемых растений;

г) повышенная жизнеспособность и урожайность межлинейных гибридов.

4. Для чего применяют перекрестное опыление самоопыляющихся растений?

а) для получения эффекта гетерозиса;

б) для получения чистых линий;

в) для получения биологически отдаленных гибридов;

г) для получения гибридов, сочетающих в себе признаки разных сортов.

5. Какое растение не относится к перекрестноопыляемым?

а) подсолнечник;

б) ячмень;

в) кукуруза;

г) рожь.

6. Украинская белая степная порода свиней была выведена:

а) А.И. Куземой;

б) Н.С. Батуриным;

в) М.Ф. Ивановым;

г) Я.Я. Лусиным.

7. В селекции животных очень редко используется:

а) инбридинг;

б) аутбридинг;

в) массовый отбор;

г) индивидуальный отбор.

8. Отбор, проводимый по фенотипу, называется:

а) массовым;

б) индивидуальным;

в) естественным;

г) искусственным.

9. Домашние животные в отличие от растений:

а) имеют многочисленное потомство;

б) дольше живут;

в) размножаются только половым путем;

г) не нуждаются в тщательном уходе.

10. В селекции растений и животных используется:

а) анализ качества производителей по потомству;

б) гибридизация;

в) получение полиплоидных форм;

г) метод ментора.

Поделитесь с Вашими друзьями:

zodorov.ru

Взаимодействие генов, генетика человека, селекция растений и животных

Реферат

на тему: "Взаимодействие генов, генетика человека, селекция растений и животных"

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ

Отношение между генами и признаками достаточно сложное. В организме не всегда один ген определяет только один признак и, наоборот, один признак определяется только одним геном. Чаще один ген может способствовать проявлению сразу нескольких признаков, и наоборот.

Множественное действие генов (плейотропия) — процессы влияния одного гена на формирование нескольких признаков.

Например, у человека ген, определяющий рыжую окраску волос, обусловливает более светлую кожу и появление веснушек.

Иногда гены, определяющие морфологические признаки, влияют на физиологические функции, снижая жизнестойкость и плодовитость, или оказываются летальными. Так, ген, вызывающий голубую окраску у норки, снижает ее плодовитость. Доминантный ген серой окраски у каракулевых овец в гомозиготном состоянии детален, поскольку у таких ягнят недоразвит желудок и они погибают при переходе на питание травой.

Комплементарное взаимодействие генов. На развитие одного признака могут влиять несколько генов. Взаимодействие нескольких неаллельных генов, приводящее к развитию одного признака, называется комплементарным. Например, у кур имеются четыре формы гребня, проявление какой-либо из них связано со взаимодействием двух пар неаллельных генов. Розовидный гребень обусловлен действием доминантного гена одной аллели, гороховидный — доминантного гена другой аллели. У гибридов при наличии двух доминантных неаллельных генов образуется ореховидный гребень, а при отсутствии всех доминантных генов, т.е. у рецессивной гомозиготы по двум неаллельным генам, образуется простой гребень.

Результатом взаимодействия генов является окраска шерсти у собак, мышей, лошадей, форма тыквы, окраска цветков душистого горошка.

Полимерия — такое взаимодействие неаллельных генов, когда степень развития признака зависит от общего количества доминантных генов. По этому принципу наследуется окраска зерен овса, пшеницы, цвет кожи у человека. Например, у негров в двух парах неаллельных генов 4 доминантных, а у людей с белой кожей — ни одного, все гены рецессивные. Сочетания разного количества доминантных и рецессивных генов приводят к образованию мулатов с разной интенсивностью окраски кожи: от темной до светлой.

Закономерности изменчивости

Изменчивость такое же важное свойство организма, как и наследственность. Способность организма изменяться под воздействием окружающей среды адаптирует его к среде. Изменчивость есть результат взаимодействия генотипа со средой. Она бывает двух видов: ненаследственная (модификационная) и наследственная.

Модификационная изменчивость

Изменчивость, не связанная с изменением генотипа, возникающая у организмов под влиянием условий среды и приводящая к разнообразию фенотипов, называется модификационной. Изменения фенотипа являются реакцией на изменяющиеся факторы среды и не выходят за пределы нормы реакции.

Норма реакции — предел изменчивости признака, который обусловлен генотипом. Наследуется не признак, а норма реакции. Она бывает широкой, т. е. изменяется в большом диапазоне, и узкой. Например, широкой нормой реакции обладают такие признаки у человека, как масса тела, цвет волос; у коров — масса тела, количество молока. Узкая норма реакции характерна для следующих признаков: рост человека, цвет глаз; у коров — жирность молока; длина шерсти у овец. Чем шире норма реакций, тем пластичнее признак, что приводит к увеличению вероятности выживания вида в изменяющихся условиях.

Основные характеристики модификационной изменчивости.

1. Изменения не наследуются и носят фенотипический характер.

2. Изменения приспособительны и проявляются у многих особей в популяции, т. е. носят массовый характер. Например, у зайцев зимой окраска шерсти становится белой.

3. Изменения носят постепенный характер. Они адекватны изменению условий среды.

4. Изменения способствуют выживанию особей, повышают жизнестойкость и проводят к образованию модификаций.

Модификации образуют вариационный ряд изменчивости признака в пределах нормы реакции от наименьшей до наибольшей величины. Причина вариаций связана с воздействием различных условий на развитие признака. Чтобы найти предел изменяемости признака, определяют частоту встречаемости каждой варианты и строят вариационную кривую.

Вариационная кривая — графическое выражение характера изменчивости признака. Средние члены вариационного ряда встречаются чаще, что соответствует среднему значению признака.

Наследственная изменчивость

Наследственная изменчивость затрагивает генотип и передается по наследству. Она бывает комбинативной и мутационной.

Комбинативная изменчивость — появление новых сочетаний признаков вследствие перекомбинации генов. Основой комбинативной изменчивости является половой процесс; случайная комбинация негомологичных хромосом в мейозе и, как следствие, независимое наследование признаков; рекомбинация генов в результате кроссинговера. Комбинативная изменчивость определяет разнообразие особей и необходима для вида в его приспособлении к условиям среды.

Мутационная изменчивость — наследственные изменения генотипического материала хромосом и генов. Мутации имеют ряд характерных особенностей.

1. Затрагивают генотип и наследуются.

2. Носят скачкообразный и индивидуальный характер. Возникают у единичных особей в популяции.

3. Неадекватны условиям среды и могут быть нейтральными, полезными, чаще вредными.

4. Могут привести к образованию новых признаков, популяций или гибели организма.

В основе любых мутаций лежит появление новых типов белков.

Классификация мутаций.

1. По характеру изменения фенотипа мутации могут быть биохимическими, физиологическими, анатомо-морфологическими.

2. По степени приспособительности мутации делятся на полезные и вредные. Вредные — могут быть летальными и вызывать гибель организма еще в эмбриональном развитии.

Чаще мутации вредны, так как признаки в норме являются результатом отбора и адаптируют организм к среде обитания. Мутация всегда изменяет адаптацию. Степень ее полезности или бесполезности определяется временем. Если мутация дает возможность организму лучше приспособиться, дает новый шанс выжить, то она "подхватывается" отбором и закрепляется в популяции.

3. Мутации бывают прямые и обратные. Последние встречаются гораздо реже. Обычно прямая мутация связана с дефектом функции гена. Вероятность вторичной мутации в обратную сторону в той же точке очень мала, чаще мутируют другие гены.

Мутации чаще рецессивные, так как доминантные проявляются сразу же и легко "отбрасываются" отбором.

4. По характеру изменения генотипа мутации делятся на генные, хромосомные и геномные.

Генные, или точковые, мутации — изменение нуклеотида в одном гене в молекуле ДНК, приводящее к образованию аномального гена, а следовательно, аномальной структуры белка и развитию аномального признака. Генная мутация — это результат "ошибки" при репликации ДНК.

Результатом генной мутации у человека являются такие заболевания, как серповиднокле-точная анемия, фенилкетонурия, дальтонизм, гемофилия. Вследствие генной мутации возникают новые аллели генов, что имеет значение для эволюционного процесса.

Хромосомные мутации — изменения структуры хромосом, хромосомные перестройки. Можно выделить основные типы хромосомных мутаций:

а) делеция — потеря участка хромосомы;

б) транслокация — перенос части хромосом на другую негомологичную хромосому, как результат — изменение группы сцепления генов;

в) инверсия — поворот участка хромосомы на 180°;

г) дупликация — удвоение генов в определенном участке хромосомы.

Хромосомные мутации приводят к изменению функционирования генов и имеют значение в эволюции вида.

Геномные мутации — изменения числа хромосом в клетке, появление лишней или потеря хромосомы как результат нарушения в мейозе. Кратное увеличение числа хромосом называется полиплоидией (Зп, 4/г и т. д.). Этот вид мутации часто встречается у растений. Многие культурные растения полиплоидны по отношению к диким предкам. Увеличение хромосом на одну-две у животных приводит к аномалиям развития или гибели организма. Пример: синдром Дауна у человека — трисомия по 21-й паре, всего в клетке 47 хромосом. Мутации могут быть получены искусственно с помощью радиации, рентгеновских лучей, ультрафиолета, химическими агентами, тепловым воздействием.

Закон гомологических рядов Н.И. Вавилова. Русский ученый-биолог Н.И. Вавилов установил характер возникновения мутаций у близкородственных видов: "Роды и виды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов".

Открытие закона облегчило поиски наследственных отклонений. Зная изменчивость и мутации у одного вида, можно предвидеть возможность их появления и у родственных видов, что имеет значение в селекции.

Генетика человека

У человека 23 пары — 46 хромосом. В настоящее время изучен характер наследования примерно 2000 признаков.

Методы изучения генетики человека.

1. Генеалогический — изучение родословной человека. Определение доминантных и рецессивных признаков, характера генных мутаций. Этим методом удалось установить принцип наследования гемофилии.

2. Близнецовый — изучение фенотипа и генотипа близнецов и степени влияния среды на развитие признака. Однояйцевые близнецы (идентичные) образуются из одной зиготы и имеют одинаковый генетический материал. Наиболее интересны для изучения. Разнояйцевые близнецы (неидентичные) — близнецы из различных зигот, разных оплодотворенных яйцеклеток.

mirznanii.com

• 
  Симбиоз растений и животных
• 
  Симбиоз животных и растений
• 
  1 класс группы растений
• 
  Растение для мукалтина 5
• 
  Растения для сада красные
• 
  Экологические связи животные растения
• 
  Съедобные растения и грибы
• 
  Съедобные грибы и растения
• 
  Для растений кофейная гуща
• 
  Питомники растений в новосибирске
• 
  Что за растение руккола