Селекция: характеристика методов и достижения. Генетические основы селекции. Закон гомологических рядов Чем штамм отличается от сорта

Селекция - наука о создании новых и улучшение уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Научные основы селекции заложил Ч. Дарвин в работе "Происхождение видов" (1859), где осветил причины и характер изменчивости организмов и показал роль отбора в создании новых форм. Важным этапом дальнейшего развития селекции стало открытие законов наследственности. Большой вклад в развитие селекции сделал Μ. И. Вавилов, автор закона гомологических рядов в наследственной изменчивости и теории о центрах происхождения культурных растений.

Предметом селекции является изучение в созданных человеком условиях закономерностей изменения, развития, превращения растений, животных и микроорганизмов. С помощью селекции разрабатываются способы воздействия на культурные растения и домашних животных. Это происходит с целью изменения их наследственных качеств в нужном для человека направлении. Селекция стала одной из форм эволюции растительного и животного мира. Она подчинена тем же законам, что и эволюция видов в природе, однако естественный отбор здесь частично заменен искусственным.

Теоретической базой селекции является генетика, эволюционное учение. Используя эволюционную теорию, законы наследственности и изменчивости, учение о чистых линиях и мутации, ученые-селекционеры разработали различные методы выведения сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. К основным методам селекции принадлежат отбор, гибридизация, полиплоидия, экспериментальный мутагенез, методы генетической инженерии и др.

Основными задачами современной селекции является повышение продуктивности сортов и пород, перевод их на промышленную основу, создание пород, сортов и штаммов, приспособленных к условиям современного сельского хозяйства, обеспечение полного производства пищевых продуктов при наименьших затратах и др.

В селекции выделяют три основных раздела: селекция растений, селекция животных и селекция микроорганизмов.

Понятие о породе, сорт, штамм

Объектами и конечным результатом селекционного процесса является породы, сорта и штамма.

Порода животных - это совокупность особей в пределах определенного вида животных, яко имеет генетически обусловленные стабильные характеристики (свойства и признаки ) , отличающие ее от других совокупностей особей этого вида животных, устойчиво передают их потомкам и является результатом интеллектуальной деятельности человека. Животные одной породы похожи по типу телосложения, производительностью, плодовитостью, мастью. Это позволяет отличать их от таких другой породы. В породе должно быть достаточное количество животных, иначе ограничивается возможность применения отбора, быстро приводит к вынужденному родственного спаривания и, как следствие, к вырождению породы. Кроме высокой производительности и численности, порода должна быть достаточно распространенной. Это увеличивает возможности для создания в ней различных типов, что способствует ее дальнейшему улучшению. Большое влияние на формирование особенностей пород имеют природно-географические условия - особенности почв, растений, климата, рельефа местности и тому подобное. При завозе животных в новые природно-климатические условия в их организме происходят физиологические изменения, причем в одних случаях глубокие, в других - этажные. Перестройка систем организма тем глубже, чем больше разница между новыми и прежними условиями существования. Процесс приспособления животных к новым условиям существования называется акклиматизацией, длиться она может несколько поколений.

Сорт растений - группа культурных растений, которые в результате селекции получили определенный набор характеристик (полезных или декоративных ) , которые отличают эту группу растений от других растений того же вида. Каждый сорт растений имеет уникальное название и сохраняет свои свойства при многократном выращивании.

Штамм микроорганизмов - чистая культура определенного вида микроорганизмов, морфологичнии физиологические особенности которой хорошо изучены. Штаммы могут быть выделены из различных источников (почвы, воды, пищевых продуктов) или из одного источника в разное время. Поэтому один и тот же вид бактерий, дрожжей, микроскопических грибов может иметь большое количество штаммов, отличающихся по ряду свойств, например с чувствительностью к антибиотикам, способностью к образованию токсинов, ферментов и других факторов. Штаммы микроорганизмов, которые используются в промышленности для микробиологического синтеза белков (в частности ферментов), антибиотиков, витаминов, органических кислот и т.п., значительно продуктивнее (в результате селекции), чем дикие штаммы.

Породы, сорта, штаммы не способны существовать без постоянного внимания человека. Для каждого сорта, породы, штамма характерна определенная реакция на условия окружающей среды. Это значит, что их положительные качества могут проявиться лишь при определенной интенсивности факторов окружающей среды. Ученые в научно-практических заведениях всесторонне исследуют свойства новых пород и сортов и проверяют их пригодность к использованию в определенной климатической зоне, то есть осуществляют их районирование. Районирований ния - комплекс мероприятий, направленных на проверку соответствия качеств тех или иных пород или сортов к условиям определенной природной зоны, что является необходимым условием их рационального использования на территории любой страны. Лучшими для использования в определенной климатической зоне есть районированные сорта, породы, положительные свойства которых могут проявиться только в определенных условиях.

Породой и сортом называют популяцию организмов, искусственно создаваемую человеком и имеющую определенные наследственные особенности.

Все особи внутри породы и сорта имеют очень сходные наследственно закрепленные показатели продуктивности, биологические свойства и морфологические признаки.

Например, курам породы белый леггорн свойственны определенная конституция и экстерьер - они имеют небольшой вес, но высокую яйценоскость. Для кур этой породы характерно, что при улучшении условий содержания и кормления у них повышается яйценоскость без существенного изменения живого веса. Существуют породы кур общепользовательного типа, сочетающие высокий живой вес и высокую яйценоскость, например австралорпы (черные), ньюгемпширы красно-коричневой окраски, белые и полосатые плимутроки и др. Для каждой из этих пород характерны определенная конституция, продуктивность, вес яйца, устойчивость к заболеваниям. Эти породы различаются также и по определенным свойствам высшей нервной деятельности: по силе возбудительного и тормозного процессов. Морфологические и физиологические свойства животного и растения являются как бы наследственными метчиками данной породы или сорта, по которым узнается их «портрет». Свойства породы или сорта, обусловливающие их продуктивность, в сильной степени зависят от внешних условий (кормления, содержания, агротехники). Морфологические метчики (маркеры) породы и сорта более стабильны. Например, окраска, гребень, конституция у кур могут сохраняться в самых различных климатических условиях. Однако нужно иметь в виду, что свойства породы и сорта проявляются в наиболее типичной форме лишь в тех условиях содержания и кормления, в которых создавалась эта порода.

Каждая порода и сорт создаются для получения от них определенного вида продукта. Ценность сорта определяется пищевыми или кормовыми свойствами растения либо качеством получаемого сырья для промышленности, приспособлением сорта к технике механизированного возделывания и уборки данной культуры, отзывчивостью на вносимые удобрения и т. д. В настоящее время каждый сорт создается применительно к определенному способу и технике возделывания. Так, например, клубочки - соплодия сортов сахарной свеклы обычно дают несколько проростков. Для получения полноценного корнеплода приходится затрачивать много труда на прореживание всходов. Многоростковость затрудняет проведение полной машинной обработки этой культуры. Советские селекционеры создали сорт наследственно одноростковой свеклы.

У животных продуктивность также определяется качеством и количеством получаемого продукта. Породы крупного рогатого скота молочного направления характеризуются величиной удоя, процентом жира и белка в молоке, живым весом и т. д., породы Мясного направления - темпом роста, убойным выходом. Породы овец различают по выходу шерсти, ее качеству, а также по плодовитости и живому весу. Породы кур характеризуются яйценоскостью, весом яиц, скороспелостью и т. д.

Иллюстрацией успехов селекции животных могут служить следующие мировые рекорды. В 1960 г. (США) от коровы голштино-фризской породы за 365 дней лактации надоено 16 702 кг молока со средней жирностью 5,1 %. В 1962 г. в Дании одна из коров джерсейской породы на девятой лактации дала 7 269 кг молока с жирностью 7,29%. В Японии на конкурсных испытаниях было представлено стадо из 1000 кур, из которых 33 курицы снесли за 365 дней учета по 365 яиц и 423 курицы снесли около 300 яиц. У свиней современные мировые рекордисты (хряки) достигают 550 кг живого веса. Из приведенных данных видно, что показатели продуктивности домашних животных во много раз превышают продуктивность диких представителей тех же видов.

У растений и микроорганизмов также созданы высокоурожайные сорта и штаммы. Как правило, свойства продуктивности определяются сложным взаимодействием генов в системе генотипа. В силу полигенной наследственной детерминации ценных хозяйственных признаков характер их наследования весьма сложен. Очевидно, что чем больше генов участвует в определении признака, тем, возможно, больше, разных типов их сочетаний. В зависимости оттого, как наследуются и изменяются в различных условиях среды признаки продуктивности, методы искусственного отбора могут быть разными.

Одновременно мы должны помнить, что несмотря на ведущую роль искусственного отбора, который осуществляет селекционер, на возделываемые растения и домашних животных постоянно действует естественный отбор. Иногда его действие может быть противоположным действию искусственного отбора. Так, например, при отборе на высокую плодовитость у многоплодных животных (свиньи, овцы, пушные звери) естественный отбор ведет к сокращению числа оплодотворенных яйцеклеток и даже эмбрионов.

Все, что было сказано о породах животных, относится и к сортам растений. Исходя из биологии размножения растений и особенностей данного сорта строятся системы семеноводства и возделывания сорта в производственных условиях. Для каждого района с теми или иными климатическими условиями, а также теми или иными возможностями механизации сельскохозяйственного производства необходимо иметь свои сорта и породы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Селекция - наука, разрабатывающая пути создания новых и улучшения существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Создание новых сортов и пород основывается на таких важнейших свойствах живого организма, как наследственность и изменчивость. Именно поэтому генетика - наука об изменчивости и наследственности организмов - является теоретической основой селекции.

Имея свои собственные задачи и методы, селекция твердо опирается на законы генетики, является важной областью практического использования закономерностей, установленных генетикой. Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук. На сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами.

Сорт, порода и штамм - устойчивая группа организмов, искусственно созданная человеком и имеющая определенные наследственные особенности.

Все особи внутри породы, сорта и штамма имеют сходные, наследственно закрепленные морфологические, физиолого-биохимические и хозяйственные признаки и свойства, а также однотипную реакцию на факторы внешней среды.

Основные направления селекции:

высокая урожайность сортов растений, плодовитость и продуктивность пород животных;

улучшение качества продукции (например, вкус, внешний вид плодов и овощей, химический состав зерна - содержание белка, клейковины, незаменимых аминокислот и т. д.);

физиологические свойства (скороспелость, засухоустойчивость, зимостойкость, устойчивость к болезням, вредителям и неблагоприятным климатическим условиям).

выведение стрессоустойчивых пород (для разведения в условиях большой скученности - на птицефабриках, фермах и т. п.);

пушное звероводство;

рыбоводство - разведение рыбы в искусственных водоемах.

ОТЛИЧИЕ КУЛЬТУРНЫХ ФОРМ ОТ ДИКИХ

Культурные формы	Дикие формы
развиты признаки, полезные для человека и часто вредные в естественных условиях	наличие признаков, неудобных для человека (агрессивность, колючесть и т. п.)
высокая продуктивность	низкая продуктивность (мелкие плоды; низкая масса, яйценоскость, удойность)
хуже адаптируются к меняющимся условиям среды	высокая адаптивность
не имеют средств защиты от хищников и вредителей (горьких или ядовитых веществ, шипов, колючек и т. п.)	наличие естественных защитных приспособлений, повышающих жизнестойкость, но неудобных для человека

основные методы селекции

Основные методы селекции:

подбор родительских пар

отбор

гибридизация

искусственный мутагенез

Подбор родительских пар

Данный метод применяется прежде всего в селекции животных, т. к. для животных характерно половое размножение и немногочисленное потомство.

Выведение новой породы - процесс длительный, требующий больших материальных затрат. Это может быть целенаправленное получение определенного экстерьера (совокупности фенотипических признаков), повышение молочности, жирности молока, качества мяса и т. д.

Разводимые животные оцениваются не только по внешним признакам, но и по происхождению и качеству потомства . Поэтому необходимо хорошо знать их родословную. В племенных хозяйствах при подборе производителей всегда ведется учёт родословных, в которых оцениваются экстерьерные особенности и продуктивность родительских форм в течение ряда поколений.

работы И. В. Мичурина

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, отдалённых географических мест и скрещивал их друг с другом.

Важным звеном в работе Мичурина было целенаправленное воспитание гибридных сеянцев: в определённый период их развития создавались условия для доминирования признаков одного из родителей и подавления признаков другого, т. е. эффективное управление доминированием признаков (разные приёмы обработки почвы, внесение удобрений, прививки в крону другого растения и т. п.).

Метод ментора - воспитание на подвое. В качестве привоя Мичурин 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 отдалённую 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 путём вегетативного размножения.

Отбор

Искусственный отбор - сохранение для дальнейшего размножения особей с интересующими селекционера признаками. Формы отбора: массовый и индивидуальный.

Интуитивный (бессознательный) отбор - самая древняя форма отбора, используемая ещё древним человеком: отбор особей по фенотипу, т.е. с наиболее полезными сочетаниями признаков.

Методический отбор - отбор для размножения особей с чётко определёнными признаками, согласно цели и с учетом их фенотипов и генотипов.

Массовый отбор - устранение из размножения особей, не имеющих ценные признаки, либо имеющих нежелательные признаки (например, агрессивных).

Массовый отбор может быть эффективен в том случае, если отбираются качественные, просто наследуемые и легко определяемые признаки. Массовый отбор обычно проводят среди перекрестноопыляемых растений. При этом селекционеры отбирают растения по фенотипу с интересующими их признаками. Недостаток массового отбора заключается в том, что селекционер не всегда может определить лучший генотип по фенотипу.

Индивидуальный отбор - выделение отдельных особей с интересующими человека признаками и получение от них потомства.

Индивидуальный отбор более эффективен при отборе особей по количественным, сложно наследуемым признакам. Этот вид отбора позволяет точно оценить генотип благодаря анализу наследования признаков у потомства. Индивидуальный отбор применяют по отношению к самоопыляемым растениям (сорта пшеницы, ячменя, гороха и др.).

Гибридизация

В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: инбридинг и аутбридинг .

Инбридинг - скрещивание близкородственных форм: в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство.

Результат: получение гомозиготных организмов → разложение исходной формы на ряд чистых линий.

Минусы: пониженная жизнеспособность (рецессивные гомозиготы зачастую несут наследственные заболевания).

Такое скрещивание в определённой степени аналогично самоопылению у растений, которое также приводит к повышению гомозиготности и, как следствие, к закреплению хозяйственно ценных признаков у потомков. При этом гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем более близкородственное скрещивание используют при инбридинге. Однако гомозиготизация при инбридинге, как и в случае растений, ведет к ослаблению животных, снижает их устойчивость к воздействию среды, повышает заболеваемость.

В селекции инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения породы. За ним следует скрещивание разных межлинейных гибридов, в результате которого нежелательные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние и вредные последствия близкородственного скрещивания заметно снижаются.

Аутбридинг - неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных в пределах одного вида.

Результат: получение большого количества гетерозиготных организмов → поддержание полезных качеств и усиление их выраженности в ряду следующих поколений.

Отдалённая гибридизация - получение межвидовых и межродовых гибридов.

Отдалённая гибридизация в селекции животных применяется значительно реже, чем в селекции растений.

Межвидовые и межродовые гибриды животных и растений чаще всего бесплодны, так как нарушается мейоз и гаметогенез не происходит. При этом восстановление плодовитости у животных представляет более сложную задачу, поскольку получение полиплоидов на основе умножения числа хромосом у них невозможно.

Преодоление бесплодия межвидовых гибридов растений впервые удалось осуществить в начале 20-х годов ХХ века 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. 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 зёрна 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 отдалённой гибридизации.

Бывает, что бесплодны особи только одного пола. Например, у гибридов высокогорного быка яка и рогатого скота бесплодны (стерильны) самцы, а самки плодовиты (фертильны).

Но иногда гаметогенез у отдалённых гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары (горные бараны), могут пастись высоко в горах, а как мериносы дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного (индийского) крупного рогатого скота с зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид - бестер, хорька и норки - хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасём.

В природе встречаются гибриды зебры и лошади (зеброид), бизона и зубра (зубробизон), тетерева и куропатки (межняк), зайца-русака и зайца-беляка (тумак), соболя и лисицы (кидус), а также тигра и льва (лигр).

В качестве примеров межродовых гибридов растений можно назвать гибрид пшеницы и ржи (тритикале), пшенично-пырейный гибрид, гибрид смородины и крыжовника (йошта), гибрид брюквы и кормовой капусты (куузика), гибриды озимой ржи и житняка, травянистого и древовидного томатов и др.

Гетерозис - явление повышенной жизнеспособности, урожайности, плодовитости гибридов первого поколения, превышающих по этим параметрам обоих родителей.

Уже со второго поколения гетерозисный эффект угасает. По-видимому, это происходит вследствие снижения числа гетерозиготных организмов и повышения доли гомозигот.

Классическими примерами проявления гетерозиса являются мул (гибрид кобылы и осла) и лошак (гибрид коня и ослицы) (рис. 1,2) . Это сильные, выносливые животные, которые могут использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.

Рис. 1. Мул Рис. 2. Лошак

Продолжительность их жизни значительно выше, чем у родительских видов.

Лошак меньше мула ростом и строптив, поэтому менее удобен для использования в хозяйственной деятельности человека.

Гетерозис широко применяют в промышленном птицеводстве, например - бройлерные цыплята, отличающиеся очень быстрым ростом. Цыплёнок-бройлер - финальный гибрид, полученный в результате скрещивания нескольких линий разных пород кур (мясных родительских форм), проверенных на сочетаемость. Первоначально для такого скрещивания использовали породы корниш (в качестве отцовской формы) и белый плимутрок (в качестве материнской формы).

искусственный мутагенез

Искусственный мутагенез чаще всего используется как метод селекции растений. Он основан на применении физических и химических мутагенов для получения форм растений с выраженными мутациями. Такие формы в дальнейшем используются для гибридизации или отбора.

В селекции растений широко используется полиплоидия.

Полиплоидия - увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации.

Половые клетки большинства организмов гаплоидны (содержат один набор хромосом - n), соматические - диплоидны (2n). Организмы, клетки которых содержат более двух наборов хромосом, называются полиплоидами, три набора - триплоидами (3n), четыре - тетраплоидами (4n) и т. д. Наиболее часто встречаются организмы с числом хромосомных наборов, кратным двум, - тетраплоиды, гексаплоиды (6n) и т. д.

Полиплоиды с нечётным числом наборов хромосом (триплоиды, пентаплоиды и т. д.) обычно не дают потомства (стерильны), т. к. образуемые ими половые клетки содержат неполный набор хромосом - не кратный гаплоидному.

появление полиплоидии

Полиплоидия может возникнуть при нерасхождении хромосом в мейозе. В этом случае половая клетка получает полный (нередуцированный) набор хромосом соматической клетки (2n). При слиянии такой гаметы с нормальной (n) образуется триплоидная зигота (3n), из которой развивается триплоид. Если обе гаметы несут по диплоидному набору, возникает тетраплоид. Полиплоидные клетки могут возникнуть в организме при незавершённом митозе: после удвоения хромосом деления клетки может не происходить, и в ней оказываются два набора хромосом. У растений тетраплоидные клетки могут дать начало тетраплоидным побегам, цветки которых будут вырабатывать диплоидные гаметы вместо гаплоидных. При самоопылении может возникнуть тетраплоид, при опылении нормальной гаметой - триплоид. При вегетативном размножении растений сохраняется плоидность исходного органа или ткани.

Благодаря полиплоидии выведены высокоурожайные полиплоидные сорта сахарной свеклы, хлопчатника, гречихи и др. Полиплоидные растения часто более жизнеспособны и плодовиты, чем нормальные диплоиды. О их большей устойчивости к холоду свидетельствует увеличение числа видов-полиплоидов в высоких широтах и в высокогорьях.

Поскольку полиплоидные формы часто обладают ценными хозяйственными признаками, искусственную полиплоидизацию применяют в растениеводстве для получения исходного селекционного материала.

Получение полиплоидов в эксперименте тесно связано с искусственным мутагенезом. С этой целью используют специальные мутагены (например, алкалоид колхицин), нарушающие расхождение хромосом в митозе и мейозе.

Получены урожайные полиплоиды ржи, гречихи, сахарной свёклы и других культурных растений; стерильные триплоиды арбуза, винограда, банана популярны благодаря бессемянным плодам.

Применение отдалённой гибридизации в сочетании с искусственной полиплоидизацией позволило отечественным учёным получить плодовитые полиплоидные гибриды растений (Г. Д. Карпеченко, гибрид-тетраплоид редьки и капусты) и животных (Б. Л. Астауров, гибрид-тетраплоид тутового шелкопряда).

Шелкопряды Астаурова

Очень редки случаи естественной полиплоидии у животных. Однако, академик Б. Л. Астауров разработал метод искусственного получения полиплоидов от межвидового гибрида шелкопрядов Bombyx mori и В. mandarina. У обоих этих видов n = 28 хромосомам.

При синтезировании тетраплоида использовался метод искусственного партеногенеза. Вначале были получены партеногенетические полиплоиды В. mori - 4 n, 6 n. Все полученные особи оказались фертильными (плодовитыми) самками.

Затем произвели скрещивание партеногенетических самок В. mori (4n) с самцами другого вида В. mandarina (2n). В потомстве от такого скрещивания появлялись триплоидные самки 2n В. mori + 1 n В. mandarina.

Эти самки, стерильные в обычных условиях, размножались путем партеногенеза. При этом партеногенетически иногда возникали 6n самки (4n В. mori + 2n В. mandarina).

В потомстве от скрещивания этих самок с 2n самцами В. mandarina были отобраны 4n формы обоего пола с удвоенным набором хромосом каждого вида (2n В. mori +2n В. mandarina).

Если гибрид 1n В. mori + 1n В. mandarina был бесплодным, то тетраплоид (4n) оказался плодовитым и при разведении дал плодовитое потомство. С помощью полиплоидии, таким образом, удалось синтезировать новую форму шелкопряда.

биотехнология

Биотехнология - наука, изучающая возможность модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека.

Применение биотехнологии (рис. 3):

производство лекарств, удобрений, средств биологической защиты растений;

биологическая очистка сточных вод;

восстановление ценных металлов из морской воды;

коррекция и исправление генетических патологий.

Рис. 3. Возможности биотехнологии

Например, включение в геном кишечной палочки гена, ответственного за образование у человека инсулина, позволило наладить промышленное получение этого гормона (рис. 4).

Рис. 4. Биотехнология получения инсулина

В биотехнологии успешно применяются методы генной и клеточной инженерии.

ГЕННАЯ И КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Генная инженерия - искусственное, целенаправленное изменение генотипа микроорганизмов с целью получения культур с заранее заданными свойствами.

Исследования в области генной инженерии распространяются не только на микроорганизмы, но и на человека. Они особенно актуальны при лечении болезней, связанных с нарушениями в иммунной системе, в системе свертывания крови, в онкологии.

Основной метод генной инженерии: выделение необходимых генов, их клонирование и введение в новую генетическую среду. Например, введение определённых генов с помощью плазмиды в организм бактерии для синтеза ею определённого белка (рис. 5).

Рис. 5. Применение генной инженерии

Основные этапы решения генно-инженерной задачи следующие:

Получение изолированного гена.

Введение гена в вектор (плазмиду) для переноса в организм.

Перенос вектора с геном (рекомбинантной плазмиды) в модифицируемый организм.

Преобразование клеток организма.

Отбор генетически модифицированных организмов и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

Клеточная инженерия - это направление в науке и селекционной практике, которое изучает методы гибридизации соматических клеток, принадлежащих разным видам, возможности клонирования тканей или целых организмов из отдельных клеток.

Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.

На данный момент удалось получить гибриды между клетками животных, далёких по систематическому положению, например мыши и курицы. Соматические гибриды нашли широкое применение как в научных исследованиях, так и в биотехнологии.

Гибридные клетки, полученные от клеток человека и мыши и человека и китайского хомячка, участвовали в расшифровке генома человека.

Гибриды между опухолевыми клетками и лимфоцитами обладают свойствами обеих родительских клеточных линий: они неограниченно делятся и могут вырабатывать определённые антитела. Такие антитела применяют в лечебных и диагностических целях в медицине.

В эмбриологии для изучения процессов дифференцировки клеток и тканей в ходе онтогенеза используют организмы- химеры , состоящие из клеток с разными генотипами . Их создают путём соединения клеток разных зародышей на ранних этапах их развития.

Клонирование животных - ещё один метод клеточной инженерии: ядро соматической клетки пересаживают в лишённую ядра яйцеклетку с последующим выращиванием зародыша во взрослый организм.

Преимущество клеточной инженерии в том, что она позволяет экспериментировать с клетками, а не с целыми организмами.

Методы клеточной инженерии часто применяют в сочетании с генной инженерией.

работы Н. И. Вавилова

Николай Иванович Вавилов - российский генетик, растениевод, географ.

Н. И. Вавилов организовал 180 экспедиций (20−30 гг. ХХ века) по самым труднодоступным и зачастую опасным районам земного шара с целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений.

Им была собрана уникальная, самая крупная в мире коллекция культурных растений (к 1940 г. коллекция включала 300 000 образцов), которые ежегодно размножаются в коллекциях Всероссийского института растениеводства имени Н. И. Вавилова (ВИР) и широко используются селекционерами как исходный материал для создания новых сортов зерновых, плодовых, овощных, технических, лекарственных и других культур.

Создал учение об иммунитете растений.

учение об иммунитете растений

Н. И. Вавилов подразделял иммунитет растений на структурный (механический) и химический. Механический иммунитет растений обусловлен морфологическими особенностями растения-хозяина, в частности, наличием защитных приспособлений, которые препятствуют проникновению патогенов в тело растений. Химический иммунитет зависит от химических особенностей растений.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости: у генетически близких видов и родов существуют гены, которые дают сходные признаки. Таким образом, можно предсказать наличие признаков у других видов известного рода.

Установил, что наибольшее разнообразие форм вида сосредоточено в тех районах, где этот вид возник. Н. И. Вавилов выделил 8 центров происхождения культурных растений .

Центры происхождения культурных растений

Центры происхождения культурных растений - географические области, являющиеся родиной дикорастущих предков культурных растений.

Центры происхождения важнейших культурных растений связаны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания и селекции растений. Подобные очаги одомашнивания (центры доместикации) выявлены и у домашних животных.

Было выделено восемь центров происхождения культурных растений (рис. 6):

1. Средиземноморский (спаржа, маслины, капуста, лук, клевер, мак, свекла, морковь).

2. Переднеазитский (инжир, миндаль, виноград, гранат, люцерна, рожь, дыня, роза).

3. Среднеазиатский (нут, абрикос, горох, груша, чечевица, лен, чеснок, мягкая пшеница).

4. Индо-Малайский (цитрусовые, хлебное дерево, огурец, манго, черный перец, кокосовая пальма, банан, баклажан).

5. Китайский (просо, редька, вишня, яблоко, гречиха, слива, соя, хурма).

6. Центральноамериканский (тыква, фасоль, какао, авокадо, махорка, кукуруза, батат, хлопчатник).

7. Южноамериканский (табак, ананас, томат, картофель).

8. Абиссинский центр (банан, кофе, сорго, твердая пшеница).

В поздних работах Н. И. Вавилова Переднеазиатский и Среднеазиатский центры объединяются в Юго-западноазиатский центр.

Рис. 6. Центры происхождения культурных растений

В настоящее время выделяют 12 первичных центров происхождения культурных растений.



1. Что называют сортом, породой, штаммом?

Порода, сорт, штамм - это искусственно полученные популяции животных, растений, грибов и бактерий с нужными для человека признаками.

2. Какие особенности характерны для гетерозисных организмов?

Для гетерозисных организмов характерно превосходство первого поколения гибридов по ряду признаков и свойств над обеими родительскими формами.

3. Каковы отношения между искусственным отбором и селекцией?

Искусственный отбор - это выбор человеком наиболее ценных для него особей животных и растений данного вида, породы или сорта для полу¬чения от них потомства с желательными свойствами. Он лежит в основе селекции. Селекция - это наука, изучающая биологические основы и методы создания и улучшения пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

4. Какую роль в народном хозяйстве выполняет селекция микроорганизмов?

Микроорганизмы используются в разных областях промышленности (в хлебопечении и виноделии, в производстве кормового белка, молочнокислых продуктов, антибиотиков, витаминов, гормонов, аминокислот, ферментов), в сельском хозяйстве (при производстве силоса), для биологической защиты растений и очистки сточных вод. В связи с этим развивается промышленная микробиология и ведется интенсивная селекционная работа по выведению новых штаммов микроорганизмов с повышенной продуктивностью, которые вырабатывают вещества, необходимые человеку.

5. Назовите основные методы селекции.

Искусственный отбор, гибридизация, мутагенез, полиплоидия.

6. Назовите известные вам сорта плодовых или овощных растений, пород животных.

Сорт яблок: Антоновка, Белый налив. Белокочанная и краснокочанная капуста, цветная и брюссельская капуста.

resheba.com

Объясните, почему сорт, порода или штамм не могут считаться отдельным видом?

Вид - совокупность особей, характеризующихся наследственным сходством морфофизиологических особенностей, свободно скрещиваются и дают плодовитое потомство, приспособленные к определенным условиям жизни и занимающие определенный ареал (территорию). Вид является таксономической категорией, которую используют в систематике для определения разнообразия живого на Земле.

Порода - группа сельскохозяйственных животных одного вида, общего происхождения, похожих по экстерьеру, конституции, производительностью и другими хозяйственно-полезными признаками, которые передаются потомству.

Сорт - искусственно созданная в процессе селекции форма (разновидность) культурных растений, которые имеют в конкретных условиях выращивания определенные биологические и хозяйственные свойства.

Штамм - чистая культура микроорганизма, созданная в контрольных условиях из одной исходной клетки с заданными признаками, приобретенными в основном вследствие мутации.

Видообразование происходит в естественных условиях без воздействия человека, а образование пород, сортов и штаммов это искусственно созданные организмы вследствие мутаций, которые использует человек.

biology.kiev.ua

Ответ на вопрос 2 по биологии из учебника Сивоглазова за 10 класс на тему § 32. Селекция: основные методы и достижения

• Сорта яблок Антоновка, груша Северянка, породы собак: ротвейлер, карликовый пудель, колли....
• Вопросы для повторения и задания1. Что такое селекция?Селекция (от лат. selectio - отбор) - наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животны...
• Что называют породой, сортом, штаммом?Порода, сорт или штамм - это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определёнными нас...
• Какие основные методы селекции вы знаете?...
• Выберите критерии и сравните массовый и индивидуальный отбор....
• Какие сложности возникают при постановке межвидовых скрещиваний?Отдалённая гибридизация заключается в скрещивании разных видов. В растениеводстве с помощью отдалённой гиб...
• Получают ли и используют ли в вашем регионе межвидовые гибриды? Используя дополнительные источники информации, выясните, гибридами каких видов являются такие организмы, к...
• Подумайте! Вспомните!1. Что схожего и чем отличаются методы селекции растений и животных?...
• Почему для каждого региона нужны свои сорта растений и породы животных? Какие сорта и породы характерны для вашего региона? В чём их особенности и преимущества?Так как ус...
• Из большого разнообразия видов животных, обитающих на Земле, человек отобрал для одомашнивания сравнительно немного видов. Как вы считаете, чем это объясняется?Процесс од...

gdz.expert

Основы селекции | Учеба-Легко.РФ - крупнейший портал по учебе

Селекция - наука, изучающая возможности получения новых пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с признаками, которые необходимы для человека.

Порода, сорт, штамм - это созданные человеком с помощью методов селекции популяции животных, растений, микроорга- низмов, которые обладают необходимыми для человека признаками, закрепляемыми наследственностью в ряду последующих поколений особей.

Массовый отбор - метод селекции растений, когда производится отбор генетически однородной популяции особей с необходимыми признаками.

Индивидуальный отбор - метод селекции растений, когда производится отбор отдельных особей с определенными признаками.

Инбридинг - метод селекции растений, когда сохранение сорта самоопыляющихся растений производится с помощью защиты от попадания пыльцы других растений.

Перекрестное опыление самоопыляющихся растений - метод генетики растений, направленный на получение сортов с новыми признаками. Отдаленная гибридизация растений - метод селекции растений, при котором производят скрещивание растений, относящихся к разным видам.

Инбридинг - метод генетики животных, когда новые породы животных получают путем проведения близкородственных скрещиваний.

Аутбридинг - метод генетики животных, когда новые породы животных получают путем проведения неродственных скрещиваний.

Внутрипородное скрещивание - метод генетики животных, когда новые породы животных получают путем скрещивания наиболее подходящих особей одной и той же породы.

Испытание по потомству - метод генетики животных, когда новые породы животных получают путем выбора самцов, потомство которых считается продуктивным по тому или иному признаку. Ту же цель преследует искусственное осеменение

Отдаленная гибридизация животных - метод селекции животных, при котором производят скрещивание животных, относящихся к разным видам.

Генная инженерия - метод генетики микроорганизмов, в основе которого перемещение генов от одного вида микроорганизмов к другому.

«Биология селекция» - На сайте гимназии просмотреть презентации учащихся 10 Б класса по теме «Направления биотехнологии». Центры происхождения культурных растений. Воздействие радиацией и химическими веществами на растения и животных. Задачи селекции. Метод гибридизации. Метод мутагенеза. Метод отбора. Методы селекции. Домашнее задание.

«Основные методы селекции» - Гетерозисные животные отличаются скороспелостью и повышенной мясной продуктивностью. 10. Пивоварении. 8. Полиплодия крайне редко встречается у животных. 7. 4. Использование эффекта гетерозиса. Приготовлении многих молочных продуктов. Селекция.

«Селекция растений» - Кудоярова Г.Р. Лаборатория физиологии растений, Институт биологии. Выявлена корреляция между урожайностью растений в условиях умеренной засухи и относительным содержанием воды (ОСВ, слева) и содержанием АБК (справа) ОСВ=(сырой вес – сухой вес)/(тургорный вес – сухой вес). Урожайность сортов кукурузы мексиканской селекции.

«Селекция в биотехнологии» - Что мы знаем о применении микроорганизмов? Корневой рак плодовых культур. Стерлядь. Мул результат скрещивания осла и кобылы. Всего более 300 сортов различных растений! Бельтюкова К.И.). Киев: Наукова думка, 1966. А.А. Каменский, Е.А.Криксунов, В.В.Пасечник Общая биология 10-11 класс Изд. «Дрофа» 2006г.

«Методы селекции животных и растений» - Методы селекции растений и животных. Методы селекции: отбор, гибридизация, мутагенез. Биотехнология. МОУ Баженовская средняя общеобразовательная школа. Селекция микроорганизмов. Иногда к микроорганизмам относят вирусы. Презентация по биологии на тему: Выполнила: Кормина Ирина ученица 10 класса.

«Вавилов основы селекции» - Структура урока. Способ организации учебного процесса на основе блочно-модульного представления учебной информации. Работы Н.И.Вавилова. модульный блок «Селекция». Комплексная дидактическая цель (КДЦ): Преподаватель биологии МОУ лицея №11 Волкова М.П. Основы селекции.

Всего в теме 26 презентаций