Исследование спутников планет способствовало выведению высокопродуктивных сортов некоторых растений

Обновлено: 02.07.2024

Вложение	Размер
testy_po_biologii._selektsiya.doc	407.5 КБ

Предварительный просмотр:

Автор-составитель: Словецкая Любовь Анатольевна,

учитель биологии ГБОУ СОШ № 404 Колпинского района Санкт-Петербурга.

История развития селекции

Основные методы селекции

Основные достижения селекции

Основные достижения селекции растений

Основные достижения селекции животных

Ученые-селекционеры и их вклад в науку

А 1. Созданием новых сортов полиплоидных растений пшеницы занимается наука

А 2. Метод получения сортов растений путем воздействия на организм ультрафиолотевыми или рентгеновскими лучами называют

А 3. Между позициями первого и второго столбцов приведенной ниже таблицы имеется определенная связь.

Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

4) генная инженерия

А 4. Дана вариационная кривая числа колосков в колосе пшеницы, которая изображена на графике. С чем связана симметричность графика

максимальные и минимальные величины встречаются с одинаковой частотой
отклонение от среднеарифметического на одну и ту же величину одинаково
график отражает различия плодородия у разных участков поля
график отражает мутационную изменчивость колосьев пшеницы

А 5. От скрещивания двух различных линий кукурузы (рядом) получается потомство (в центре), которое приводит в первом поколении к увеличению количества зерен в початке. Как называется такое явление.

полиплоидия
гетерозис
инбридинг
аутбридинг

Рисунок. Початки кукурузы

В 1. Выберите три верных ответа из шести.

Выберите явления, имеющие отношение к результатам отдаленной гибридизации.

1) снижение продуктивности первого поколения.

2) создание тритикале – гибрида ржи и пшеницы

3) усиление продуктивности гибридов первого поколения

4) выявление рецессивных признаков у первого поколения

5) отсутствие потомства у особей первого поколения.

6) возрастание плодовитости гибридов.

В 2. По рисунку "П олучение и передача гибридной ДНК в дочерние клетки" установите правильную последовательность получения. Запишите получившуюся последовательность цифр в таблицу.

1) введение вектора гена в бактериальную клетку

2) отбор клеток с дополнительным геном

3) создание условий для наследования и экспрессии гена.

4) объединение созданного гена с вектором.

5) получение гена, координирующего интересующий признак.

6) практическое использование трансформированных клеток для продуцирования белка.

Примечание: Вектор гена – это молекула ДНК, способная к репликации в той клетке, в которую будет подсажен ген.

Презентация на тему: " Достижения Н.И.Вавилова в селекции растений. Селекция (от лат. selectio, seligere – отбор) – это наука о методах создания высокопродуктивных сортов растений," — Транскрипт:

1 Достижения Н.И.Вавилова в селекции растений

3 Учение о современной селекции было сделано нашим выдающимся соотечественником – агрономом, ботаником, географом, путешественником, всемирно признанным авторитетом в области генетики, селекции, растениеводства, иммунитета растений, крупным организатором сельскохозяйственной и биологической науки в нашей стране – Николаем Ивановичем Вавиловым (1887–1943). Многие хозяйственно- полезные признаки являются генотипический сложными, обусловленными совместным действием многих генов и генных комплексов. Необходимо выявить эти гены, установить характер взаимодействия между ними, иначе селекция может вестись вслепую. Поэтому Н.И. Вавилов утверждал, что именно генетика является теоретической основой селекции.

4 Н.И. Вавилов выделил следующие разделы селекции: 1) учение об исходном сортовом, видовом и родовом потенциалах; 2) учение о наследственной изменчивости (закономер ности в изменчивости, учение о мутациях); 3) учение о роли среды в выявлении сортовых признаков (влияние отдельных факторов среды, учение о стадиях в развитии растений применительно к селекции); 4) теория гибридизации как в пределах близких форм, так и отдаленных видов; 5) теория селекционного процесса (самоопылители, перекрестноопылители, вегетативно и апогамно раз множающиеся растения); 6) учение об основных направлениях в селекционной работе, таких, как селекция на иммунитет, на физиологические свойства (холодостойкость, засухоустойчивость, фотопериодизм), селекция на технические качества, химический состав; 7) частная селекция растений, животных и микроорганизмов.

5 МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ Массовый отбор Массовый отбор - в посеве сохраняют растения только с желательными качествами. При повторном посеве снова отбирают растения с нужными признаками. Сорт, получаемый этим способом, не является генетически однородным, т.к. всегда имеются гетерозиготные особи (перекрестное опыление) Индивидуальный отбор Индивидуальный отбор применяют для выведения чистой линии - генетически однородного сорта. Сводится к выделению отдельных особей и получению от них потомства (самоопыление). ГИБРИДИЗАЦИЯОТБОР

6 Центры многообразия и происхождения культурных растений (по Н.И.Вавилову) Центры многообразия и происхождения Страны Культуры Южноазиатский тропический центр Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, о-ва Юго- Восточной Азии Рис, сахарный тростник, плодовые и овощные культуры Восточноазиатский центр Центральный и Восточный Китай, Япония, о-в Тайвань, Корея Соя, просо, плодовые и овощные культуры, 20% мирового многообразия культурных растений Юго-Западноазиатский центр Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Северо- Западная Индия Пшеница, рожь, зерновые, бобовые, виноград, плодовые, 14% мировой флоры Средиземноморский центр Страны Средиземного моря 11% культурных растений, маслины, кормовые растения (клевер, одноцветковая чечевица), многие овощные (капуста) Абиссинский центр Территория Эфиопии Сорго, бананы, аута, пшеница, ячмень Центральноамериканский центр Южная Мексика Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, фасоль (около 900 видов культурных растений) Андийский центр Андийский горный хребет Клубненосные растения (картофель), лекарственные (кокаиновый куст, хинное дерево)

8 Закон гомологических рядов Систематизируя учение об исходном материале, Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов (1920 г.): 1. Виды и роды, 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. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. 2. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство. Согласно этому закону, у генетически близких видов и родов существуют близкие гены, которые дают сходные серии множественных аллелей и вариантов признака.

9 Теоретическое и практическое значение закона гомологических рядов: - Н.И. Вавилов четко разграничил внутривидовую и межвидовую изменчивость. При этом вид рассматривался как целостная, исторически сложившаяся система. - Н.И. Вавилов показал, что внутривидовая изменчивость небезгранична и подчиняется определенным закономерностям. - Закон гомологических рядов является руководством для селекционеров, позволяя предсказать возможные варианты признаков. Н. И. Вавилов впервые осуществил целенаправленный поиск редких или мутантных аллелей в природных популяциях и популяциях культурных растений. В наше время продолжается поиск мутантных аллелей для повышения продуктивности штаммов, сортов и пород.

10 Индуцированный мутагенез Эффективными способами получения исходного материала являются методы индуцированного мутагенеза – искусственного получения мутаций. Индуцированный мутагенез позволяет получить новые аллели, которые в природе обнаружить не удается. Например, этим путем получены высокопродуктивные штаммы микроорганизмов (продуцентов антибиотиков), карликовые сорта растений с повышенной скороспелостью и т.д. Экспериментально полученные мутации у растений и микроорганизмов используют как материал для искусственного отбора. Для получения индуцированных мутаций у растений используют физические мутагены (гамма-излучение, рентгеновское и ультрафиолетовое излучение) и специально созданные химические супер мутагены (например, N-метил-N-нитрозомочевина). Дозу мутагенов подбирают таким образом, чтобы погибало не более 30…50% обработанных объектов. Например, при использовании ионизирующего излучения такая критическая доза составляет от 1…3 до 10…15 и даже 50…100 кило рентген. При использовании химических мутагенов применяют их водные растворы с концентрацией 0,01…0,2%; время обработки – от 6 до 24 часов и более.

11 Обработке подвергают пыльцу, семена, проростки, почки, черенки, луковицы, клубни и другие части растений. Растения, выращенные из обработанных семян (почек, черенков и т.д.) обозначаются символом M1 (первое мутантное поколение). В M1 отбор вести трудно, поскольку большая часть мутаций рецессивная и не проявляется в фенотипе. Поэтому получают частично мутантные растения (химерные организмы). В этом случае говорят о соматических (точковых) мутациях. Многие сорта плодовых растений, винограда, картофеля являются соматическими мутантами. Эти сорта сохраняют свои свойства, если их воспроизводят вегетативным путем, например, прививая обработанные мутагенами почки (черенки) в крону немутантных растений; таким путем размножают, например, бессемянные апельсины.

12 Полиплоидия Полиплоидия-(от греческого polyploos - многократный и eidos - вид), наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма. Распространена у растений (большинство культурных растений - полиплоиды), среди раздельнополых животных встречается редко. Может быть вызвана искусственно (например, алкалоидом колхицином). На основе полиплоидии созданы высокоурожайные сорта сельскохозяйственных растений (например, сахарной свеклы). (от греческого polyploos - многократный и eidos - вид), наследственное изменение, заключающееся в кратном увеличении числа наборов хромосом в клетках организма. Распространена у растений (большинство культурных растений - полиплоиды), среди раздельнополых животных встречается редко. Может быть вызвана искусственно (например, алкалоидом колхицином). На основе полиплоидии созданы высокоурожайные сорта сельскохозяйственных растений (например, сахарной свеклы). Полиплоидия в селекции используется для достижения следующих целей: - получение высокопродуктивных форм, которые могут непосредственно внедряться в производство или использоваться как материал для дальнейшей селекции; - восстановление плодовитости у межвидовых гибридов; - перевод гаплоидных форм на диплоидный уровень.

13 Гибридизация Это скрещивание разнородных в наследственном отношении растений, обычно одного и того же рода, реже разных. Гибридизация может быть естественной или осуществляемой с помощью человека. Под гибридизацией понимают ряд процессов: гибридизация при оплодотворении, при конъюгации, при копуляции. В эволюционизме выделяют интерградацию (близкородственное скрещивание, внутривидовое скрещивание) и интрогрессию (межвидовую гибридизацию). В природе часто межвидовые скрещивания наблюдаются у растений. Скрещиваются ивы, клевер, дубы, сосны. Спонтанные гибриды животных более редкие (кидас, тумак). Частота межвидовых гибридов у животных один гибрид на тысячу особей. Особенно редки гибриды у птиц, млекопитающих, двукрылых насекомых. Межвидовое скрещивание более широко распространено в тех группах организмов, у которых оплодотворение происходит во внешней среде (рыбы).

18 Гетерозис Гетерозис В ходе гибридизации часто проявляется гетерозис – гибридная сила, особенно в первом поколении гибридов. Механизмы гетерозиса до сих пор недостаточно изучены. Наиболее популярны две теории гетерозиса: теория доминирования и теория сверхдоминирования. Теория доминирования исходит из представлений о том, что при скрещивании гомозигот у гибридов первого поколения неблагоприятные рецессивные аллели переводятся в гетерозиготное состояние: AAbb × aaBB AaBb; тогда AaBb > AAbb, AaBb > aaBB. Теория сверхдоминирования предполагает повышенную конститутивную (общую) приспособленность гетерозигот по сравнению с любой из гомозигот: Aa > AA и Aa > aa.

20 Явление гетерозиса. Явление гетерозиса. При скрещивании разных пород животных или сортов растений в первом поколении гибридов повышается жизнеспособность и наблюдается мощное развитие. Это явление называется гибридной силой или гетерозисом. Объясняется переходом многих генов в гетерозиготное состояние и взаимодействием благоприятных доминантных генов. Эффективность отбора Отбор тем эффективнее, чем разнообразнее исходный материал. Скрещивание в сочетании с отбором - наиболее эффективный путь селекционной работы. Для изменения свойств линии осуществляют гибридизацию, которая ведет к появлению комбинативной изменчивости (полиплоидия).

21 Искусственный отбор Искусственный отбор - выбор наиболее ценных в хозяйственном отношении животных и растений какой- либо породы или сорта и использование их для дальнейшего разведения. Это основной фактор, обусловивший возникновение и дальнейшую эволюцию культурных растений и домашних животных. Различают И. О. бессознательный и методический. Уже первобытные скотоводы и земледельцы стремились сохранить наиболее ценные экземпляры животных и растений и получить от них потомство. Сохранение из поколения в поколение лучших животных обеспечивало воспроизводство стада, высев лучших семян надёжнее обеспечивал урожай. Отбором автоматически подхватывались и распространялись в породе или сорте все мутации, которые усиливали хозяйственно-важные свойства организмов или ослабляли вредные (с точки зрения человека) признаки. В то же время носители вредных для породы или сорта уклонений неизбежно устранялись в процессе элиминации (уничтожения) менее ценных особей. Творческая роль искусственного отбора. В ходе искусственного отбора ослабляются нежелательные признаки и многократно усиливаются хозяйственно полезные признаки. Творческая роль искусственного отбора заключается в том, что создаются формы, которых ранее не существовало. Кукуруза прошла пять долгих тысячелетий искусственного отбора

22 Учение об иммунитете растений Вавилов является основателем учения об иммунитете растений, положившего начало изучению его генетической природы. Он считал, что устойчивость против паразитов выработалась в процессе эволюции растений в центрах их происхождения на фоне длительного (в течение тысячелетий) естественного заражения возбудителями болезней. Согласно Вавилову, если в результате эволюции растения приобретали гены устойчивости к патогенам возбудителям болезней, то последние приобретали способность поражать устойчивые сорта благодаря появлению новых физиологических рас. Так, каждый сорт пшеницы может быть восприимчивым к одним расам и иммунным к другим. Новые расы фитопатогенных микроорганизмов возникают в результате гибридизации, мутаций или гетерокариозиса (разноядерности) и других процессов.иммунитетепаразитовэволюциигеныпатогенам фитопатогенных микроорганизмов гибридизациимутацийгетерокариозиса 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

23 Задача: Кукуруза опыляется перекрестно. Как и для чего получают исходные чистые линии?

24 Задача: Гомозиготные линии выводят для закрепления желательных признаков. Происходит резкое снижение урожайности. Затем перекрестное опыление между самоопыляющимися линиями, получаются высокоурожайные гибриды.

25 Задача: Какие Мичурин применял различные факторы в целях управления доминированием признаков у гибридов? Что при этом изменяется у гибридов: фенотип или генотип? Можно ли путем воспитания превратить доминантный ген в рецессивный и наоборот?

26 Задача: Какие Мичурин применял различные факторы в целях управления доминированием признаков у гибридов? Что при этом изменяется у гибридов: фенотип или генотип? Можно ли путем воспитания превратить доминантный ген в рецессивный и наоборот? В основе работ Мичурина лежит сочетание трех основных методов: гибридизации, отбора и воздействия среды на развивающийся гибрид. Метод ментора - признаки развивающегося гибрида изменяются под влиянием привоя или подвоя. Метод способствует фенотипическому проявлению (доминированию) генов, полученных от другого сорта, не меняя при этом генотипа гибрида. Путем воспитания возможно превратить рецессивный ген в доминантный и наоборот.

27 Задача: Что такое племенная книга и какое значение она имеет в животноводстве?

28 Задача: Племенная книга – это книга, в которой подробно учитываются экстерьерные особенности и продуктивность родительских форм в течение ряда поколений. Такие книги служат селекционерам для подбора производителей при скрещивании в животноводстве. По признакам предков можно судить с известной вероятностью о генотипе производителей.

29 Задача: Для фермы приобретены два быка, у которых ген жирности молока точно неизвестен. Как следует поступить, пользуясь методом гибридизации, чтобы решить, которого из быков эффективнее использовать в качестве производителя?

30 Задача: Нужно скрестить этих двух быков с коровами, имеющими наиболее схожие генотипы и фенотипы и проследить за жирностью получаемого молока у телят.

Селекция — отбор и создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами.

Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов — это совокупности особей, созданные человеком и обладающие какими-либо ценными для него качествами. Теоретической основой селекции является генетика.

Основные методы селекции

Отбор

В селекции действует естественный и искусственный отбор. Искусственный отбор бывает бессознательным и методическим. Бессознательный отбор заключается в сохранении человеком лучших особей для разведения и употреблении в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершенную породу или сорт. Методический отбор осознанно направлен на выведение нового сорта или породы с желаемыми качествами. В процессе селекции наряду с искусственным отбором не прекращает своего действия и естественный отбор, который повышает приспособляемость организмов к условиям окружающей среды.

Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора

Показатели	Естественный отбор	Искусственный отбор
Исходный материал для отбора	Индивидуальные признаки организмов	Индивидуальные признаки организмов
Отбирающий фактор	Условия среды (живая и неживая природа)	Человек
Путь благоприятных изменений	Остаются, накапливаются, передаются по наследству	Отбираются, становятся производительными
Путь неблагоприятных изменений	Уничтожаются в борьбе за существание	Отбираются, бракуются, уничтожаются
Направленность действия	Отбор признаков, полезных особи, популяции, виду	Отбор признаков, полезных человеку
Результат отбора	Новые виды	Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов
Формы отбора	Движущий, стабилизирующий, дизруптивный	Массовый, индивидуальный, бессознательный (стихийный), методический (сознательный)

Массовый отбор — выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства.

Массовый отбор чаще применяют в селекции растений, а индивидуальный — в селекции животных, что связано с особенностями размножения растений и животных.

Гибридизация

Методом отбора нельзя получить новые генотипы. Для создания новых благоприятных комбинаций признаков (генотипов) применяют гибридизацию. Различают внутривидовую и межвидовую (отдалённую) гибридизацию.

Внутривидовая гибридизация — скрещивание особей одного вида. Применяют близкородственное скрещивание и скрещивание неродственных особей.

Близкородственное скрещивание (инбридинг) (например, самоопыление у растений) ведёт к повышению гомозиготности, что, с одной стороны, способствует закреплению наследственных свойств, но с другой — ведёт к снижению жизнеспособности, продуктивности и вырождению. Скрещивание неродственных особей (аутбридинг) позволяет получить гетерозисные гибриды. Если сначала вывести гомозиготные линии, закрепив желательные признаки, а затем провести перекрёстное опыление между разными самоопыляющимися линиями, то в результате в ряде случаев появляются высокоурожайные гибриды. Явление повышенной урожайности и жизнеспособности у гибридов первого поколения, полученных при скрещивании родителей чистых линий, называется гетерозисом. Основная причина эффекта гетерозиса — отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии. Однако уже со второго поколения эффект гетерозиса быстро снижается.

Межвидовая (отдалённая) гибридизация — скрещивание разных видов.

Используется для получения гибридов, сочетающих ценные свойства родительских форм (тритикале — гибрид пшеницы и ржи, мул — гибрид кобылы с ослом, лошак — гибрид коня с ослицей). Обычно отдалённые гибриды бесплодны, так как хромосомы родительских видов отличаются настолько, что невозможен процесс конъюгации, в результате чего нарушается мейоз. Преодолеть бесплодие у отдалённых гибридов растений удаётся с помощью полиплоидии. Восстановление плодовитости у гибридов животных более сложная задача, так как получение полиплоидов у животных невозможно.

Полиплоидия

Полиплоидия — увеличение числа хромосомных наборов.

Полиплоидия позволяет избежать бесплодия межвидовых гибридов. Кроме того, многие полиплоидные сорта культурных растений (пшеница, картофель) имеют более высокую урожайность, чем родственные диплоидные виды. В основе явления полиплоидии лежат три причины: удвоение хромосом в неделящихся клетках, слияние соматических клеток или их ядер, нарушение процесса мейоза с образованием гамет с нередуцированным (двойным) набором хромосом. Искусственно полиплоидию вызывают обработкой семян или проростков растений колхицином. Колхицин разрушает нити веретена деления и препятствует расхождению гомологичных хромосом в процессе мейоза.

Индуцированный мутагенез

В естественных условиях частота возникновения мутаций сравнительно невелика. Поэтому в селекции используется индуцированный (искусственно вызванный) мутагенез — воздействие на организм в условиях эксперимента каким-либо мутагенным фактором для возникновения мутации с целью изучения влияния фактора на живой организм или получения нового признака. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер сам отбирает организмы с новыми полезными свойствами.

Клеточная и генная инженерия

Селекция растений, животных и микроорганизмов

Селекция растений Для селекционера очень важно знать свойства исходного материала, используемого в селекции. В этом плане очень важны два достижения отечественного селекционера Н. И. Вавилова: закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и учение о центрах происхождения культурных растений.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: виды и роды, генетически близкие (связанные друг с другом единством происхождения), характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости. Так, например, у мягкой и твёрдой пшеницы и ячменя существуют остистые, короткоостые и безостые колосья. Зная наследственные изменения у одного вида, можно предвидеть нахождение сходных изменений у родственных видов и родов, что используется в селекции. Чем ближе между собой виды и роды, тем больше сходство в изменчивости их признаков. Н. И. Вавиловым закон был сформулирован применительно к растениям, а позднее подтверждён для животных и микроорганизмов.
В селекции растений наиболее широко используются такие методы, как массовый отбор, внутривидовая гибридизация, отдалённая гибридизация, полиплоидия.
Большой вклад в селекцию плодовых растений внёс отечественный селекционер И. В. Мичурин. На основе методов межсортовой и межвидовой гибридизации, отбора и воздействия условиями среды им были созданы многие сорта плодовых культур. Благодаря его работам многие южные сорта плодовых культур удалось распространить в средней полосе нашей страны.
Многие сорта культурных растений являются полиплоидными. Таковы некоторые сорта пшеницы, ржи, клевера, картофеля, свёклы и т. д. Сочетание отдалённой гибридизации с последующим получением полиплоидных форм позволило преодолеть бесплодие отдалённых гибридов. В результате многолетних работ Н. В. Цицина и его сотрудников были получены гибриды пырея и пшеницы, пшеницы и ржи (тритикале).
К наиболее важным достижениям селекции растений следует отнести создание большого количества высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений.

Селекция животных

Как и культурные растения, домашние животные имеют диких предков. Процесс превращения диких животных в домашних называют одомашниванием (доместикацией). Почти все домашние животные относятся к высшим позвоночным животным — птицам и млекопитающим.
В селекции животных наиболее широко используются такие методы, как индивидуальный отбор, внутривидовая гибридизация (родственное и неродственное скрещивание) и отдалённая (межвидовая) гибридизация.
Использование индивидуального отбора связано с половым размножением животных, когда получить сразу много потомков затруднительно. В связи с этим селекционеру важно определить наследственные признаки самцов, которые непосредственно у них не проявляются (жирномолочность, яйценоскость). Поэтому оценка животных может быть осуществлена по их родословной и по качеству их потомства. Имеет определённое значение также учёт экстерьера, то есть совокупности внешних признаков животного. Подбор производителей в животноводстве особенно актуален в связи с применением в настоящее время искусственного осеменения, позволяющего получить от одного организма значительное число потомков. Родственное скрещивание ведёт к гомозиготности и чаще всего сопровождается уменьшением устойчивости животных к неблагоприятным факторам среды, снижением плодовитости и т. п. Для устранения неблагоприятных последствий используют неродственное скрещивание разных линий и пород. На основе межпородного скрещивания были созданы высокопродуктивные сельскохозяйственные животные (в частности М. Ф. Иванов создал высокопродуктивную породу свиней Белая украинская, породу овец Асканийская рамбулье). Неродственное скрещивание сопровождается гетерозисом, сущность которого состоит в том, что гибриды первого поколения имеют повышенную жизнеспособность и усиленное развитие. Примером эффективного использования гетерозиса служит выведение гибридных цыплят (бройлерное производство).
Отдалённая (межвидовая) гибридизация животных приводит к бесплодию гибридов. Но благодаря проявлению гетерозиса широко используется человеком. Среди достижений по отдалённой гибридизации животных следует отметить мула — гибрида кобылы с ослом, бестера — гибрида белуги и стерляди, продуктивного гибрида карпа и карася, гибридов крупного рогатого скота с яками и зебу, отдалённых гибридов свиней и т. д.

Селекция микроорганизмов

К микроорганизмам относятся прокариоты — бактерии, сине-зелёные водоросли; эукариоты — грибы, микроскопические водоросли, простейшие.
В селекции микроорганизмов наиболее широко используются индуцированный мутагенез и последующий отбор групп генетически идентичных клеток (клонов), методы клеточной и генной инженерии.
Деятельность микроорганизмов используют в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Ферментативную активность микроорганизмов (грибов и бактерий) используют в производстве молочных продуктов, хлебопечении, виноделии и др. С помощью микроорганизмов получают аминокислоты, белки, ферменты, спирты, полисахариды, антибиотики, витамины, гормоны, интерферон и пр.
Выведены штаммы бактерий, способные разрушать нефтепродукты, что позволит использовать их для очистки окружающей среды. Ведутся работы по перенесению генетического материала азотфиксирующих микроорганизмов в геном почвенных бактерий, которые этими генами не обладают, а также непосредственно в геном растений. Это позволит избавиться от необходимости производить огромное количество азотных удобрений.

В изменившихся условиях возникла необходимость интенсификации сельскохозяйственного производства, т. е. получения максимального количества продукции при минимальных затратах. С этой целью создаются высокопродуктивные породы животных и сорта растений, устойчивые к экстремальным условиям среды, к болезням и вредителям, обладающие нужными людям качествами. Наукой, занимающейся созданием новых и улучшением существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, является селекция (от лат. selectio — отбор). Одновременно под селекцией понимают и сам процесс создания сортов, пород и штаммов. Порода, сорт или штамм — это совокупность особей одного вида, искусственно созданных человеком, обладающих определёнными сходными наследственными свойствами.

Основными классическими методами селекции являются отбор и гибридизация. Как вы уже знаете, в природе фактором, отбирающим тот или иной организм, является естественный отбор. Главная движущая сила эволюции — естественный отбор основывается на генетическом разнообразии особей, т. е. материал для эволюции поставляет наследственная изменчивость. В искусственных условиях роль естественного отбора принадлежит человеческой деятельности. Но в своей работе человек опирается на ту же наследственную изменчивость.

Возникновение селекции. Искусственный отбор. Больше 10 тыс. лет назад человечество перешло к оседлому образу жизни и оказалось в полной зависимости от тех видов растений и животных, которые оно могло использовать в качестве своих пищевых и хозяйственных ресурсов. Спустя некоторое время человеку уже было недостаточно того, что возле его дома пасутся коровы и бегают куры, в поле растёт пшеница, а в саду — яблони. Он хотел, чтобы коровы давали много молока, куры несли много яиц, зёрна пшеницы были крупными, а яблоки не только крупными, но и сладкими. Возникла необходимость улучшать качество культурных растений и домашних животных, т. е. заниматься селекцией. На заре человеческой цивилизации начался процесс, который Дарвин впоследствии назвал искусственным отбором. При бессознательном искусственном отборе люди не ставят перед собой какой-либо конкретной цели, а просто отбирают лучших, на их взгляд, особей и стараются получить от них как можно больше потомства. Значительного разнообразия пород и сортов при таком методе получить невозможно. Методический отбор осуществляется человеком по конкретному плану с целью выведения новой породы или сорта, обладающего определёнными качествами.

Одним из первых одомашненных животных был волк, прирученный в Азии более 10 тыс. лет назад. Вскоре были одомашнены и другие животные (рис. 126).

Параллельно происходило окультуривание растений. Каждое из ныне используемых культурных растений имеет свою историческую родину, где оно когда-то было дикорастущим. Выдающийся российский генетик, ботаник и географ Николай Иванович Вавилов (1887-1943) (рис. 127) в ходе многочисленных экспедиций собрал образцы местных дикорастущих растений и их культурных сортов и определил, где находятся центры происхождения культурных растений (рис. 128). Выяснилось, что родиной картофеля, томата, какао и многих других культурных растений является Южная Америка, родиной риса — Южная Азия, пшеницы, ржи, винограда, моркови — Юго-Западная Азия, капусты, маслин, свёклы — Средиземноморье и т. д.

Методический отбор позволил ещё до нашей эры вывести множество пород домашних животных и сортов растений. В Древнем Китае и Древнем Египте уже существовало несколько сортов пшеницы и ячменя, а также пород лошадей и крупного рогатого скота. В настоящее время в мире насчитывается около 50 сортов томатов, 400 сортов пшеницы, 10 тыс. сортов яблони, а также около 150 пород лошадей и 400 пород крупного рогатого скота.

Гибридизация. С давних времён, помимо отбора особей с желаемыми признаками, применяли гибридизацию — близкородственную и неродственную. Используя близкородственную гибридизацию, селекционеры сохраняют обнаруженный оригинальный или полезный признак. Неродственную гибридизацию подразделяют на отдалённую и внутривидовую. При внутривидовой гибридизации скрещивают особей разных пород или сортов, обладающих определёнными качествами, для получения потомства с максимальным проявлением этих качеств. Например, один сорт растений обладает высокой продуктивностью, но легко подвергается грибковым болезням. Другой сорт, обладая высокой устойчивостью к заболеваниям, производит гораздо меньше семян. Скрещивая эти два сорта, в потомстве можно получить различные сочетания признаков, среди которых будут высокопродуктивные и одновременно устойчивые к заражению растения. Отдалённая гибридизация — это скрещивание разных видов. В растениеводстве с помощью отдалённой гибридизации была создана новая зерновая культура — тритикале, гибрид ржи с пшеницей. Классическим примером межвидовых гибридов в животноводстве является мул, полученный при скрещивании осла с кобылицей (рис. 129). Мул значительно превосходит родителей по выносливости и работоспособности.

Искусственный мутагенез и полиплоидия. Одним из современных направлений селекцииявляется искусственный мутагенез. Подвергая организм воздействию проникающего излучения и химических веществ, вызывающих мутации, учёные получают организмы с новыми полезными свойствами. Таким способом были созданы новые высокоурожайные сорта ячменя и пшеницы, штаммы бактерий и разновидности грибов, синтезирующие витамины, пищевые аминокислоты, антибиотики и другие вещества. Увеличивая число хромосомных наборов в клетках растений, селекционеры получают полиплоидные растения. Эти организмы отличаются более крупными размерами и высокой урожайностью. Широко распространены полиплоидные сорта клевера, сахарной свёклы, ржи, гречихи.

В настоящее время для сельскохозяйственного производства человечество использует около 10% всей поверхности суши. Увеличивать эту долю становится всё сложнее. Тем большее значение приобретает селекционная работа учёных, которые, опираясь на основные закономерности наследственности и изменчивости, создают новые высокопродуктивные породы, сорта и штаммы. В последние десятилетия в селекции активно используются приёмы и методы генной и клеточной инженерии, имеющие несравнимо более высокие возможности по сравнению с традиционными.

Запомнить: селекция; порода, сорт, штамм; гибридизация близкородственная и неродственная (отдалённая и внутривидовая); искусственный отбор; центры происхождения культурных растений; искусственный мутагенез; полиплоидные растения.

Выводы

Селекция — наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Основными классическими методами селекции являются отбор и гибридизация.

Читайте также: