Селекции растений и животных примеры: Селекция растений и животных — урок. Биология, 9 класс.

ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДОВ ЗАКОН • Большая российская энциклопедия

Авторы: С. Г. Инге-Вечтомов

Сходная изменчивость остистости колосау мягкой пшеницы (1–4), твёрдой пшеницы (5–8) и шестирядного ячменя (9–12)(по Н. И. Вавилову).

ГОМОЛОГИ́ЧЕСКИХ РЯДО́В ЗАКО́Н в на­след­ст­вен­ной из­мен­чи­во­сти (ши­ро­ко из­вес­тен как за­кон го­мо­ло­ги­че­ских ря­дов). Сфор­му­ли­ро­ван в 1920 Н. И. Ва­ви­ло­вым, ко­то­рый об­на­ру­жил, что на­след­ст­вен­ная из­мен­чи­вость рас­те­ний сход­на у близ­ких ви­дов и ро­дов се­мей­ст­ва зла­ков. Она про­яв­ля­ет­ся в из­ме­не­нии сход­ных при­зна­ков с та­кой пра­виль­но­стью, что, зная фор­мы рас­те­ний у пред­ста­ви­те­лей од­но­го ви­да, мож­но пред­ви­деть по­яв­ле­ние этих форм у др. род­ст­вен­ных ви­дов и ро­дов. Чем бли­же друг к дру­гу сто­ят ви­ды по про­ис­хо­ж­дению, тем от­чёт­ли­вее про­яв­ля­ет­ся это сход­ст­во. Так, у разл. ви­дов пше­ни­цы (напр., мяг­кой и твёр­дой) вы­яв­ля­ют­ся ря­ды сход­ных на­след­ст­вен­ных из­ме­не­ний по ос­ти­сто­сти ко­ло­са (ос­ти­стые, по­лу­ос­тые, без­ос­тые), его ок­ра­ске (бе­лые, крас­ные, чёр­ные, се­рые ко­ло­сья), фор­ме и кон­си­стен­ции зер­на, ско­ро­спе­ло­сти, хо­ло­до­стой­ко­сти, от­зыв­чи­во­сти на удоб­ре­ния и т.  д.

Бо­лее сла­бо вы­ра­жен па­рал­ле­лизм из­мен­чи­во­сти у разл. ро­дов в пре­де­лах се­мей­ст­ва (напр., пше­ни­цы, яч­ме­ня, ржи, ов­са, пы­рея и др. ро­дов из сем. зла­ков) и ещё сла­бее – у разл. се­мейств в пре­де­лах по­ряд­ка (бо­лее вы­со­ко­го так­со­но­мич. ран­га). Ины­ми сло­ва­ми, в со­от­вет­ст­вии с Г. р. з. близ­кие ви­ды бла­го­да­ря боль­шо­му сход­ст­ву их ге­но­мов (поч­ти иден­тич­ные на­бо­ры ге­нов) об­ла­да­ют сход­ной по­тен­ци­аль­ной из­мен­чи­во­стью при­зна­ков, в ос­но­ве ко­то­рой ле­жат сход­ные му­та­ции го­мо­ло­гич­ных (ор­то­ло­гич­ных) ге­нов.

Н. И. Ва­ви­лов ука­зы­вал на при­ме­ни­мость Г. р. з. и к жи­вот­ным. Оче­вид­но, что это – уни­вер­саль­ный за­кон из­мен­чи­во­сти, ох­ва­ты­ваю­щий все цар­ст­ва жи­вых ор­га­низ­мов. Спра­вед­ли­вость это­го за­ко­на яр­ко ил­лю­ст­ри­ру­ет ге­но­ми­ка, вскры­ваю­щая сход­ст­во пер­вич­ной струк­ту­ры ДНК близ­ких ви­дов. Г. р. з. на­хо­дит даль­ней­шее раз­ви­тие в мо­дуль­ном (блоч­ном) прин­ци­пе тео­рии мо­ле­ку­ляр­ной эво­лю­ции, со­глас­но ко­то­ро­му ге­не­тич. ма­те­ри­ал ди­вер­ги­ру­ет пу­тём ду­п­ли­ка­ций и по­сле­дую­щей ком­би­на­то­ри­ки уча­ст­ков (мо­ду­лей) ДНК.

Г. р. з. по­мо­га­ет це­ле­на­прав­лен­но­му по­ис­ку нуж­ных для се­лек­ции на­след­ст­вен­ных из­ме­не­ний. Он ука­зы­ва­ет се­лек­цио­не­рам на­прав­ле­ния ис­кус­ств. от­бо­ра, об­лег­ча­ет по­лу­че­ние форм, пер­спек­тив­ных для се­лек­ции рас­те­ний, жи­вот­ных и мик­ро­ор­га­низ­мов. Напр., ру­ко­вод­ству­ясь Г. р. з., учё­ные соз­да­ли не со­дер­жа­щие ал­ка­лои­дов (не­горь­кие) сор­та кор­мо­вых лю­пи­нов для па­ст­бищ­ных жи­вот­ных, од­но­вре­мен­но обо­га­щаю­щие поч­ву азо­том. Г. р. з. по­мо­га­ет так­же ори­ен­ти­ро­вать­ся в вы­бо­ре мо­дель­ных объ­ек­тов и кон­крет­ных ге­не­тич. сис­тем (ге­нов и при­зна­ков) для мо­де­ли­ро­ва­ния и по­ис­ков те­ра­пии на­след­ств. за­бо­ле­ва­ний че­ло­ве­ка, та­ких как бо­лез­ни об­ме­на, ней­ро­де­ге­не­ра­тив­ных и др.

За биотехнологиями будущее

По всему миру проводятся генетические эксперименты в результате которых получают улучшенные сорта сельскохозяйственных растений (горчица, бананы и пр. ) и пород животных (безрогие коровы, свиньи с удвоенной мышечной массой и т.п.). В разных странах отношение к генетически модифицированным организмам и правила использования технологии редактирования генома отличаются. Роман Куликов, директор по акселерации проектов в сфере агро и промышленных биотехнологий Фонда «Сколково», прокомментировал Полит.ру состояние технологии в России, а также рассказал об эволюции селекции организмов и смеси биологии, математики и IT. 

РНК и ДНК / Wikimedia Commons.

От классики до CRISPR

Редактирование генома является последним инструментом для селекции организмов с заданными свойствами, считает Роман Куликов. Еще 100 назад животных и растения выводили селекционеры: скрещивали особей или растения между собой, наблюдали, какое получается потомство, выбирали лучших, потом опять скрещивали. Сегодня же на смену занимавшей много времени классической селекции пришли активно развиваемые технологии редактирования генома.

Существенный прорыв в селекции животных и растений смогли обеспечить открытие структуры ДНК Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком в 1953 году и появившиеся впоследствии методы секвенирования ДНК – определения ее нуклеотидной последовательности. Когда исследователи приступили к «чтению» генома, появилась маркерная селекция. «Мы определяем в генотипе фрагменты ДНК, которые ответственны за интересующий нас признак. И если у данного организма мы видим эти фрагменты, то берем его для скрещивания, если у организма их нет – не берем. Это ускорило селекцию», – поясняет эксперт.

Затем появилась полногеномная селекция, в ходе которой отбираются организмы (микробы, растения), геном которых полностью секвенирован – «прочитан». Знание генотипа организма дает знание признаков, которыми он обладает, что делает селекцию еще более целенаправленной.

Роман Куликов. Фото: Sk.ru.

Следующий этап развития селекции – генная инженерия – инструмент биотехнологий, позволяющий в том числе выделять гены из клеток организмов, изменять их и вносить в клетку млекопитающего или растения. Такие манипуляции позволяют получить у организма необходимый признак.

«Самая последняя ступень эволюции – это геномное редактирование без чужого генетического материала, – подчеркивает Роман Куликов. – Мы можем уже не вносить в генотип яблони генетическую информацию например, ежа или вируса, но можем отредактировать генотип яблони таким образом, чтобы нужные нам признаки у яблони реализовывались, а ненужные – нет».

Среди имеющихся на сегодняшний день методов редактирования геномов – системы TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nucleases) и CRISPR (Clustered Regulatory Interspaced Short Palindromic Repeats)/Cas9.

«В России есть ученые и группы ученых, которые занимаются кусочками этих технологий, фрагментами разработки. Но нет ни института, ни компании, которые пытались бы сделать такую технологию целиком, – отмечает эксперт. – «Сколково» работает с этими институтами и учеными и готов стать площадкой для проведения и координации работы. Это большая межинститутская и государственная задача, которая требует участия нескольких институтов развития, нескольких научных институтов и научных групп».

В 2016 году президент РФ Владимир Путин подписал закон о запрете выращивания растений и разведения животных с использованием методов генно-инженерной модификации, исключение составляет только научно-исследовательская работа и проведение экспертиз. Таким образом, в России запрещено коммерческое использование генно-модифицированных организмов, но изучать растения, животных, микробы с измененными генами можно. 

«Несколько институтов в России (включая Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии Российской академии сельскохозяйственных наук) умеют и успешно занимаются геномным редактированием в научных целях, но это пока только лабораторные эксперименты, а не коммерческие и не промышленные проекты – рассказывает Роман Куликов. – Они умеют работать с генами разных организмов, например, в генотип растения могут добавить ген другого организма».

Один из известных примеров использования технологии редактирования генома заключается в том, что в растение вносят ген, который синтезирует, например, человеческий белок. Так разрабатываются противоопухолевые препараты: в растение австралийского табака вносится фрагмент ДНК, который кодирует определенный иммунный белок. «ДНК вносят в клетку растения в специальной, так называемой векторной конструкции, и растение начинает включать этот ген в свой генотип, начинает синтезировать иммунный белок», – уточняет эксперт. 

Синтезировать такие белки сложно и дорого, теперь же их можно получать в больших количествах от растений. По словам эксперта «Сколково», как несколько десятков лет назад человечество научилось получать витамины и аминокислоты, научив микробную массу синтезировать витамины, теперь исследователи так же учат растения синтезировать большие белковые молекулы, необходимые для лечения различных тяжелых заболеваний: дегенеративных, нервной системы, онкологических и многих других.

«Россия в этом направлении очень отстает, – констатирует Роман Куликов. – В Китае число биотехнологических компаний исчисляется сотнями, тысячами, в России таких компаний меньше 10. Проектов, которые этим занимаются – пара десятков, и носят они исключительно экспериментальный характер». В качестве причин отставания Роман называет 20-летний пробел после 90-го года, отъезд ученых, отсутствие преемственности поколений, научных школ, но и отмечает попытки наверстать упущенное и вернуть исследователей в страну.

Умное сельское хозяйство

Точкой концентрации передовых технологий и знаний в области селекции и генетики стала школа SmartAgro, проводимая Фондом «Сколково». Если первое мероприятие для молодых ученых в 2016 году носило общий образовательный характер: аспирантам-профессионалам рассказывали о популярных биотехнологиях, то в этом году акцент был сделан на прикладных методах селекции  и генетики растений.

«В этой области Россия тоже отстала и поэтому большинство коммерческих семян по ключевым культурам импортное. Мы решили собрать школу и преподавателей из тех, кто работает в этом направлении в России и россиян, которые работают в зарубежных университетах и владеют современными методами» – рассказывает о выборе темы  Роман Куликов.

Участниками школы стали 30 молоды ученых, генетиков и селекционеров нескольких крупных аграрных компаний. В течение трех дней они слушали лекции и выполняли большое задание: учились моделировать молекулярные признаки и работать с биоинформатикой.

«Сегодня любой новый организм создается прежде всего в компьютере: мы расшифровываем генотип, затем анализируем и подбираем пары для скрещивания. Это смесь биологии, математики и IT, – подчеркивает эксперт. – Этим и занимались слушатели. Так мы хотим инициировать образовательный процесс в области технологий генетики и селекции, показать российским молодым ученым, что эти технологии есть и что ими можно заниматься в России».

Директор по акселерации проектов в сфере агро и промышленных биотехнологий Фонда «Сколково»дал несколько советов начинающим агроинноваторам, подчеркнув востребованность и перспективность технологий генетики и селекции.

«За биотехнологиями будущее: производство пищи, производство лекарств, лечение заболеваний, окружающая среда, переработка мусора – это все биотехнологии.   Только с помощью биотехнологий мы будем получать новые вещества, – убежден Роман Куликов. – Мир становится более прикладным. Нужно находить актуальные тренды и работать в их рамках, нужно внимательно изучать все мероприятия, которые проходят в России, необходима связь с индустрией. Для того, чтобы начать работать в России, нужно найти бизнес или компанию, у которой есть политическая воля и финансовый ресурс, чтобы этим заниматься, потому что заниматься биотехнологиями изолированно крайне сложно».

Источник: polit.ru

О Classical Breeding — Renaissance Yeast

Этот веб-сайт использует файлы cookie для улучшения взаимодействия с пользователем. Используя наш веб-сайт, вы соглашаетесь на использование всех файлов cookie в соответствии с нашей Политикой использования файлов cookie.

Ренессансные дрожжи

Естественная способность спариваться и обмениваться генетическим материалом делает дрожжи поддающимися классическим методам селекции, очень похожим на то, что делалось с растениями на заре земледелия (примерно 10 000 лет назад). По своей сути, классическая селекция включает в себя скрещивание двух представителей вида (растения, дрожжей или животных), каждый из которых обладает одним или несколькими разными и желаемыми чертами, для создания гибридной особи, обладающей обоими признаками. Важно отметить, что классическая селекция не предполагает каких-либо прямых манипуляций с генетическим материалом; поэтому классически выведенные организмы классифицируются как не генетически модифицированные (не ГМО). Вместо этого классическая селекция требует только способности идентифицировать интересующие черты в организме, успешно спаривать особей, выражающих указанные черты, а затем изолировать гибридное потомство. Таким образом, повсеместное использование классической селекции было использовано для создания многих вещей, привычных для сегодняшней жизни: современного сельского хозяйства, одомашненных растений и животных, всех пород кошек и собак и многих из существующих широко используемых штаммов промышленных дрожжей.

Компания Renaissance Yeast использует классическую селекцию для создания штаммов дрожжей, предотвращающих образование сероводорода (H ₂ S). Для этого мы скрещивали уникальные родительские дрожжи H ₂ , препятствующие действию S, которые естественным образом выделены из виноградного сусла Ламбруско на винограднике в Эмилии-Романье, Италия, с любым из множества штаммов промышленных винных дрожжей. После выявления гибридов H ₂ , предотвращающих появление S, мы неоднократно скрещивали эти гибридные потомки дрожжей с родительским промышленным штаммом («обратное скрещивание»), сохраняя при этом H ₂ S-препятствующий признак. После ряда обратных скрещиваний этот процесс дает окончательный штамм дрожжей без ГМО, который функционально идентичен родительскому, за исключением того, что он также предотвращает образование H ₂ S. Используя эту методологию, мы в настоящее время разработали ряд запатентованных штаммов H ₂ , предотвращающих S, которые в совокупности идеально подходят для использования в самых разных стилях вина.

Спаривание дрожжей

В природе винные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) обычно содержат два набора хромосом ¹   (известный как диплоидный – 2n и сходный со многими другими организмами, включая человека). Это выгодно для дрожжей, поскольку дублирующиеся копии каждого гена защищают от вредных генетических мутаций, а также увеличивают биоразнообразие, чтобы лучше справляться с изменяющимися условиями окружающей среды. Однако при определенных условиях, таких как ограничение питательных веществ, дрожжи могут подвергаться мейозу (типу клеточного деления) и переходить в состояние только с одним набором хромосом (известное как гаплоидное — n), что аналогично человеческим гаметам (сперматозоидам и яйцеклеткам). ). Как и человеческие гаметы, гаплоидные дрожжевые клетки могут быть одного из двух «полов» — a или α — и для спаривания требуется по одной клетке каждого «пола», образуя новую диплоидную клетку, которая объединяет генетический материал обеих «родительских» клеток. Как и в случае со всеми организмами, размножающимися половым путем, спаривание предоставляет отдельным клеткам естественные средства для обмена генетическим материалом и получения гибридного потомства, сочетающего множество различных признаков. Это увеличивает биоразнообразие и дает «потомство» с повышенной способностью выживать в неблагоприятных или разнообразных условиях роста.

Примечание : H ₂ S-предотвращающие свойства в наших запатентованных и запатентованных винных дрожжах были обнаружены доктором Линдой Биссон и ее исследовательской группой на кафедре виноградарства и энологии Калифорнийского университета, Дэвис. Это исследование финансировалось Американским фондом виноградников и запатентовано и защищено Калифорнийским университетом.

Генотипирование растений и животных | Анализ признаков животных и растений с помощью массивов

От геномных вариантов к физическим признакам

Генотипирование животных и растений стало основой современных сельскохозяйственных исследований. Микрочипы Illumina позволяют проводить высокопроизводительный скрининг известных геномных маркеров для обоснования решений по отбору и разведению. Исследования на основе массивов также можно использовать для обнаружения новых ассоциаций между маркерами SNP (однонуклеотидный полиморфизм) и признаками или заболеваниями.

Применения для генотипирования растений и животных

Индивидуальные массивы для генотипирования животных и растений

Не все нечеловеческие организмы подвергались обширным генетическим исследованиям, что привело к отсутствию коммерческих наборов генотипов для определенных видов растений и животных. Мы предлагаем индивидуальные микроматрицы, которые можно разработать с учетом всех обнаруженных маркеров интересующих видов, что позволяет проводить исследования генотипа для выявления вариантов, связанных с желаемыми фенотипическими признаками. Благодаря постоянной работе с крупными агрогеномными консорциумами наша технология используется для выявления новых релевантных маркеров у широкого круга видов.

Исследования вариаций числа копий

Распространенная форма естественного разнообразия, вариация числа копий (CNV) также передается по наследству. Похоже, что он играет важную роль в агрогеномике. Различия CNV могут коррелировать с признаками здоровья и продуктивности и способствовать фенотипическому разнообразию. В исследованиях генотипирования животных и растений распределение зондов с высокой плотностью можно использовать для определения контрольных точек CNV и, в конечном итоге, ускорения геномных улучшений. Продолжаются исследования, чтобы определить, является ли влияние CNV результатом различий в количестве копий для ключевых геномных сегментов, структурной модификации генома или их комбинации.

Точное картирование и генотипирование областей генов-кандидатов

Генотипирование животных и растений на основе микрочипов можно использовать для создания точных карт признаков и/или проверки гипотезы генотип-фенотип. По результатам можно провести анализ локусов количественных признаков (QTL), чтобы охарактеризовать, как дифференциальная экспрессия генов может способствовать фенотипической изменчивости.

Полногеномные ассоциативные исследования

Ассоциативное картирование всего генома животного или растения дает представление о генетическом расположении и архитектуре связывающих признаков с адаптацией видов (например, к широкому спектру условий окружающей среды). Результаты этих исследований поддерживают применение полногеномной селекции (например, снятие отпечатков пальцев, чистое качество, селекция с помощью маркеров), которые повышают ценность товарных культур и стад. Микроматрицы Illumina предлагают специализированный контент, настраиваемые возможности и удобные возможности добавления контента.

Избранные истории о генотипировании животных и растений

Высокопроизводительное генотипирование животных и растений

Компания GeneSeek использует специализированные микрочипы Illumina для генотипирования крупного рогатого скота, овец, свиней и различных сельскохозяйственных культур. Полученная информация поддерживает селекционную практику разведения.

Читать далее

Генотипирование животных меняет будущее сельскохозяйственной отрасли

Генотипирование позволит молочным фермам адаптироваться к изменяющемуся климату и условиям выращивания, производя при этом молоко, требующее меньшей обработки.

Подробнее

10 лет геномной селекции повышают рентабельность канадских молочных фермеров

Повышение производительности и селекция телок обеспечивают рентабельность, которая приводит к повышению эффективности и конкурентоспособности фермы.

Подробнее

Генотипирование животных Истории клиентов

Улучшенные планы разведения мясного скота

Себастьян Клеран, менеджер мясного сектора в Evolution и директор селекционной компании
Шароле Универс и Антуан Чедру, животновод в четвертом поколении, обсуждают, как геномный
селекция увеличила прирост мясного скота благодаря улучшенным планам разведения, способности
отбор по конкретным генам и более быстрое и лучшее понимание генетической ценности быка.

Как геномное тестирование улучшает стада молочного скота

Генеральный директор Canadian Dairy Network Брайан Ван Дормал обсуждает, как геномное тестирование
может лучше определить ценность дойных коров и улучшить молочное стадо. Брайан Андерсон,
молочный фермер в пятом поколении, делится собственным опытом генотипирования коров, в том числе сдвоенных
продуктивность, долгоживущие коровы и значительные преимущества, которые может предложить генотипирование в
будущее.

Рекомендуемые продукты для генотипирования растений и животных

Система iScan

Высокоточный сканер, который поддерживает широкий спектр приложений, включая генотипирование, профилирование метилирования и цитогенетический анализ.

Посмотреть продукт

Индивидуальные чипы Beadchips Infinium HTS iSelect

Опросите практически любую цель любого вида, чтобы создать полностью настраиваемый микрочип, адаптированный к вашим уникальным исследовательским потребностям.

Посмотреть продукт

Infinium XT

Infinium XT — комплексное решение для микрочипов, позволяющее проводить генотипирование до 50 000 индивидуальных или многовидовых вариаций в промышленных масштабах.

Просмотреть продукт

Просмотреть все продукты agrigenomics

Подробнее Agrigenomics Content

Удобная функция «Рекомендуемые ссылки» позволяет легко находить контент и продукты, имеющие отношение к сельскохозяйственной геномике и/или другим интересующим областям. Вы можете получить доступ к этой опции в верхней части любой страницы illumina.com.

Узнайте, как

Изучите ресурсы и инструменты

Мы предлагаем обучение и все остальное для вашего рабочего процесса, от начала до конца. От изучения нашей технологии до понимания ваших данных, покупки того, что вам нужно, и получения поддержки, мы настроим вас на успех.

Узнать больше

Заинтересованы в получении информационных бюллетеней, тематических исследований и информации об агрогеномике? Введите ваш адрес электронной почты.

Дополнительные ресурсы

Генотипирование крупного рогатого скота улучшает производство молока

Бисерный чип BovineSNP50 позволяет компании Martin Dairy ускорить генетический прогресс стада джерсейской породы.

Будущее мясного скотоводства

Sandhill Farms использует геномные технологии в процессе селекции по признакам, чтобы обеспечить более предсказуемый семенной фонд.

Consortium to Grow Better Cotton

Исследователи разработали набор для генотипирования хлопка, позволяющий селекционерам производить более устойчивый и ценный хлопок.

Современные программы селекции подсолнечника

Индустрия по выращиванию подсолнечника использует инструменты геномики для принятия более обоснованных селекционных решений и повышения устойчивости к болезням.

Селектор комплектов для подготовки библиотек и массивов

Определите наилучший набор для ваших нужд на основе исходного материала, метода или области применения.