Метод ментора в селекции растений применяют с целью акклиматизации закаливания
Обновлено: 04.07.2024
В селекции растений широко применяют гибридизацию и отбор – массовый (без учета генотипа) и индивидуальный. В растениеводстве по отношению к перекрестноопыляющимся растениям нередко применяется массовый отбор. При таком отборе в посеве сохраняют растения только с желательными качествами. При повторном посеве снова отбирают растения с определенными признаками. Индивидуальный отбор сводится к выделению отдельных особей и получению от них потомства. Индивидуальный отбор приводит к выделению чистой линии – группы генетически однородных (гомозиготных) организмов. Путем отбора были выведены многие ценные сорта культурных растений. Для внесения в генофонд создаваемого сорта растений или породы животных ценных генов и получения оптимальных комбинаций признаков применяют гибридизацию с последующим отбором. При скрещивании разных пород животных или сортов растений, а также при межвидовых скрещиваниях в первом поколении гибридов повышается жизнеспособность и наблюдается мощное развитие. Это явление получило название гибридной силы, или гетерозиса. Оно объясняется переходом многих генов в гетерозиготное состояние и взаимодействием благоприятных доминантных генов. При последующих скрещиваниях гибридов между собой гетерозис затухает вследствие выщепления гомозигот.
Используют также полиплоидию, благодаря которой выведены высокоурожайные полиплоидные сорта сахарной свеклы, хлопчатника, гречихи и др. Таким путем Г. Д. Карпеченко (1935) получил межвидовой капустно-редечный гибрид. Каждая из исходных форм имела в половых клетках по 9 хромосом. В этом случае клетки полученного от них гибрида имели 18 хромосом. Но некоторые яйцеклетки и пыльцевые зерна содержали все 18 хромосом (диплоиды), а при их скрещивании создано растение с 36 хромосомами, которое оказалось плодовитым. Так была доказана возможность использования полиплоида для преодоления нескрещиваемости и бесплодия при отдаленной гибридизации.
Один из приемов селекции – выведение чистых линий путем многократного принудительного самоопыления растений: потомство такого растения становится гомози-готным по всем генам; в дальнейшем скрещивают особи двух чистых линий, что резко повышает урожайность гибридов первого поколения, их жизнестойкость. Это явление называется гетерозисом. Однако в последующих поколениях гетерозис снижается, урожайность уменьшается, и поэтому в практике используют только гибриды первого поколения.
Методами скрещивания и индивидуального отбора П. П. Лукьяненко были выведены высокопродуктивные кубанские сорта пшеницы: Безостая 1, Аврора, Кавказ; В. Н. Ремесло на Украине получил сорт Мироновская 808, а затем более урожайные сорта Юбилейная 50, Харьковская 63 и др. В. С. Пустовойт со своими сотрудниками этими методами создал на Кубани сорт подсолнечника, содержащий до 50–52% масла в семенах.
Преодоление бесплодия межвидовых гибридов. Впервые это удалось осуществить в. начале 20-х годов советскому генетику Г. Д. Карпеченко при скрещивании редьки и капусты. Это вновь созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки занимали как бы промежуточное положение и состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая – редьки.
Искусственный мутагенез. Естественные мутации сопровождающиеся появлением полезных для человека признаков, возникают очень редко. На их поиски приходится затрачивать много сил и времени. Частота мутаций резко повышается при воздействии мутагенов. К ним относятся некоторые химические вещества а также ультрафиолетовое и рентгеновское излучения. Эти воздействия нарушают строение молекул ДНК и служат причиной резкого возрастания частоты мутаций. Наряду с вредными мутациями нередко обнаруживаются и полезные, которые используются учеными в селекционной работе. Путём воздействия мутагенами в растениеводстве получают и полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Радиационным облучением с последующим отбором созданы ценные сорта гороха, фасоли, томатов.
Особое место в практике улучшения плодово-ягодных культур занимает селекционная работа И. В. Мичурина. Большое значение он придавал подбору родительских пар для скрещивания. При этом он не использовал местные дикорастущие сорта (так как они обладали стойкой наследственностью, и гибрид обычно уклонялся в сторону дикого родителя), а брал растения из других, отдаленных географических мест и скрещивал их друг с другом. Подобными методами вывели такие ценные сорта, как груша Бере зимняя Мичурина (от скрещивания южного сорта груши Бере Рояль и дикой уссурийской груши) и яблоня Бельфлер-китайка (родители: американский сорт Бельфлер желтый и китайская яблоня родом из Сибири).
Таблица . Методы селекционно-генетической работы И. В. Мичурина (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.,1991)
| Методы | Сущность метода | Примеры |
| Биологически отдаленная гибридизация: а) межвидовая | Скрещивание представителей разных видов для получения сортов с нужными свойствами | Вишня владимирская X черешня Винклера белая = вишня Краса севера (хороший вкус, зимостойкость) |
| б) межродовая | Скрещивание представителей разных родов для получения новых растений | Вишня Х черемуха = Церападус |
| Географически отдаленная гибридизация | Скрещивание представителей контрастных природных зон и географически отдаленных регионов с целью привить гибриду нужные качества (вкусовые, устойчивости) | Груша дикая уссурийская Х Бере рояль (Франция)=Бере зимняя Мичурина |
| Отбор | Многократный, жесткий: по размерам, форме, зимостойкости, иммунным свойствам, качеству, вкусу, цвету плодов и их лежкости | Продвинуто на север много сортов яблонь с хорошими вкусовыми качествами и высокой урожайностью |
| Метод ментора | Воспитание в гибридном сеянце желательных качеств (усиление доминирования), для чего сеянец прививается на растение-воспитатель, от которого эти качества хотят получить. Чём ментор старше, мощнее, длительнее действует, тем его влияние сильнее | Яблоня Китайка (под вой)X гибрид (Китайка Х Кандиль-синап) = Кандиль-синап (морозостойкий) Бельфлер-китайка (гибрид-подвой) X Китайка (привой) = Бельфлер-китайка (лежкий позднеспелый сорт) |
| Метод посредника | При отдаленной гибридизации для преодоления нескрещиваемости использование дикого вида в качестве посредника | Дикий монгольский миндаль Х дикий персик Давида = миндаль Посредник Культурный персик X миндаль Посредник = гибридный персик (продвинут на север) |
| Воздействие условиями среды | При воспитании молодых гибридов обращалось внимание на метод хранения семян, характер и степень питания, воздействие низкими температурами, бедной питанием почвой, частыми пересадками | Закаливание гибридного сеянца. Отбор наиболее выносливых растений |
| Смешение пыльцы | Для преодоления межвидовой нескрещиваемости (несовместимости) | Смешивалась пыльца материнского растения с пыльцой отцовского, своя пыльца раздражала рыльце, и оно воспринимало чужую пыльцу |
Селекция животных отличается от таковой у растений: животные дают мало потомков, у них позднее наступает половозрелость, они не размножаются вегетативно и у них отсутствует самооплодотворение. Однако и в селекции животных используют гибридизацию и отбор, как массовый, так и индивидуальный. Учитывают признаки экстерьера родительских пар, родословную производителей, проверяют чистоту породы. Путем близкородственного скрещивания (инбридинга) получают чистые линии, когда все или большинство генов переходят в гомозиготное состояние.
Создавая белую степную украинскую породу свиней, акад. М. Ф. Иванов в качестве исходных форм для скрещивания брал высокопродуктивного английского хряка и неприхотливую к условиям содержания плодовитую украинскую свинью (матку). Затем он провел возвратное скрещивание полученных гибридов с тем же хряком. Так был выведен хряк Асканий I превосходного телосложения (масса 479 кг), которого затем он скрещивал с сестрами, с дочерьми, внучками. Параллельно этой инбридной линии были получены другие аналогичные линии. Несмотря на то что в пределах каждой инбридной линии возникли особи с пониженной жизнеспособностью и другими нежелательными признаками, большинство генов было переведено в гомозиготное состояние. Дальнейшим скрещиванием между собой двух чистых линий с последующим многократным индивидуальным отбором была получена порода степной белой украинской свиньи, сочетающая высокую продуктивность, плодовитость и устойчивость.
Гибриды первого поколения, полученные от скрещивания особей двух инбредных линий, как правило, характеризуются выраженным гетерозисом. Этим широко пользуются в животноводстве для получения хозяйственно ценных форм.
Скрещивание неродственных особей называется аутбридингом. Его осуществляют между особями разных пород одного вида животных и даже в пределах различных родов и видов, т. е. при отдаленной гибридизации. Этим путем получены бесплодный гибрид осла и лошади – мул, гибрид одногорбого и двугорбого верблюда, гибрид яка и крупного рогатого скота (самцы у них бесплодные, а самки плодовиты). Эти гибриды характеризуются гетерозисом, т. е. повышенной жизненностью, обладают долголетием и большей выносливостью по сравнению с родителями.
А1. Наука о выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов:
а) цитология б) генетика в) селекция г) микробиология
А2. Выберите ученного, который создал открыл центры происхождения культурных растений:
а) Н. И. Вавилов б) Г. Д. Карпеченко. в) И. В. Мичурин г) Ч. Дарвин
а) мутагенез б) гетерозис в) инбридинг г) аутбридинг
А 4. Какой вид отбора применяется в селекции перекрестноопыляемых растений?
а) индивидуальный б) массовый в) бессознательный г) естественный
А 5. Близкородственное скрещивание проводят для:
а) повышения жизнеспособности б) получения гетерозиготных организмов
в) получения чистых линий г) улучшения свойств у гибридов
А 6. Аутбридинг – это
а) массовый отбор производителей б) скрещивание особей разных пород
в) скрещивание близких родственников г) скрещивание разных видов
А 7. Метод, основанный на внедрении генов из одного организма в другой:
а) клеточная инженерия б) генная инженерия в) клонирование г) хромосомная инженерия
Часть В. Выберите три правильных ответа из шести.
В 1. Выберите методы, которые применяет хромосомная инженерия.
1) методы полиплоидии
2) выращивание клеточных культур на питательной среде
3) метод замещенных линий
4) метод дополненных линий
В 2. Установите соответствие между культурами и центрами их происхождения
1) Абиссинский (Африканский)
Часть С. Вставьте пропущенные слова в текст:
Капустно-редечный гибрид был получен ученым_____________.Он оказался__________, так как хромосомы и редьки не могли конъюгировать. Способность образовывать гаметы была восстановлена методом_________
Часть А. Выберите один правильный ответ из 4 предложенных.
А1. Искусственно созданная человеком группа растений с наследственно закрепленными хозяйственными признаками:
а) порода б) сорт в) штамм г) популяция
А 2. Выберите ученого, который преодолел бесплодие отдаленных гибридов.
а) Н. И. Вавилов б) Иванов в) И. В. Мичурин г) Г. Д. Карпеченко.
А 3. Гетерозис наблюдается при:
а) отдаленной гибридизации б) скрещивании разных чистых линий
в) сращивании разных сортов г) искусственном осеменении
А 4. Бесплодие межвидовых гибридов преодолевается с помощью:
а) гетерозиса б) инбридинга в) отдаленной гибридизации г) полиплоидии
А 5. Инбридинг –
а) Близкородственное скрещивание б) неродственной скрещивание
в) скрещивание разных родов, видов г) получение мутаций
А 6. Какой вид отбора применяют в селекции самоопыляемых растений?
а) бессознательный б) массовый в) искусственный г) индивидуальный
А 7. Клеточная инженерия основана на:
а) получении генно-модифицированных организмов
б) выращивание клеток на питательной среде
в) внедрении ядер соматических клеток в яйцеклетки
г) кратном увеличении числа хромосом
Часть В. Выберите три правильных ответа из предложенных.
В 1. Выберите методы, которые применял И. В. Мичурин.
1) метод отбора 3) искусственный мутагенез
2) метод ментора 5) гибридизацию
В 2. Установите соответствие между методами и направлениями селекции:
А) массовый отбор
1) селекция растений
2) селекция животных
В) искусственное осеменение
Г) испытание родителей по потомству
Д) искусственный мутагенез
Часть С. Вставьте пропущенные слова в текст, используя рисунок.
организмы, у которых кратно увеличено число хромосом называются_________.Данное явление можно получить с помощью растительного яда__________. Полученные растения обладают____________жизнеспособностью.
Инструкция по выполнению работы.
На выполнение работы дается 20 минут. Работа состоит из 3 частей, включающих 10 заданий.
Часть А включает 7 заданий. К каждому заданию дается 4 ответа, один из которых правильный.
Часть С содержит 1 задание с вставкой нужных слов в текст.
За правильно выполненное задание части А начисляется 1 балл.
Правильное выполнение заданий части В оценивается двумя баллами.
Задания со свободным развернутым ответом части С оцениваются от нуля до трех баллов. За правильный полный ответ, содержащий все необходимые элементы (3), обучающийся получает 3 балла. 2 балла - 2 ответа правильных, 1 балаа - 1 ответ и 0 баллов - хадание выполнено неправильно.
В своей работе И.В.Мичурин широко пользовался гибридизацией. При этом он учитывал сложную природу гибридов. Он считал, что гибридные сеянцы проходят на тех или иных стадиях развития критические периоды, во время которых и происходит реализация разнокачественных родительских генов.
Базируясь на этом предположении, И.В.Мичурин применял приемы воспитания сеянцев, воздействуя на них факторами среды. Он использовал различные способы обработки почвы, внесение удобрений, метод ментора.
Метод ментора заключается в том, что в крону гибридного саженца делается прививка от растения, свойства которого необходимо передать гибриду. Иногда гибрид прививается на соответствующий подвой.
Отдаленная гибридизация в работах Мичурина
И.В.Мичурин широко использовал также и отдаленную гибридизацию. Он установил, что при гибридизации южных сортов с местными обычно доминируют признаки местных сортов. Чтобы избежать этого, он пришел к выводу о необходимости подбирать родителей, происходящих из различных географических областей.
Так, сорт груши Бере зимняя он вывел благодаря гибридизации южноевропейской груши Бере рояль с уссурийской грушей. При такой гибридизации у гибрида наследственная основа обоих исходных родительских форм оказывается в необычных природных условиях.
Изменяя условия выращивания гибридов, Мичурин воспитывал у них хозяйственно ценные признаки, заимствованные как от одного, так и от другого из родителей. В данном конкретном случае сорт Бере зимняя унаследовал от южного родителя крупноплодность, высокие вкусовые качества и возможность длительного зимнего хранения, а от уссурийского родителя — холодостойкость.
В связи с тем, что организмы под влиянием среды могут изменяться в пределах нормы реакции, можно внешними факторами влиять на фенотипические проявления признаков. Этим пользовался Мичурин при выращивании гибридов плодовых деревьев, изменяя определенные условия на различных стадиях онтогенеза. Доминирование признаков, которые в окружающей среде находят наиболее благоприятные условия для развития, Мичурин назвал управлением доминированием.
Чтобы преодолеть нескрещиваемость при отдаленной гибридизации, Мичурин разработал ряд методов.
Методы Мичурина
Метод вегетативного сближения заключается в предварительной прививке одного вида растений на другой. Вследствие этого изменяется химический состав тканей, что, по-видимому, способствует прорастанию пыльцевых трубок в пестике материнского растения. Так можно добиться оплодотворения при гибридизации таких видов, которые обычно не скрещиваются.
Метод посредника заключается в том, что, если необходимо получить гибрид между нескрещивающимися видами A и B, сначала проводят гибридизацию скрещивания видов B с C, а уже гибрид скрещивают с видом A.
Метод опыления смесью пыльцы от разных видов может также благоприятствовать прорастанию пыльцевых трубок в пестике цветка и способствовать оплодотворению.
Большинство сортов, выведенных Мичуриным, по генотипу гетерозиготны, поэтому половым путем их размножать нельзя, они будут расщепляться. Их размножают вегетативным путем.
Мичурин много внимания уделял акклиматизации южных плодовых растений и положил начало продвижению на север винограда, абрикоса, черешни и др.
Много сделано селекционерами по выведению новых сортов сельскохозяйственных растений. Велика в этом заслуга Н.В.Цицина, П.П.Лукьяненко, В.Н.Ремесло, Ф.Г.Кириченко, В.Е.Писарева, вывевших новые сорта пшеницы. В.С.Пустовойтом созданы высокомасличные сорта подсолнечника, И.М.Хаджинов добился больших успехов в селекции кукурузы.
Селекция - это процесс выведения новых и улучшения уже существующих форм растений, животных или микроорганизмов. Селекция не создает, новых видов, она лишь изменяет уже существующие (дикие) формы организмов, в соответствии с хозяйственными или иными потребностями человека.
Для выведения новых форм и улучшения существующих селекционеры используют различные методы, основанные на генетических закономерностях. Бурное развитие селекции в последние десятилетия непрерывно обогащает ее методическую базу. Основными методами являются искусственный отбор и гибридизация, искусственный мутагенез, полиплоидия, гетерозис. Кроме того, работа с каждой группой организмов часто требует своих особых методов, например, в селекции микроорганизмов широко используют приемы генной инженерии.
Основные методы селекции таблица
Подбор родительских пар
По хозяйственно ценным признакам и по экстерьеру (совокупности фенотипических признаков)
По месту их происхождения (географически удаленных) или генетически отдаленных (неродственных)
а) неродственная (аутбридинг)
Скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками, для получения гетерозиготных популяций и проявления гетерозиса. Получается бесплодное потомство
Внутривидовое, межвидовое, межродовое скрещивание, ведущее к гетерозису, для получения гетерозиготных популяций, а также высокой продуктивности
б) близкородственная (инбридинг)
Скрещивание между близкими родственниками для получения гомозиготных (чистых) линий с желательными признаками
Самоопыление у перекрестноопыляющихся растений путем искусственного воздействия для получения гомозиготных (чистых) линий
Применяется в отношении перекрестноопыляющихся растений
Применяется жесткий индивидуальный отбор по хозяйственно ценным признакам, выносливости, экстерьеру
Применяется в отношении самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии — потомство одной самоопыляющейся особи
Метод испытания производителей по потомству
Используют метод искусственного осеменения от лучших самцов-производителей, качества которых проверяют по многочисленному потомству
Экспериментальное получение полиплоидов
Применяется в генетике и селекции для получения более продуктивных, урожайных форм
Биологически отдаленная гибридизация:
Скрещивание представителей разных видов для получения сортов с нужными свойствами
Вишня Владимирская х черешня Винклера белая = вишня Краса севера (хороший вкус, зимостойкость)
Скрещивание представителей разных родов для получения новых форм растений
Вишня х черемуха = церападус
Географически отдаленная гибридизация
Скрещивание представителей контрастных природных зон и географически отдаленных регионов с целью привить гибриду нужные качества (вкусовые, устойчивости)
Груша дикая уссурийская х Бере рояль (Франция) = Бере зимняя Мичурина
Многократный, жесткий: по размерам, форме, зимостойкости, иммунным свойствам, качеству, вкусу, цвету плодов и их лежкости
Продвинуто на север много сортов яблонь с хорошими вкусовыми качествами и высокой урожайностью
Воспитание в гибридном сеянце желательных качеств (усиление доминирования), для чего сеянец прививается на растение-воспитатель, от которого эти качества хотят получить. Чем ментор старше, мощнее, длительнее действует, тем его влияние сильнее
Яблоня Китайка (подвой) х гибрид (Китайка х Кандиль-синап) = Кандиль-синап (морозостойкий) Бельфлер-китайка (гибрид-подвой) х Китайка (привой) = Бельфлер-китайка (лежкий позднеспелый сорт)
При отдаленной гибридизации для преодоления нескрещиваемо-сти использование дикого вида в качестве посредника
Дикий монгольский миндаль х дикий персик Давида = миндаль Посредник Культурный персик х миндаль Посредник = гибридный персик (продвинут на север)
Воздействие условиями среды
При воспитании молодых гибридов обращалось внимание на метод хранения семян, характер и степень питания, воздействие низкими температурами, бедной питанием почвой, частыми пересадками
Закаливание гибридного сеянца. Отбор наиболее выносливых растений
Для преодоления межвидовой нескрещиваемости (несовместимости)
Смешивалась пыльца Материнского растения с пыльцой отцовского, своя пыльцы раздражала рыльце, и оно воспринимало чужую пыльцу
_______________
Источник информации:
1. Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы/ Т.Л.Богданова —М.: 2012.
2. Весь курс школьной программы в схемах и таблицах: биология /-СПб.:Тригон,2007.
Читайте также: