Разнообразие сортов растений и пород животных результат селекционной работы

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

Практическое воплощение законов наследственности и изменчивости нашло отражение в селекции животных, растений и микроорганизмов — способе выведения полезных для человека пород и сортов организмов. В этой главе вы познакомитесь с методами селекционной практики и некоторыми результатами работы ученых, узнаете о приемах, используемых в биотехнологии.

Селекция (от лат. selectio — отбор) представляет собой науку о создании новых и улучшении существующих пород домашних животных и сортов культурных растений. Вместе с тем под селекцией понимают и сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.

В процессе становления человека как вида ему пришлось не только защищаться от диких зверей, устраивать убежища и т.п., но и обеспечивать себя пищей. Поиск съедобных растений и охота — не очень надежные источники пищи, и голод был постоянным спутником первобытных людей.

Естественный отбор на интеллект и развитие общественных отношений в первобытном людском стаде создали возможность организации искусственной среды обитания для человека, уменьшающей его зависимость от природных условий. Одним из крупнейших достижений человека на заре его развития стало создание постоянного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных и возделывания растений.

16.1. Создание пород животных и сортов растений

Возникновение новых пород домашних животных и сортов культурных растений стало возможно вследствие существования у диких видов комбинативной наследственной изменчивости как результата полового размножения и отбора, применяемого человеком. Животные и растения, выведенные человеком, имеют общие черты, резко отличающие их от диких видов. У культурных форм сильно развиты отдельные признаки, бесполезные или вредные для существования в естественных условиях, но полезные для человека. Например, способность некоторых пород кур давать 300 и более яиц в год лишена биологического смысла, поскольку такое количество яиц курица не может насиживать. Можно привести множество подобных примеров, относящихся не только к хозяйственно полезным признакам, но и к декоративным — у голубей, бойцовых петухов, некоторых пород собак.

Разнообразие и продуктивность культурных растений. Все современные домашние животные и возделываемые человеком растительные культуры произошли от диких предков. Процесс превращения диких животных и растений в культурные формы называют одомашниванием. Оно началось, по-видимому, со случайного выращивания молодняка диких животных. Некоторые оказались способными существовать в контакте с человеком и начали размножаться в созданных для них условиях. Этот процесс широко известен уже 6 — 8 тыс. лет. Именно в это время человек вовлек в культуру большинство животных и растений, используемых и поныне.

Размеры и продуктивность культурных растений выше, чем у родственных диких видов, но вместе с тем они лишены средств защиты от поедания: горьких или ядовитых веществ, шипов, колючек. Для более полного удовлетворения пищевых и технических потребностей человека создаются все новые сорта растений и породы животных с заранее заданными свойствами. Разработка теории и методов создания и совершенствования пород животных и сортов растений представляет предмет селекции. Селекционеры исследуют специфические закономерности эволюции домашних животных и возделываемых растений, происходящей под направляющим влиянием человека.

Центры многообразия и происхождения культурных растений. Успех селекционной работы зависит главным образом от генетического разнообразия исходной группы растений или животных. Между тем генофонд существующих пород животных или сортов растений, естественно, менее разнообразен по сравнению с генофондом исходного дикого вида. Поэтому при выведении новых сортов растений и пород животных очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков.

С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н.И. Вавилов организовал многочисленные экспедиции как в пределах территории нашей страны, так и во многие зарубежные страны. В результате этих экспедиций был собран огромный семенной материал, который был использован для селекционной работы. Н.И. Вавилов выделил семь центров происхождения культурных растений (табл. 16.1).

Центры происхождения культурных растений (по Н.И. Вавилову)

Родина культурных растений

Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, о-ва Юго-Восточной Азии

Рис, сахарный тростник, цитрусовые, огурец, баклажан, черный перец и др. (50% культурных растений)

Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань

Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня, редька и др. (20% культурных растений)

Малая Азия, Средняя Азия, Афганистан, Юго-Западная Индия

Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша и др. (14% культурных растений)

Страны по берегам Средиземного моря

Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер, чечевица, кормовые травы (11% культурных растений)

Абиссинское нагорье Африки

Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, сорго, бананы

Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, табак

Южная Америка вдоль западного побережья

Картофель, ананас, хинное дерево

Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками; после ряда уточнений в настоящее время насчитывается 12 первичных центров происхождения культурных растений.

Центры происхождения культурных растений, как показывают археологические исследования, тесно связаны с районами одомашнивания животных. Такие регионы получили название центров доместикации (от лат. domesticus — домашний). Многочисленные зоологические исследования подтвердили, что для каждого вида домашних животных, несмотря на обилие пород, существует, как правило, один дикий предок.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. На основе изучения богатейшего коллекционного материала Н.И. Вавиловым были сделаны важные обобщения, послужившие крупным вкладом в теорию селекции.

Изучение наследственной изменчивости у культурных растений и их предков позволило Н.И. Вавилову сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости: “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. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство”.

На примере семейства Злаковых Н.И. Вавилов показал, что сходные мутации обнаруживаются у целого ряда видов этого семейства. Так, черная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и ряда других злаковых за исключением овса, проса и пырея, удлиненная форма зерна — у всех изученных видов. У животных также наблюдаются сходные мутации: альбинизм и отсутствие шерсти у млекопитающих, альбинизм и отсутствие перьев у птиц, короткопалость у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц. Некоторые наследственные заболевания и уродства, встречающиеся у человека, отмечены и у некоторых животных. Животных с такими болезнями используют в качестве модели для изучения дефектов у человека. Например, катаракта бывает у мышей, крыс, собак, лошадей; гемофилия — у мыши и кошки; диабет у крысы; врожденная глухота — у морской свинки, мыши, собаки и т.д. То, что сходные, наследственно обусловленные нарушения жизнедеятельности встречаются у представителей разных видов одного и того же класса — класса Млекопитающих, убедительно подтверждает закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Появление сходных мутаций объясняется общностью происхождения генотипов. В процессе возникновения новых видов от одного предка различия между ними устанавливаются только по части генов, обусловливающих успешное существование в конкретных условиях. Многие гены у видов, имеющих общее происхождение, остаются неизменными и при мутации дают сходные признаки.

Таким образом, обнаружение спонтанных или индуцированных мутаций у одного вида дает основание для поисков сходных мутаций у родственных видов растений или животных.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости успешно используется в селекционной практике. Работа по созданию семенных коллекций сортов культурных растений и их дикорастущих предков, начало которой положил Н.И. Вавилов, продолжается. В нашей стране в настоящее время коллекция включает более 320 тыс. образцов, относящихся к 1041 виду растений. Сюда входят дикие виды, сородичи культурных растений, старые местные сорта, все лучшее и новое, что создано за последнее время усилиями селекционеров всех стран мира. Из мирового генофонда ученые выделяют генетические источники хозяйственно ценных признаков: урожайности, скороспелости, устойчивости к болезням и вредителям, засухоустойчивости, устойчивости к полеганию и др. Современные генетические методы дают возможность добиваться в селекции растений очень крупных успехов. Так, использование ценных генов дикого эфиопского ячменя позволило создать выдающийся по продуктивности сорт ярового ячменя Одесский 100.

• Богатейший коллекционный материал собран Н.И. Вавиловым в различных районах мира. Его изучение позволило выявить родину и диких предков многих культурных растений.

• Развитие идей Н.И. Вавилова позволило выделить 12 центров происхождения культурных растений.

Вопросы и задания для повторения

1. Чем отличаются одомашненные и культурные организмы от диких?

2. Какое значение для селекции имеет знание центров происхождения культурных растений?

3. Изложите сущность закона гомологических рядов в наследственной изменчивости Н.И. Вавилова.

С Селекция – это наука о методах создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Селекция опирается на достижения генетики, молекулярной биологии, биохимии и других наук.

Методы и направления селекции

Теоретической основой селекции является генетика. Породой, сортом, штаммом называют популяцию организмов, искусственно созданную человеком и характеризующуюся определенными наследственными особенностями. Все особи внутри сорта, породы, штаммы имеют сходную наследственную организацию, внешние признаки и однотипную реакцию на влияние факторов внешней среды. Например, молочные породы крупного рогатого скота отличаются величиной удоя, процентом жирности и содержанием белка в молоке.

Основными задачами современной селекции являются:

Особенно важно получение сортов растений, устойчивых к заболеваниям и поддающихся механизированной уборке, например короткостебельных неполегающих сортов злаков.

Для успешной селекционной работы необходимо:

исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных;
изучениероли мутации в проявлении и развитии исследуемых признаков;
исследованиезакономерностей наследования при гибридизации;
применение различных форм искусственного отбора.

Успех селекционной работы во многом зависит от генетического разнообразия исходной группы растений и животных. Генофонд существующих пород животных и сортов растений ограничен по сравнению с генофондом исходного дикого вида. С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н.И. Вавилов провел многочисленные экспедиции в разные уголки земного шара. В результате работы этих экспедиций был собран огромный семенной материал, используемый в селекционной работе, и выделены центры происхождения культурных растений. Их семь:

южноазиатский – родина риса, сахарного тростника, цитрусовых;
восточноазиатский – родина сои, проса, гречихи, многих плодовых и овощных культур;
юго-западноазиатский – родина пшеницы, гороха, чечевицы, винограда;
средиземноморский – родина маслин, капусты, свеклы;
абиссинский – родина твердых пшениц, ячменя, кофейного дерева;
центральноамериканский – родина кукурузы, какао, перца, фасоли, длинноволокнистого хлопка;
южноамериканский – родина картофеля, табака, ананаса, подсолнечника.

Открытые Н. И. Вавиловым закономерности географического распределения сельскохозяйственных растений и расселения их из первичных центров облегчают работу селекционеров, позволяют быстрее подбирать необходимый для опытов исходный материал и в определенной мере предвидеть результаты. Исходный материал имеет первостепенное значение для успешной селекции. Им могут быть дикие формы, искусственно полученные мутантные формы, особи с комбинативной изменчивостью, сорта и породы‚ полученные в других климатических условиях.

Селекция растений

Основными методами селекции растений являются гибридизация и искусственный отбор.

В начале селекционной работы ставится конкретная задача, для выполнения которой подбирают соответствующие родительские формы. При невозможности найти нужный исходный материал получают индуцированные мутации, среди которых иногда удается найти и полезные, используемые в дальнейшей селекционной работе.

Гибридизация – это получение гибридов от скрещивания генетически разнородных организмов. В селекции применяют близкородственное скрещивание (инбридинг) и скрещивание неродственных организмов (аутбридинг).

Близкородственная гибридизация у растений основана на искусственном опылении своей пыльцой обычно перекрестноопыляемых растений. Самоопыление ведет к повышению гомозиготности и закреплению наследственных свойств. Потомство, полученное от одного гомозиготного растения путем самоопыления, называется чистой линией. У особей чистых линий часто снижаются жизнеспособность и урожайность.

Если скрестить разные чистые линии между собой (межлинейная гибридизация)‚ то наблюдается явление гетерозиса – повышенная жизнеспособность и плодовитость в первом поколении гибридов, которая постепенно снижается. Гетерозис объясняется переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. Межлинейная гибридизация позволяет повысить урожайность семян кукурузы на 20 — 30%. Явление гетерозиса у растений можно закрепить при вегетативном размножении (клубнями, черенками, луковицами и т.д.).

После получения гибридов производится искусственный отбор. Отбор заключается в сохранении для размножения растений с желаемой комбинацией признаков. При массовом отборе выделяют группу особей с нужными признаками и получают потомство. При повторных посевах отбор приходится повторять, так как особи могут в дальнейшем давать расщепление. Индивидуальный отбор проводят путем выращивания потомков одной особи. При таком отборе результат достигается быстрее, но потомков получается значительно меньше. Индивидуальный отбор чаще проводят среди самоопыляющихся растений и получают чистые линии, которые дают ценный исходный материал для дальнейшей селекции.

Искусственный отбор на основе наследственной изменчивости служит основным способом получения новых сортов растений. Однако, одновременно на сорт действует и естественный отбор, повышая приспособленность растений к конкретным условиям среды. Вновь созданный сорт всегда является результатом деятельности человека и окружающей среды.

В последние годы селекционеры получают целые растения (плодовые кустарники, земляника) путем стимулирования деления клеток тканей растений в культуре. В этом случае образуются клоны растений с одинаковым генотипом.

Выведение новых высокоурожайных сортов растений позволяет резко интенсифицировать сельскохозяйственное производство и обеспечить население продовольствием. Творческое использование всех методов селекционной работы приводит к большим успехам. Озимая пшеница Безостая 1, созданная академиком П.П. Лукьяненко, имеет высокую урожайность и отличные мукомольные качества. Урожайность новых сортов пшениц (Аврора, Кавказ) достигают 100 ц/га. Академиком Н.В. Цициным получен ценный гибрид пшеницы и ржи – тритикале, который сочетает качества пшеницы (высокие мукомольные качества) и ржи (способность расти на бедных почвах). Коллектив селекционеров, возглавляемый академиком В.С. Пустовойтом, добился увеличения содержания масла в семенах подсолнечника на 20%. За последние годы благодаря созданию новых полиплоидных сортов (А.Н. Лутков, В.П. Зосимович) резко повысилась сахаристость и урожайность сахарной свеклы.

Селекция животных

Основные подходы к селекции животных не отличаются от принципов селекции растений. Новые породы животных получают на основе наследственной изменчивости путем искусственного отбора. Однако селекция животных имеет и некоторые особенности, вытекающие из природы организма животного:

животные, имеющие хозяйственное значение, размножаются только половым способом;
половая зрелость у них наступает относительно поздно;
самки приносят немногочисленное потомство, что затрудняет и замедляет процесс селекции.

При селекционной работе с животными важное значение имеет учет экстерьерных признаков. Экстерьер – это совокупность наружных форм животных, их телосложение и соотношение частей тела. Разные породы животных неодинаково реагируют на изменения внешних условий. Так, у мясных пород крупного рогатого скота улучшение питания прежде всего сказывается на увеличении массы тела, а у молочных – на повышении удоев. Началом селекционной работы является подбор родительских пар исходя из поставленной задачи. В подборе производителей важно учитывать их родословные, в которых должны быть отмечены экстерьерные особенности и продуктивность, в течение ряда поколений.

Скрещивание при работе с животными является основным способом получения разнообразия исходного материала. Как и при селекции растений, применяют два типа скрещивания: неродственное (аутбридинг) и родственное (инбридинг).

Аутбридинг – скрещивание между особями одной или разных пород – при строгом отборе приводит к поддержанию свойств или улучшению их в ряду поколений гибридов.

Инбридинг – скрещивание особей одного поколения или родителей и потомков – применяется для перевода большинства генов в гомозиготное состояние. Происходит закрепление хозяйственно ценных признаков, однако при этом часто наблюдается ослабление животных, уменьшение их устойчивости к воздействию факторов среды. Чтобы этого избежать, проводят строгий отбор особей. При селекционной работе инбридинг обычно является лишь одним из этапов улучшения пореды. За ним следует скрещивание разных линий, что переводит большинство генов в гетерозиготное состояние, при котором проявляется гетерозис (бройлерные цыплята).

В селекции домашних животных для определения наследственных свойств самцов по признакам, которые у них не проявляются, например по количеству молока и жирномолочности у быков или яйценоскости у петухов, используется метод определения качества производителей по потомству. От производителя получают немногочисленное потомство и сравнивают его продуктивность со средней продуктивностью породы. Если продуктивность дочерей выше, чем матерей, то это говорит о большой ценности производителя и его используют для дальнейшего улучшения породы. От хорошего самца можно получить большое потомство с помощью искусственного осеменения. В последнее время эмбрионы ценных пород крупного рогатого скота получают в пробирке или проводят клонирование, а затем полученные эмбрионы вводят в матку беспородных животных для дальнейшего развития. Эти методы позволяют значительно ускорить селекционную работу.

Ценные породы домашних животных получены академиком М.Ф. Ивановым, например белая украинская свинья и асканийский рамбулье. Высокой молочной продуктивностью характеризуется костромская порода крупного рогатого скота.

Наряду с внутривидовой гибридизацией в животноводстве применяется и отдаленная гибридизация. С глубокой древности человек использует мула (гибрид кобылы с ослом). В Казахстане в результате гибридизации тонкорунных овец с диким горным бараном архаром выведена новая порода тонкорунных овец – архаромеринос. Ведутся работы по гибридизации яка с крупным рогатым скотом.

Селекция микроорганизмов

Микроорганизмы способны производить жизненно важные продукты, но природные штаммы их в основном низкопродуктивны. Поэтому в микробиологической промышленности применяют селекционные методы: индуцированный‚ мутагенез и искусственный отбор. Для получения мутаций используют ионизирующие излучения и химические мутагены. Применение мутагенных факторов и целенаправленного отбора позволило повысить продуктивность штаммов в сотни и тысячи раз.

Микроорганизмы отличаются характерными особенностями, важными для производства и селекции:

содержат значительно меньше генов, чем клетки высокоорганизованных видов;
имеют простую регуляцию генной активности;
очень быстро размножаются;
их гаплоидный геном позволяет проявляться фенотипически любой мутации уже в первом ппоколении.

Использование человеком живых организмов и биологических процессов для промышленного получения продуктов называется биотехнологией. Биотехнологические процессы используются человеком с древних времен: молочнокислые бактерии – для получения молочнокислых продуктов, различные штаммы дрожжей – в виноделии, пивоварении, хлебопечении.

Особенно интенсивно начала развиваться микробиологическая промышленность с семидесятых годов ХХ века. В качестве питательной среды для бактерий начали использоваться непищевые продукты: жидкие парафины нефти, синтетические спирты, отходы деревообрабатывающей промышленности и др. Получаемые таким путем белково-витаминные препараты позволяют решить проблему нехватки кормового белка и повысить продуктивность животноводства. Кроме того, микробиологическая промышленность производит ферменты, антибиотики, гормоны, аминокислоты и другие лечебные препараты, необходимые человеку.

Для создания новых штаммов микроорганизмов в последнее время применяют генную инженерию конструирование новых генетических структур по заранее намеченному плану. Генная инженерия развивается на базе молекулярной биологии, генетики, биохимии и микробиологии. Генная инженерия включает четыре основных этапа:

получение нужного гена (выделение природного или искусственный его синтез);
включение этого гена в молекулу ДНК-переносчик – получение рекомбинантной молекулы ДНК;
введение рекомбинантной ДНК в клетку, где она встраивается в генетический аппарат;
отбор трансформированных клеток.

На основе генной инженерии в настоящее время уже освоено промышленное производство белка инсулина (гормона поджелудочной железы для лечения диабета) и интерферонов – белков, подавляющих размножение вирусов.

Генная инженерия позволяет конструировать и эукариотические клетки с новой генетической программой. В последнее время получают гибриды соматических клеток разных видов и даже животных и растений. Получены гибриды лимфоцитов с опухолевыми клетками (гибридомы), способные к длительному синтезу антител определенного типа. Созданы растения, способные усваивать атмосферный азот, что в будущем не только обогатит растительную пищу белками, но сделает ненужным применение азотных удобрений.

Биотехнология – одно из ведущих направлений современной биологии. В ближайшем будущем методы генной инженерии позволят человечеству избавиться от ряда наследственных болезней.

1. Биология для абитуриентов. Авторы: Давыдов В.В. , Бутвиловский В.Э. , Рачковская И. В. , Заяц Р.Г.

Селекция — это наука о методах создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

повышение продуктивности организмов;
улучшение качества продукции (вкуса, внешнего вида, химического состава);
улучшение хозяйственно важных физиологических свойств (устойчивости к болезням и вредителям, отзывчивости на удобрения или корм).

Сорт , порода , штамм — это искусственно созданная устойчивая группа (популяция) живых организмов, имеющая определённые наследственные особенности. Это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И. Вавилов особо выделял значение изучения сортового, видового и родового разнообразия культур; изучения наследственной изменчивости; влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков; знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации; особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей; стратегии искусственного отбора.

Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Все особи такой группы имеют сходные морфологические и физиологические признаки, однотипную реакцию на изменение факторов внешней среды, определённый уровень продуктивности.

1 . Искусственный отбор используется для сохранения и размножения особей с желаемой комбинацией признаков. Различают массовый и индивидуальный отбор.

При массовом отборе одновременно отбирают большое число особей с нужным признаком, остальные выбраковывают. Это отбор по фенотипу, он не даёт генетически однородного материала. Повторяется многократно.

При индивидуальном отборе (по генотипу) выделяют одну особь с необходимыми признаками и получают от неё потомство.

2. В селекционной работе используют следующие методы гибридизации : инбридинг, аутбридинг и отдалённую гибридизацию.

При инбридинге скрещиваются потомки с родительскими формами или потомки одних и тех же родителей. Этот тип скрещивания применяют для получения чистых линий , т. е. перевода большинства генов в гомозиготное состояние и закрепления ценных признаков. Нежелательным последствием близкородственного скрещивания является инбредная депрессия — снижение продуктивности и жизнеспособности потомства из-за проявления рецессивных мутаций.

При неродственном скрещивании может наблюдаться эффект гетерозиса ( гибридной силы ) — повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов по сравнению с родительскими формами. Гетерозис проявляется у гибридов первого поколения и обусловлен переходом большинства генов в гетерозиготное состояние. При этом нежелательные рецессивные мутации становятся скрытыми. При половом размножении в следующих поколениях степень гетерозиготности уменьшается и эффект гибридной силы исчезает. Он может сохраняться только при вегетативном размножении.

Осуществляется с трудом, а полученные гибриды бесплодны из-за затруднения конъюгации хромосом разных видов в профазе I мейоза. Разработаны методы преодоления бесплодия.

3. Искусственный ( индуцированный ) мутагенез используют для увеличения разнообразия исходного материала. Мутагенез вызывают действием мутагенных факторов, например, рентгеновского облучения. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер отбирает организмы с новыми полезными свойствами.

Геномной мутацией является полиплоидия , т. е. кратное увеличение числа хромосомных наборов. Используется в селекции растений. Полиплоидия позволяет избежать бесплодия межвидовых гибридов. Кроме того, многие полиплоидные формы культурных растений (пшеницы, картофеля, овощных культур) имеют более высокую урожайность, чем родственные диплоидные виды.

Искусственно полиплоидию вызывают обработкой растений колхицином . Колхицин разрушает нити веретена деления и препятствует расхождению гомологичных хромосом в процессе мейоза.

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.

Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

Массовый отбор

Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

Индивидуальный отбор

Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.

Естественный отбор

Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.

Инбридинг (инцухт)

В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа родительские особи.

Р	♀ AAbbCCdd	×	♂ aaBBccDD
F₁	AaBbCcDd

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.

Аа × Аа
АА 2 Аа аа

Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.

Отдаленная гибридизация

Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно-редечный гибрид.

Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Использование соматических мутаций

Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это использовал в своей работе еще И.В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

Экспериментальный мутагенез

Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций. Сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным

С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В. Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.

Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным

Поиск исходного материала облегчает закон гомологических рядов наследственной изменчивости , открытый Н. И. Вавиловым .

Родственные роды и виды живых организмов характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.

Если известны формы изменчивости одного вида, то можно предположить, что подобные формы будут существовать и у других близкородственных видов.

Н. И. Вавилов установил также семь центров происхождения культурных растений и основал мировую коллекцию семян культурных растений и их диких сородичей.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала. Во Всесоюзном институте растениеводства Н.И. Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара, которая в настоящее время пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

а) биотехнология; б) генная инженерия; в) клонирование.

10. Изменение генотипа методом встраивания гена одного организма в геном другого организма.

а) биотехнология; б) генная инженерия; в) клонирование

В1. Выберите 3 правильных утверждений на поставленный вопрос. Чем занимается и где применяется биотехнология?

А. селекция растений

Б. в сельском хозяйстве

В. селекция бактерий

Г. селекция грибов

Д. в пищевой промышленности

Е. в легкой промышленности

Закончите фразы:

1. Главная движущая сила в образовании новых пород животных и сортов растений, приспособленных к интересам человека - ….

Выполните задания с выбором одного правильного ответа.

Какие способы размножения свойственны животным?

а) половое, б) бесполое, в) вегетативное.

Какие способы размножения свойственны растениям?

а) половое, б) бесполое, в) вегетативное. г) верны все ответы

Какие формы искусственного отбора применяют в, селекции животных?

а) массовый, б) индивидуальный.

При каком скрещивании возникает инбредная депрессия?

а) близкородственное, б) неродственное.

Для каких целей осуществляют, близкородственное скрещивание?

а) усиление жизненной силы, б) усиление доминантности признака, в) получение чистой линии.

В чем выражается гетерозис?

а) повышение продуктивности гибрида, б) усиление плодовитости гибрида,

в) получение новой породы или сорта.

Как размножаются гетерозисные гибриды у растений?

а) вегетативно, б) половым путем, в) не размножаются.

Как размножаются гетерозисные гибриды у животных?

а) вегетативно, б) половым путем, в) не размножаются.

У каких организмов встречается полиплоидия?

а) растения, б) животные, в) человек.

Применяют ли в селекции животных метод ментора?

В1. Выберите 3 правильных утверждений. Эти способы селекции используются селекционерами в селекции растений

В. отдаленная гибридизация

Д. массовый отбор

Е. индивидуальный отбор

Закончите фразы:

1. Искусственно созданная человеком совокупность особей животных одного вида, характеризующаяся определенными наследственными особенностями -….

Выполните задания с выбором одного правильного ответа.

Родиной многих клубненосных растений, в том числе картофеля, является центр.

а) Южноазиатский в) Южноамериканский тропический.

б) Средиземноморский. г) Центральноамериканский.

Использование методов биотехнологии в селекции позволяет.

а) Ускорить размножение нового сорта. б) Создать гибрид растения и животного.

в) Ускорить размножение новых пород. г) Выявить наследственные заболевания у человека.

Метод выделения отдельных особей среди сельскохозяйственных культур и получения от них потомства называется.

а) Массовым отбором. б) Межлинейной гибридизацией.

в) Отдаленной гибридизацией. г) Индивидуальным отбором.

В селекционной работе с микроорганизмами используют.

а) Близкородственное разведение. б) Методы получения гетерозиса.

в) Отдаленную гибридизацию. г) Экспериментальное получение мутаций.

Около 90 видов культурных растений, в том числе кукуруза,

происходят из центра.

а) Восточноазиатского. в). Центральноамериканского.

б)Южноазиатского г) Абиссинского тропического.

Бесплодие межвидовых растительных гибридов возможно

преодолевать с помощью.

а). Гетерозиса. в) Индивидуального отбора.

б) Массового отбора. г) Полиплоидии.

В селекционной работе с растениями не используют.

а) Отдаленную гибридизацию. б) Массовый отбор. в) Испытание производителей по потомству. г) Индивидуальный отбор.

В селекционной работе с животными не используют.

а) Родственное скрещивание. б)Полиплоидию. в) Межлинейную гибридизацию. г) Неродственное скрещивание.

Искусственный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой вид, часто далекий по своему происхождению, относится к методам.

а) Клеточной инженерии. б)Хромосомной инженерии. в) Отдаленной гибридизации. г)Генной инженерии.

Первым этапом селекции животных является….

а) Бессознательный отбор. б) Гибридизация. в) Одомашнивание. г) Методический отбор.

В1. Выберите 3 правильных утверждений. Чем характеризуется генная инженерия?

А. встраиваются гены

Б. встраиваются группы генов

В. выращиваются клетки

Г. выращиваются ткани

Д. переносятся гены

Е. выращиваются культуры клеток

Закончите фразы:

1. Наука о выведении новых групп живых организмов …….

Выполните задания с выбором одного правильного ответа.

а) селекция – отбор наиболее ценных для человека сортов растений и пород животных;

б) селекция – род практической деятельности людей, связанный с выведением новых сортов растений и пород животных;

в) селекция – это наука о культурных сортах растений и породах животных;

г) селекция – это часть генетики, изучающая породы животных и сорта растений.

2. Главным фактором одомашнивания растений и животных служит:

а) искусственный отбор б) естественный отбор

в) приручение г) бессознательный отбор

3. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости создан:

а) Н.И.Вавилов б) Т.Морган в) И.В.Мичурин г) С.С.Четвериков

4. Знание закона гомологических рядов наследственной изменчивости позволяет:

а) разрабатывать методы получения новых мутаций;

б) предсказывать появление определённых мутаций у близких видов и родов;

в) предсказывать места появления новых форм растений или животных;

г) создавать благоприятные условия для роста и развития растений.

5. Основным критерием для установления родства между видами является:

а) внешнее сходство б) генетическое сходство

в) общие центры происхождения г) общий ареал распространения

6. Практическое значение учения Н.И.Вавилова заключается в том, что его учение позволило:

а) разработать методы искусственного получения мутаций;

б) целенаправленно выводить новые виды животных;

в) одомашнивать новые виды животных;

г) сделать всё ранее перечисленное

7. В настоящее время в селекции для выведения новых пород и сортов применяется:

а) естественный отбор; б) бессознательный искусственный отбор;

в) сознательный искусственный отбор; г) все формы отбора

8. К положительным эффектам от родственного скрещивания можно отнести:

а) появление в потомстве разнообразных генотипов;

б) получение разнообразных генотипов;

в) повышение гомозиготности особей с полезными свойствами;

г) получение эффекта гетерозиса в первом поколении.

9. В растениеводстве чистая линия – это:

а) потомство, полученное в результате перекрёстного опыления;

б) потомство одной самоопыляющейся особи;

в) гетерозисное потомство; г) гетерозиготное потомство.

10. Одним из эффектов, сопровождающих получение чистых линий, является:

а) повышение плодовитости потомства; б) бесплодие потомства;

в) снижение жизнеспособности; г) повышение жизнеспособности организма.

В1. Выберите 3 правильных утверждений. Эти способы селекции используются селекционерами в селекции растений

В. отдаленная гибридизация

Д. массовый отбор

Е. индивидуальный отбор

Закончите фразы:

1. Явление, при котором происходит многократное увеличение количества хромосом в геноме, называется ….

Выполните задания с выбором одного правильного ответа.

1. Тип размножения, приводящий к повышению гетерозиготности популяции, - это:

а) перекрёстное опыление; б) самоопыление;

в) вегетативное размножение; г) партеногенез.

2. В семеноводстве создают большое число самоопыляемых линий для того, чтобы уже в первом поколении:

а) повысить жизнеспособность растений; б) получить разнообразие исходных форм для дальнейшей работы; в) повысить гетерозиготность потомства; г) преодолеть явление гетерозиса.

3. Явление гетерозиса затухает в последующих поколениях потому, что повышается:

а) гетерозиготность потомства; б) гомозиготность потомства; в)полиплоидность потомства; г) мутационный процесс.

4. Преимущество полиплоидных форм заключается в том, что они:

а) гомозиготны по большинству требуемых признаков; б) более устойчивы к влиянию внешней среды;в) наиболее удобны в селекционной работе; г) являются чистыми линиями.

5. Тритикале – это гибрид:

а) ржи и ячменя; б) пшеницы и овса; в) ржи и пшеницы; г) ржи, пшеницы, овса.

6. Причиной бесплодия потомства, полученного путём отдаленной гибридизации, является:

а) отсутствие у гибридов коньюгации хромосом в мейозе; б) нарушения мейоза;

в) гаплоидность зиготы, из которой развиваются гибриды; г) все названные причины.

7. При выведении новой породы животных основным методом контроля должен быть:

а) метод испытания по потомству; б) отдалённая гибридизация; в)инбридинг (близкородственное скрещивание)

8. К искусственным мутагенам относятся:

а) рентгеновские лучи б) антибиотики; в) антитела г) гормоны.

9. Примером искусственного мутагенеза может служить:

а) повышение удойности коров при улучшении условий содержания;

б) выведение нового сорта гладиолусов путем скрещивания разных линий;

в) возникновение полиплоидных форм картофеля под влиянием колхицина;

г) появление гетерозиготных форм от скрещивания чистых линий кукурузы.

10. Полиплоидия – это мутация:

а) геномная б) хромосомная; в) генная рецессивная; г) генная доминантная.

А. селекция растений

Б. в сельском хозяйстве

В. селекция бактерий

Г. селекция грибов

Д. в пищевой промышленности

Е. в легкой промышленности

Закончите фразы:

Выполните задания с выбором одного правильного ответа.

1. Существенным признаком искусственного отбора является:

а) направленность на пользу популяции;

б) действие отбора с момента рождения;

в) отбор любых жизненно важных признаков;

г) возникновение новой породы или сорта.

2. Какую форму искусственного отбора применяют в селекции животных?

а) массовый; б) индивидуальный.

3. При какой гибридизации возникает инбредная депрессия?

а) близкородственное; б) не родственное.

4. Для чего производят инбридинг?

а) получение гетерозисных гибридов; б) получение чистых линий;

в) усиление доминантности признака.

5. В чем выражается эффект гетерозиса?

а) снижение жизнестойкости и продуктивности; б) увеличение жизнестойкости и продуктивности; в) увеличение плодовитости.

6. Сохраняется ли эффект гетерозиса при дальнейшем размножении гибридов?

а) да; б) нет; в) иногда.

7. У каких организмов встречается полиплоидия?

а) растения; б) животные; в) микробы.

8. Совокупность культурных растений одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся наследственно стойкими особенностями строения и продуктивности.

а) порода; б) сорт; в) штамм.

9. Использование живых организмов и биологических процессов в производстве.

а) биотехнология; б) генная инженерия; в) клонирование.

10. Изменение генотипа методом встраивания гена одного организма в геном другого организма.

а) биотехнология; б) генная инженерия; в) клонирование.

В1. Выберите 3 правильных утверждений. Чем характеризуется генная инженерия?

А. встраиваются гены

Б. встраиваются группы генов

В. выращиваются клетки

Г. выращиваются ткани

Д. переносятся гены

Е. выращиваются культуры клеток

Закончите фразы:

1. Явление, при котором происходит многократное увеличение количества хромосом в геноме, называется ….

Выполните задания с выбором одного правильного ответа.

1. Центром происхождения культурных растений Н. И. Вавилов считал районы, где:

а) обнаружено наибольшее генетическое разнообразие по данному виду растений б) обнаружена наибольшая плотность произрастания данного вида в) впервые выращен данный вид растений человеком г) ни один ответ не верен

2. Близкородственное скрещивание применяют с целью:

а) усиления гомозиготности признака б) усиления жизненной силы в) получения полиплоидных организмов г) ни один ответ не верен

3. Самооплодотворение у культурных растений в ряду поколений приводит к:

а) повышению продуктивности б) понижению продуктивности в) повышению изменчивости

г) понижению изменчивости

4. Метод ментора в селекции растений применяют с целью:

а) закаливания б) акклиматизации в) усиления доминантности признака г) верны все ответы

5. Переносчиками "чужих" генов в генной инженерии являются:

а) вирусы б) плазмиды в) бактерии г) верны все ответы

6. Учение о центрах многообразия и происхождения культурных растений разработал

а) Ч.Дарвин б) Г.Мендель в) Н.И.Вавилов г) И.В.Мичурин

7. В селекции растений самоопыление в основном применяют для

а) перевода у гибридов генов в гомозиготное состояние б) повышения жизнеспособности у гибридов в) перевода у гибридов генов в гетерозиготное состояние г) появления у гибридов новых наследственных признаков

8. В селекции растений бесплодие межвидовых гибридов преодолевают при помощи

а) самопыления б) полиплоидии в) отдаленной гибридизации г) межлинейной гибридизации

9. Полиплоидию активно применяют в селекции:

а) растений б) животных в) бактерий г) вирусов

10. В селекции микроорганизмов для получения высокопродуктивных рас бактерий и грибов в основном применяют

а) близкородственное скрещивание б) искусственный мутагенез и отбор в) отбор и отдаленную гибридизацию г) отбор и межлинейную гибридизацию

В1. Выберите 3 правильных утверждений. Эти способы селекции используются селекционерами в селекции растений

В. отдаленная гибридизация

Д. массовый отбор

Е. индивидуальный отбор

Закончите фразы:

Выполните задания с выбором одного правильного ответа.

1. В селекции растений много высокопродуктивных сортов плодовых деревьев и кустарников вывел

а) В.Н.Ремесло б) Н.И.Вавилов в) И.В.Мичурин г) П.П.Лукьяненко

2. В селекции животных отдаленную гибридизацию в основном применяют для

а) получения плодовитых межвидовых гибридов б) преодоления бесплодия у межвидовых гибридов в) повышения плодовитости у существующих пород г) получения эффекта гетерозиса у бесплодных гибридов

3. Центр происхождения кофе:

а) Средиземноморский; б) Эфиопский (Африканский); в) Центральноамериканский;

г) Южноамериканский (Андийский).

4. Родина винограда, оливкового дерева, льна находится в:

а) Передней Азии; б) Средней Азии; в) Средиземноморье; г) Африке.

5. Европейско-Сибирское происхождение имеет:

а) пшеница; б) томат; в) табак; г) крыжовник.

6. Гибрид пшеницы с рожью — тритикале был получен методом:

а) близкородственного скрещивания; б) искусственного мутагенеза;

в) отдаленной гибридизации; г) межсортового скрещивания.

7. Однородная группа животных, обладающих наследственно закрепленными, хозяйственно значимыми признаками, называется:

а) сортом; б) видом; в) штаммом; г) породой.

8. Биотехнология основана:

а) на изменении генетического аппарата клеток б) воздействие на клетки мутагена

в) создание искусственных моделей клеток г) клонирование клеток

9. Близкородственное скрещивание животных можно отнести к:

а) массовому отбору б) индивидуальному отбору в) полиплоидии г) искусственному мутагенезу

10. Великий селекционер И.В. Мичурин занимался выведением:

а) пород б) сортов в) грибов г) штампов

В1. Выберите 3 правильных утверждений. Чем характеризуется генная инженерия?

А. встраиваются гены

Б. встраиваются группы генов

В. выращиваются клетки

Г. выращиваются ткани

Д. переносятся гены

Е. выращиваются культуры клеток

Закончите фразы:

С 1. Контролируемый человеком процесс возникновения мутаций, успешно применяемый в селекции растений и микроорганизмов ……

Выполните задания с выбором одного правильного ответа.

1.Основными методами селекции являются:

а) Искусственный мутагенез и отбор б) Гибридизация и искусственный мутагенез

в) Отбор и гибридизация г) Искусственный отбор и мутагенез

2.Центры происхождения культурных растений, тесно связанные с районами одомашнивания животных, получили название:

а) Центров мистификации б) Центров дисификации в) Центров доместикации

г) Центров доместификации

3.Примером геномной изменчивости является:

а) Альбинизм б) Дальтонизм в) Серповидно-клеточная анемия г) Полиплоидная форма картофеля

4.Породой или сортом (чистой линией) называют популяцию организмов, искусственно созданную человеком, которая характеризуется:

а) Особыми генофондом, морфологическими, физиологическими признаками, нормой реакции б) Определенным количеством, фенотипом, приспособлением к условиям среды

в) Определенным уровнем изменчивости, нормой реакции, особыми морфологическими характеристиками г) Определенным циклом изменчивости и набором морфологических признаков

5.Впервые удались опыты по преодолению бесплодия межвидовых гибридов:

а) Н.И. Вавилову б) Г.Д. Карпеченко в) Н.В. Цицину г) И.В. Мичурину

6.В результате полиплоидии:

а)Сохраняется чистая линия б) Угнетается жизнеспособность гибридов в) Исчезает плодовитость у межвидовых гибридов г) Возникает плодовитость у межвидовых гибридов

7.Инбридинг в селекции используют для:

а)Усиления гибридных свойств б) Выведения чистых линий в) Увеличения плодовитости потомства г) Повышения гетерозиготности организмов

8.Согласно закону гомологических рядов Н.И. Вавилова, генетически близкие роды и виды :

а)Характеризуются сходным фенотипом б) Требуют сходных условий жизни

в)Характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости г) Не скрещиваются друг с другом

9.Инбридинг увеличивает:

а)Гетерозиготность популяции б) Частоту доминантных мутаций

в) Гомозиготность популяции г) Частоту рецессивных мутаций

10.Способы внедрения в бактериальную клетку определенных генов для получения запрограммированного белка получили название:

а) Биотехнологии б) Генной инженерии в) Генной технологии г) Биоинженерии

В1. Выберите 3 правильных утверждений. Микроорганизмы используются в промышленном производстве:

Закончите фразы:

С 1. Процесс создания гибридов в результате объединения генетического материала половых клеток в одной клетке - ……………………………..

Читайте также: