Примеры селекции растений и животных: Селекция растений и животных — урок. Биология, 9 класс.

§ 44. Методы селекции растений и животных

1. Приведите определение сорта (породы).

Сорт (порода) — это искусственно созданная человеком популяция организмов, которая характеризуется специфичным генофондом, наследственно закрепленными мирфологическими и физиологическими признаками, определенным уровнем и характером продуктивночти.

2. Перечислите основные методы селекции.

1. Отбор

2. Гибридизация

3. Закончите предложение.

Для выведения чистых линий (гомозиготных) организмов меняется такой вид отбора, как индивидуальный.

4. Объясните, почему при массовом отборе для поддержания желаемого фенотипа данного сорта растений отбор периодически приходится повторять.

При таком отборе в посеве сохраняют только растения с нужными качествами. При повторном посеве снова собирают растения с определенными признаками.

Сорт при массовом отборе генетически неординарен и отбор время от времени приходится периодически повторять.

5. Укажите, при каком виде гибридизации наблюдается резкое повышение жизнеспособности и мощное развитие организмов.

Скрещивание разных пород животных или сортов растений, а также межвидовое скрещивание (происходит гетерозис).

6. Раскройте генетический механизм феномена гетерозиса. Приведите примеры.

При гетерозисе происходит переход многих генов в гетерозиготное состояние, и взаимодействуют благоприятные доминантные гены.

Примеры: гибрид кукурузы, полученный из различных линий, гибрид редьки и капусты, тритикале — гибрид пшеницы с рожью, мул — у животных.

7. Объясните, какие цели преследует межвидовая гибридизация.

Обогащение генофонда пород домашних животных и сортов растений ценными свойствами, выработанными эволюцией и сохранившимися у их диких родичей, повышение генетической устойчивости получаемого гибрида к болезням и улучшение полезных качеств получаемого продукта.

8. Выберите и впишите фамилию ученого.

Впервые способ преодоления бесплодия межвидовых гибридов был предложен советским ученым Г.Д. Карпеченко.

9. Приведите примеры искусственно полученных межвидовых гибридов.

1. гибрид редьки и капусты

2. зерно-кормовой сорт пшеницы

3. тритикале

10. Ответьте, почему одной из основных тенденций современной селекции является получение полиплоидных форм растений. Приведите примеры.

Полиплоидные формы отличаются большими размерами, высокой урожайностью, активным синтезом органических веществ.

Примеры: полиплоидные сорта клевера, сахарной свеклы, ржи, гречихи.

кратко о современных техниках, таблица и примеры

Биология

12.11.21

16 мин.

Растения, которые культивируются сегодня, отличаются от своих диких предков. Это объясняется тем, что человек изменил и выбрал их более чем десять тысяч лет назад в соответствии с собственными потребностями. Впоследствии были созданы различные методы селекции растений, кратко о которых дети узнают на уроках биологии.

Оглавление:

• Общие сведения
• Техника выведения новых растений
• Проблемы современных технологий

Общие сведения

Современная цивилизация основывает сельскохозяйственное производство на агросистемах и экосистемах, сильно изменённых в результате деятельности человека. Многие виды, которые преобладают в таких системах, являются результатом отбора, связанного с управлением сельским хозяйством. Сюда относятся:

• животные;
• растения;
• микроорганизмы.

Агроэкосистема контролируется с целью производства продуктов. В отличие от естественной экосистемы она носит искусственный характер, постоянно развивает и совершенствует методы веде́ния сельского хозяйства.

Подавляющее большинство сельскохозяйственных культур, используемых сегодня фермерами, были получены селекционерами различными способами. Кроме того, появилась генная инженерия, которая дополняет традиционную селекционную практику как ещё один инструмент для достижения более улучшенных или модифицированных сельскохозяйственных культур.

Существует большое разнообразие фенотипов у растений по их характеристикам и функциям, обусловленным генетической изменчивостью и взаимодействием генотипов с окружающей средой. Есть различные факторы, которые способствуют генетическому разнообразию характеристик у особей одного вида.

Эти факторы включают половое размножение и мутации, увеличивающие разнообразие, на которое действует естественный отбор. К этому добавляется вмешательство человека. Он посредством искусственного отбора и гибридизации (селективного скрещивания) использует это разнообразие и способствует размножению и выживанию определённых видов.

История и современность

Фермеры и пастухи манипулировали генетической структурой растений и животных с тех пор, как сельское хозяйство зародилось более 10 000 лет назад. Они управляли процессом одомашнивания в течение тысячелетий посредством многочисленных циклов отбора наиболее приспособленных видов. Эта эксплуатация естественного разнообразия в биологических организмах обеспечила существование в настоящее время сельскохозяйственных культур, деревьев и животных, которые часто радикально отличаются от своих дальних предков.

Многие поколения проходили, прежде чем удавалось найти желаемую комбинацию характеристик. Временные интервалы были очень велики, особенно в случае многолетних растений (деревьев) и некоторых пород животных. Особенностью отбора на основе фенотипа является медленный и сложный процесс, который требует много времени и денег.

Сегодня создание видов и подвидов растений со свойствами, которые позволяют получить высокий урожай, устойчивость к природным условиям и приемлемое качество продукции, можно охарактеризовать использованием традиционных методов селекции растений, где конечным результатом является организм, никогда не существовавший до этого в природе.

Техника выведения новых растений

Человек выбирает растения, которые дают ему больше преимуществ (лучшие плоды, больший рост, устойчивость к болезням и т. д. ), и делает выборочные скрещивания между этими сортами, чтобы получить потомство с более высокой урожайностью. Кроме того, он не только отбирает, но и перемещает виды растений в другие условия. Эти переменные среды также вызвали большое разнообразие овощей. Например, сегодня существуют различные виды капусты:

• брокколи;
• цветная;
• обыкновенная;
• брюссельская и т. д.

Все эти растения являются потомками оригинального вида, получаемого человеком путём искусственного отбора. Таблица основных методов селекции:

Гибридизация (интервальная, межвидовая, межродовая)

Человек совершает скрещивания не только между разными разновидностями одного вида, но и между разными родами. Эти методы создают гибриды: смешивание двух разных, но совместимых видов или родов, что приводит к потомству, чья комбинация генов будет случайной, отличной от родителей. Такая техника больше всего способствует разнообразию.

Хорошим примером межвидового скрещивания считается клубника Fragaria chiloensis, являющаяся крупным фруктом, но не очень вкусным по сравнению с Fragaria virginiana. Последняя меньше и более лабильна, но намного вкуснее. Оба плода были скрещены с помощью направленных манипуляций.

Другим примером является пшеница, чьи оригинальные варианты Einkorn и Spelled (очень старые) были скрещены, чтобы получить Emmer. Это более крупное зерно, но малоустойчивое к окружающей среде, поэтому его смешивали с козьей травой, гораздо более устойчивой. С помощью скрещивания была получена пшеница, из которой сегодня производится хлеб.

Такие примеры, как морковь, кукуруза, салат и помидоры, фенотипически и генетически претерпели множество изменений, чтобы достичь форм, которые известны сегодня. В прошлом фермеры не знали о генетике и не понимали, что такое изменчивость генов или мутация. Тем не менее они отбирали мутантов через селективный фильтр какой-то желаемой характеристики (размер, цвет, вкус и т. д. ).

Индуцированный мутагенез

Спонтанные мутации являются естественным двигателем эволюции и средством, которое генетики используют для одомашнивания сельскохозяйственных культур и создания лучших сортов. Без мутаций не было бы риса, кукурузы и любой другой культуры.

Эта техника используется с середины XX века. Начиная с 1970-х годов Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) и ФАО финансировали исследования по индукции мутаций для ускорения генетического улучшения пищевых и технических культур с целью получения новых сортов.

Посредством использования химических веществ или излучения индуцируется случайная мутация в геноме, вызывающая изменения в растении, а затем отбираются особи, которые обладают желаемыми характеристиками, что фактически имитирует спонтанные мутации и искусственно расширяет генетическое разнообразие.

В Институте радиационного разведения в Ибараги (Япония) имеется гамма-теплица для хронического облучения субтропических растений, которая позволила улучшить устойчивость к болезням, повысила качество, урожайность и адаптивность. Область гамма-облучения Cobalt 60 помогла создать более 3088 новых сортов растений, покрывающих сегодня 70% посевной площади. Это пшеница, ячмень, овёс, рис, соя, фасоль, картофель, лук и т. д.

Применение индуцированной мутации для улучшения урожая имело огромные экономические последствия в сельском хозяйстве и производстве продуктов, которые в настоящее время оцениваются в миллиарды долларов США. Оно привело к миллионам гектаров обрабатываемых земель.

Опыление и экстракорпоральное оплодотворение

Существуют барьеры между организмами разных видов и родов, связанные с размножением. Человек может преодолеть их посредством опыления (передачи пыльцы, которая содержит мужские гаметы растения, женской репродуктивной структуре).

Клетки, ткани или органы также выращивают на питательных средах в пробирках. Эта техника сопровождает другие методы селекции растений. Она возможна, потому что растения обладают свойством, называемым тотипотентностью клеток: каждая живая и целая клетка растения, независимо от достигнутой степени специализации, способна регенерировать.

Генная инженерия

Традиционные методы гибридизации смешивали тысячи генов в течение нескольких лет, чтобы получить желаемую характеристику. Биотехнология ускоряет этот процесс, позволяя учёным извлекать из растения только нужные гены, достигая результатов, которые можно получить всего за одно поколение.

Генная инженерия является более безопасным и эффективным инструментом для улучшения видов по сравнению с традиционными методами, поскольку она устраняет бо́льшую часть рисков, присутствующих в традиционном разведении. С другой стороны, современная биотехнология является новой технологией. Она может модифицировать свойства живых организмов путём введения генетического материала, который был обработан in vitro (вне организма). Эта методология предлагает три фундаментальных преимущества перед традиционными методами генетического улучшения, основанными на гибридизации:

1. Гены, которые должны быть включены, могут происходить из любых видов, связанных или нет (например, ген из бактерии может быть включён в геном сои).
2. В генетически улучшенное растение может быть введён один новый ген при сохранении остальных генов исходной культуры.
3. Этот процесс модификации занимает гораздо меньше времени, чем необходимо для скрещивания.

Проблемы современных технологий

До появления генной инженерии селекция растений не подлежала заметному регулированию. Стандарты сертификации семян гарантируют их чистоту и качество, но мало внимания уделяется возможному воздействию на безопасность пищевых продуктов или окружающей среды, которое может быть вызвано новыми сортами растений, полученными в результате традиционной селекции.

Обычная селекция растений значительно отличается от естественного отбора. Это создаёт биологические системы с адаптивной способностью, обеспечивает развитие организма, который содержит свойства, приспосабливающие его к различным условиям окружающей среды, и гарантирует сохранение вида. Искусственный отбор и обычная селекция растений ломают системы с адаптивностью, создавая комбинации генов, которые вряд ли выживут в природе.

В своих докладах исследователи заявляют, что обычное генетическое улучшение стало причиной нескольких негативных последствий для здоровья человека. В одном случае было обнаружено, что у сорта картофеля наблюдался чрезмерный уровень токсинов, присутствующих в природе, в другом — улучшенный сорт сельдерея с повышенной устойчивостью к насекомым вызывал сыпь на коже при уборке без перчаток.

Большинство продовольственных культур в мире не являются родными для их основных производственных районов. Они происходят из разных мест и были перемещены в новые регионы посредством миграции и торговли. Во всём мире выращиваются одомашненные растения, поэтому миграция за пределы районов их культивирования может вызывать серьёзные проблемы.

Наука и история ГМО и других процессов модификации пищевых продуктов

Feed Your Mind Main Page

en Español (испанский)

Как генная инженерия изменила селекцию растений и животных?

На протяжении тысячелетий люди использовали традиционные методы модификации, такие как селекция и скрещивание, для выведения растений и животных с более желаемыми характеристиками. Например, ранние фермеры разработали методы скрещивания для выращивания кукурузы различных цветов, размеров и способов использования. Сегодняшняя клубника представляет собой нечто среднее между видами клубники, произрастающими в Северной Америке, и видами клубники, произрастающими в Южной Америке.

Большинство продуктов, которые мы едим сегодня, были созданы с помощью традиционных методов селекции. Но изменение растений и животных с помощью традиционной селекции может занять много времени, и внести очень специфические изменения сложно. После того, как ученые разработали генную инженерию в 1970-х годах, они смогли вносить аналогичные изменения более конкретным образом и за более короткий промежуток времени.

Хронология генетической модификации в сельском хозяйстве

Хронология генетической модификации в современном сельском хозяйстве

PDF: 152KB

Около 8000 г. до н. э.: Люди используют традиционные методы модификации, такие как селекция и скрещивание, чтобы вывести растения и животных с более желательными характеристиками.

1866: Грегор Мендель, австрийский монах, вывел два разных сорта гороха и определил основной процесс генетики.

1922: Производится и продается первый гибрид кукурузы.

1940: Селекционеры учатся использовать радиацию или химические вещества для случайного изменения ДНК организма.

1953: Основываясь на открытиях химика Розалинды Франклин, ученые Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик определили структуру ДНК.

1973: Биохимики Герберт Бойер и Стэнли Коэн разрабатывают генную инженерию, вставляя ДНК одной бактерии в другую.

1982: FDA одобряет первый потребительский ГМО-продукт, разработанный с помощью генной инженерии: человеческий инсулин для лечения диабета.

1986: Федеральное правительство устанавливает Координационную структуру для регулирования биотехнологии. Эта политика описывает совместную работу Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), Агентства по охране окружающей среды США (EPA) и Министерства сельского хозяйства США (USDA) для регулирования безопасности ГМО.

1992: Политика FDA гласит, что продукты из ГМО-растений должны соответствовать тем же требованиям, включая те же стандарты безопасности, что и продукты, полученные из растений, выведенных традиционным способом.

1994: Первый ГМО-продукт, созданный с помощью генной инженерии, — ГМО-помидор — стал доступен для продажи после того, как исследования, проведенные федеральными агентствами, показали, что он так же безопасен, как помидоры, выращенные традиционным способом.

1990-е: Первая волна ГМО-продуктов, созданных с помощью генной инженерии, становится доступной для потребителей: тыква, соевые бобы, хлопок, кукуруза, папайя, помидоры, картофель и рапс. Не все еще есть в продаже.

2003: Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО) ООН разрабатывают международные руководства и стандарты для определения безопасности ГМО-продуктов.

2005: ГМО-люцерна и сахарная свекла доступны для продажи в США.

2015: FDA одобряет заявку на первую генетическую модификацию животного для использования в пищу — генетически модифицированного лосося.

2016: Конгресс принимает закон, требующий маркировки некоторых продуктов, произведенных с помощью генной инженерии, и использует термин «биоинженерный», который начнет появляться на некоторых продуктах.

2017: ГМО-яблоки поступили в продажу в США.

2020 : ГМО-розовый ананас доступен для потребителей в США.

2020 : Заявка на свинью GalSafe одобрена.

Как производятся ГМО?

«ГМО» (генетически модифицированный организм) стал общим термином, который потребители и средства массовой информации используют для описания пищевых продуктов, созданных с помощью генной инженерии. Генная инженерия — это процесс, который включает:

• Идентификацию генетической информации — или «гена», — которая придает организму (растению, животному или микроорганизму) желаемый признак
• Копирование этой информации из организма, имеющего признак
• Вставка этой информации в ДНК другого организма
• Затем выращивание нового организма

Как производятся ГМО? Информационный бюллетень

Создание ГМО-растения, шаг за шагом

Следующий пример дает общее представление о шагах, необходимых для создания ГМО-растения. В этом примере используется устойчивый к насекомым вид кукурузы под названием «Bt-кукуруза». Имейте в виду, что процессы создания ГМО-растений, животных или микроорганизмов могут быть разными.

Идентифицировать

Чтобы получить ГМО-растение, ученые сначала определяют, какими признаками они хотят, чтобы это растение обладало, например, устойчивостью к засухе, гербицидам или насекомым. Затем они находят организм (растение, животное или микроорганизм), в генах которого уже есть этот признак. В этом примере ученые хотели создать кукурузу, устойчивую к насекомым, чтобы уменьшить потребность в распылении пестицидов. Они идентифицировали ген в почвенной бактерии под названием Bacillus thuringiensis (Bt), которая производит природный инсектицид, который уже много лет используется в традиционном и органическом сельском хозяйстве.

Копия

После того, как ученые находят ген с нужным признаком, они копируют этот ген.

Для Bt-кукурузы они скопировали ген Bt, обеспечивающий устойчивость к насекомым.

Вставка

Затем ученые используют инструменты для вставки гена в ДНК растения. Вставив ген Bt в ДНК растения кукурузы, ученые придали ему устойчивость к насекомым.

Эта новая черта не меняет другие существующие черты.

Рост

В лаборатории ученые выращивают новое растение кукурузы, чтобы убедиться, что оно приобрело нужный признак (устойчивость к насекомым). В случае успеха ученые сначала выращивают и наблюдают за новым растением кукурузы (теперь называемым Bt-кукурузой, потому что оно содержит ген Bacillus thuringiensis) в теплицах, а затем в небольших полевых испытаниях, прежде чем перемещать его в более крупные полевые испытания. ГМО-растения проходят тщательную проверку и испытания, прежде чем они будут готовы к продаже фермерам.

Весь процесс вывода ГМО-растения на рынок занимает несколько лет.

Узнайте больше о процессе создания генно-инженерных микробов и генно-инженерных животных.

Каковы последние научные достижения в селекции растений и животных?

Ученые разрабатывают новые способы создания новых сортов сельскохозяйственных культур и животных с помощью процесса, называемого редактированием генома. Эти методы могут вносить изменения быстрее и точнее, чем традиционные методы селекции.

Существует несколько инструментов редактирования генома, например CRISPR. Ученые могут использовать эти новейшие инструменты редактирования генома, чтобы сделать сельскохозяйственные культуры более питательными, засухоустойчивыми и устойчивыми к насекомым-вредителям и болезням.

Как ГМО регулируются в США

ГМО-культуры, корма для животных и не только

Как ГМО-культуры влияют на наш мир

Селективное разведение – определение и примеры

Селективное разведение Определение

Селективное разведение – это процесс, посредством которого люди контролируют размножение организмов с целью проявления или устранения определенного признака. Селекционное разведение использует искусственный отбор для направления генетической передачи желаемых признаков. В отличие от естественного отбора, селекционное разведение фокусируется на признаках, которые принесут пользу человеку.

Обзор селективного разведения

Процедура включает в себя определение определенных желательных признаков и поиск двух представителей вида, обладающих определенными признаками. Затем проводится серия скрещиваний или скрещиваний между особями с предпочтительными характеристиками для получения потомства, которое демонстрирует эту особенность и которое можно использовать для будущих скрещиваний. Желаемые фенотипические признаки передаются от родителей потомству через их генов .

Хотя селекционное разведение может увеличить распространенность желательных признаков за счет увеличения частоты благоприятных генов в генофонде , нежелательные признаки, которые могут вызвать наследственные проблемы со здоровьем, также могут увеличиться как следствие инбридинга .

Термин «искусственный отбор» был впервые введен Чарльзом Дарвином в его книге О происхождении видов для описания того, как люди отразили процесс естественный отбор путем селекции. Дарвин признавал, что силы, изменяющие популяцию, были схожими, но вместо того, чтобы организмы приспосабливались к окружающей среде, искусственный отбор двигался потребностями человека. Часто это приводит к снижению приспособленности организмов, так как адаптивными признаками можно пренебречь.

Примеры селекционного разведения

Собаки

Все современные собаки селекционно разводились людьми на протяжении тысячелетий. Собаки были впервые выведены из общий предок серого волка (Canis Lupus), который был приручен людьми, с которыми он жил в непосредственной близости. Широко распространено мнение, что эти животные были впервые одомашнены людьми для охоты и защиты, хотя современных собак разводили по разным причинам, таким как общение, выполнение определенных задач, развлечение или в эстетических целях. T Сегодня существует более 400 пород собак, то есть они имеют самый широкий фенотип ареал любого млекопитающего.

Высокие специфические черты, которые выборочно передаются собакам, могут нанести огромный вред их здоровью. Мало того, что отсутствие генетического разнообразия в генофонде может привести к наследственным проблемам со здоровьем, собаки, выведенные с намеренно подчеркнутыми физическими особенностями, могут страдать от их неестественной физической формы. Например, бульдоги и другие породы с «плоской мордой» могут страдать от проблем с дыханием, в то время как крупные собаки обычно страдают от опухолей костей из-за избыточной массы тела.

Растения и домашний скот

Почти вся пища, потребляемая современными людьми, была селективно выведена на протяжении тысячелетий. Около 10 000 лет назад, когда люди начали жить в постоянных или полупостоянных поселениях, они впервые начали выращивать собственные культуры и пасти стада скота.

Селекция растений бессознательно положила начало отбору фруктов и овощей по таким качествам, как крупный размер и сладость; семена растений с желательными качествами получили бы возможность прорастают через потребление человеком и культивируются в их уборных (туалетах). Со временем другие положительные качества, такие как содержание масла, отсутствие косточек и мясистая текстура, изменились, в результате чего многие выращенные человеком фрукты и овощи стали неузнаваемы по сравнению с их дикими аналогами. Тот же процесс произошел с домашними животными, такими как овцы (выведенные для более густой шерсти), куры (значительно крупнее своих диких предков) и крупный рогатый скот (выведенные для большей мышечной массы или увеличения надоев).

Одним из старейших и наиболее широко задокументированных примеров селекции для производства продуктов питания является селекция высокорослой (для облегчения сбора урожая), устойчивой к болезням пшеницы, дающей большое количество зерна. Исторически сложилось так, что с полей убирали более мелкие культуры, что позволяло пчелам и другим опылителям опылять только культуры с наиболее благоприятными для человека характеристиками. Сегодня селекция пшеницы является более научным процессом; особей с определенными генами идентифицированы и выведены для создания растений с улучшенной питательной ценностью, более интенсивным вкусом и требующих меньшего количества удобрений или пестицидов.

Выбраковка

Выбраковка — это форма селекции. Вместо разведения двух животных с благоприятными чертами животные с нежелательными чертами (такими как агрессивное поведение) удаляются из популяции. Отбраковка может быть выполнена либо путем умерщвления особи, либо путем кастрации/кастрации для предотвращения размножения . Животные, оставшиеся в популяции, продолжают размножаться, в то время как генов , контролирующих нежелательные признаки, удаляются из популяции.

Охота

Селективное разведение не всегда полезно для человека. Вне биологии случайным образом практикуется селекционное разведение. Браконьеры, которые охотятся и убивают носорогов и слонов ради ценных носороговых рогов и слоновой кости, в последние годы стали причиной непреднамеренного отбора животных с меньшими рогами и бивнями. Поскольку самцы с самыми большими рогами наиболее желательны для охотников, гены, контролирующие размер, быстро удаляются из популяции.

Кроме того, мутация гена , которая приводит к тому, что слоны вообще не имеют бивней, увеличивается в популяциях. Поскольку численность популяции значительно сократилась из-за давления охоты, вполне возможно, что бивни слонов могут полностью исчезнуть. Это пример влияния, которое оказывает давление современных человеческих популяций на дикую природу.

Тест

1. Почему люди избирательно разводят фрукты?

A. Чтобы сделать их разными цветами

B. Чтобы они были сладкими

C. Чтобы они быстрее росли

D.