Резкое снижение урожайности гетерозиготность всех потомков повышение гомозиготности

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

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.

Нумерация абзацев соответствует учебнику: Беляев Д.К. и др. Биология. 10-11-й классы

§ 37. Искусственный мутагенез и его значение в селекции

1. Мутагенные агенты – это:

а) разнообразные факторы, способные вызывать мутации;
б) условия окружающей среды;
в) организмы, являющиеся результатом мутаций;
г) только вещества, способные вызывать мутации.

2. Мутации приводят к появлению у организмов признаков:

а) вредных;
б) нейтральных;
в) новых;
г) полезных.

3. Использование искусственного мутагенеза в селекции обусловлено необходимостью:

а) повышения частоты мутаций у организмов;
б) перевода рецессивных мутаций в гетерозиготное состояние;
в) уменьшения частоты мутаций у организмов;
г) повышения гомозиготности особей.

4. Искусственный мутагенез особенно эффективно используется в селекции:

а) птиц;
б) микроорганизмов, грибов;
в) млекопитающих;
г) растений.

§ 38. Успехи селекции

1. Известными русскими селекционерами-растениеводами:

1) П.П. Лукьянченко;
2) В.И. Ремесло;
3) А.Г. Шехурдиным;
4) В.С. Пустовойтом

а) сорта подсолнечника;
б) сорт озимой пшеницы Мироновская 808;
в) сорт яровой пшеницы Саратовская-29;
г) сорт озимой пшеницы Безостая-1.

(Ответ: 1–г, 2–б, 3–в, 4–а.)

2. Следующие сорта растений:

1) озимая пшеница Мироновская 808;
2) озимая пшеница Безостая-1;
3) яровая пшеница Саратовская-29;
4) озимая пшеница Лютесценс-4

а) высокая урожайность, исключительные мукомольно-хлебопекарные качества зерна;
б) высокая урожайность, хорошая зимостойкость, отзывчивость на удобрения;
в) высокая урожайность, высокие мукомольно-хлебопекарные качества зерна, способность расти в разных экологических условиях;
г) высокая урожайность, хорошая зимостойкость, засухоустойчивость, раннее созревание.

(Ответ: 1–б, 2–в, 3–а, 4–г.)

3. Известными русскими селекционерами-животноводами:

1) М.Ф. Ивановым;
2) И.С. Батуриным

были созданы породы:

а) архара-мериноса;
б) украинская степная белая порода свиней.

(Ответ: 2–а, 1–б.)

4. В результате селекционной работы были созданы:

1) порода свиней казахская гибридная;
2) костромская порода крупного рогатого скота;
3) мясошерстная порода овец, обладающие следующими качествами:

а) большая живая масса – до 115 кг;
б) большая приспособленность к высоким летним и низким зимним температурам;
в) высокая продуктивность – до 16 000 кг молока в год.

(Ответ: 1–б, 2–в, 3–а.)

1. Селекция как вид научной деятельности возникла:

а) во второй половине XX в. благодаря использованию искусственного мутагенеза в селекции;
б) в первой половине XX в. благодаря открытию Н.И. Вавиловым центров происхождения культурных растений;
в) в середине XIX в. благодаря созданию эволюционной теории Ч.Дарвином;
г) в конце XIX в., благодаря работам И.В. Мичурина.

2. Центрами происхождения культурных растений Н.И. Вавилов считал регионы мира, где:

а) имеются наиболее благоприятные условия;
б) найдено большое количество ископаемых остатков растений;
в) найдено наибольшее число сортов и разновидностей какого-либо растения;
г) отсутствуют конкурирующие виды.

3. На первых этапах одомашнивания животных человек пользовался отбором бессознательно, т.е.:

а) оставлял животных, способных жить в неволе;
б) оставлял лишь тех животных, которые были способны удовлетворять его потребности;
в) отбирал животных по продуктивности;
г) ставил целью изменение отдельных качеств животных.

4. Близкородственное скрещивание животных и самоопыление растений:

а) повышает жизнеспособность и плодовитость потомков;
б) повышает жизнеспособность и снижает плодовитость потомков;
в) снижает жизнеспособность и плодовитость потомков;
г) не изменяет жизнеспособности и плодовитости потомков.

5. Причиной нежелательных явлений у потомков при близкородственном скрещивании является:

а) гомозиготность потомков по рецессивным аллелям;
б) гомозиготность потомков по доминантным аллелям;
в) гомозиготность потомков;
г) гетерозиготность потомков.

6. Для получения новых сортов в селекции сначала получают чистые линии отдаленных сортов или разных видов, затем скрещивают чистые линии между собой и получают высокоурожайные гибриды. При этом наблюдается явление:

а) отдаленной гибридизации;
б) полиплоидии;
в) экспериментального мутагенеза;
г) гетерозиса.

7. Значение межпородного гетерозиса в животноводстве заключается в получении:

а) новых сортов:
б) гибридов с высокой производительностью;
в) чистых линий;
г) полиплоидов.

8. Биологическое значение полиплоидии заключается в том, что она в большинстве случаев:

а) снижает жизнеспособность организма;
б) не влияет на жизнеспособность организма;
в) увеличивает жизнеспособность организма;
г) приводит к летальному исходу.

9. Причина бесплодия гибридов F1, получаемых методом отдаленной гибридизации, заключается в:

а) отсутствии процесса перекреста гомологичных хромосом;
б) нарушения в мейозе из-за невозможности нормальной конъюгации гомологичных хромосом;
в) разном количестве хромосом родительских форм;
г) нарушении образования половых клеток у родительских форм.

10. Значение метода отдаленной гибридизации в селекции заключается в том, что в результате:

а) закрепляют уже существующие генотипы;
б) происходит накопление доминантных мутаций;
в) получают особи с новыми генотипами;
г) получают чистые линии.

11. Преодолеть бесплодие гибридов F1, полученных методом отдаленной гибридизации, возможно путем:

а) получения чистых линий;
б) отбора;
в) скрещивания;
г) получения полиплоидов.

1) Человек заселяет лесопосадки микоризными грибами, организует чередование посевов
2) Применяет биологический способ борьбы с вредителями культурных растений (наездники, божьи коровки, пауки снижают численность насекомых-вредителей)

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 4769.

4791. Установите соответствие между признаками и формами естественного отбора: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

А) сохраняет среднюю норму признака
Б) увеличивает гетерозиготность популяции
В) ведёт к образованию новых видов
Г) формирует приспособления к новым условиям среды
Д) выбраковывает особи с отклонениями от средней нормы признаков

ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА

1) стабилизирующий
2) движущий

Верный ответ: 12221

Стабилизирующий отбор (1): сохраняет среднее значение признака (А); особи с крайними значениями признаков погибают, "выбраковываются" (Д).

Движущий отбор (2): действует в изменяющихся условиях среды, формирует приспособления к новым условиям внешней среды (Г). Благодаря движущему отбору увеличивается гетерозиготность популяции (Б) - возникает эффект гетерозиса, признаки становятся более выраженными, возникают новые виды (В).

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 4791.

1) условия окружающей среды
2) многообразие видов
3) наследственная изменчивость
4) борьба за существование
5) многообразие высокоорганизованных и низкоорганизованных организмов
6) многообразие организмов
7) с появлением и развитием земледелия и животноводства
8) с развитием трудовых операций и формированием абстрактного мышления

Верный ответ: 172

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 4795.

4847. Установите соответствие между характеристиками и способами видообразования: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

А) различная пищевая специализация внутри исходного ареала
Б) освоение различных сред обитания в пределах исходного ареала
В) разделение ареала исходного вида непреодолимой преградой
Г) длительное постоянство существования ареала исходного вида
Д) изоляция популяций из-за разных сроков размножения
Е) разделение ареала на несколько изолированных частей

1) географическое
2) экологическое

Верный ответ: 221221

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 4847.

4959. Установите соответствие между особенностями организмов и видами адаптаций: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

А) кристаллы щавелевокислого калия на волосках листьев и побегов крапивы жгучей
Б) яркая окраска лягушек-древолазов
В) замирание при опасности у опоссума
Г) сучковидная форма палочника
Д) удаление избытка воды через почки в виде слабо концентрированной мочи речными рыбами
Е) вынашивание икры во рту тилапией

1) поведенческая
2) морфологическая
3) физиологическая

Синтетическая теория эволюции возникла на основе данных сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, генетики, биохимии, географии.

– элементарным эволюционным материалом являются мутации;

– элементарная эволюционная структура – популяция;

– элементарный эволюционный процесс – направленное изменение генофонда популяции;

– естественный отбор – направляющий творческий фактор эволюции;

– в природе происходят два, условно выделенных процесса, имеющих одинаковые механизмы – микро– и макроэволюция . Микроэволюция – это изменение популяций и видов, макроэволюция – это появление и изменение крупных систематических групп.

Мутационный процесс. Исследованиям мутационных процессов в популяциях посвящены работы отечественного генетика С.С. Четверикова. В результате мутаций появляются новые аллели. Так как мутации, преимущественно, рецессивны, то они накапливаются в гетерозиготах, образуя резерв наследственной изменчивости. При свободном скрещивании гетерозигот, рецессивные аллели переходят в гомозиготное состояние с вероятностью 25% и подвергаются действию естественного отбора. Особи, не обладающие селективными преимуществами, выбраковываются. В крупных популяциях степень гетерозиготности выше, поэтому многочисленные популяции лучше приспосабливаются к условиям среды. В небольших популяциях неизбежен инбридинг, а следовательно, повышение гомозиготности популяции. Это в свою очередь грозит болезнями и вымиранием.

Дрейф генов – случайная утрата или внезапное повышение частоты аллелей в малых популяциях, ведущие к изменению концентрации этого аллеля, возрастанию гомозиготности популяции, снижению ее жизнеспособности, появлению редких аллелей. Например, в религиозных общинах, изолированных от остального мира, наблюдается либо утрата, либо повышение характерных для их предков аллелей. Повышение концентрации аллелей происходит в результате близкородственных браков, утрата аллелей может произойти в результате ухода членов общины или их смерти.

1. Движущий естественный отбор. Приводит к смещению нормы реакции организма в сторону изменчивости признака в изменяющихся условиях среды.

2. Стабилизирующий естественный отбор (открыт Н.И. Шмальгаузеном) сужает норму реакции в стабильных условиях среды.

3. Дизруптивный отбор – происходит в том случае, если одна популяция в силу каких-то причин разделяется на две и они между собой почти не соприкасаются. Например, в результате летних покосов может оказаться разделенной во времени созревания популяция растений. Со временем из нее могут образоваться два вида.

4. Половой отбор обеспечивает развитие репродуктивных функций, поведения, морфофизиологических особенностей.

Таким образом, синтетическая теория эволюции объединила в себе дарвинизм и современные представления о развитии органического мира.

Тематические задания

А1. По мнению С.С. Четверикова исходным материалом для видообразования являются

3) популяционные волны

А2. Малые популяции вымирают из-за того, что в них

1) меньше рецессивных мутаций, чем в больших популяциях

2) меньше вероятность перевода мутаций в гомозиготное состояние

3) больше вероятность близкородственных скрещиваний и наследственных заболеваний

4) выше степень гетерозиготности особей

А3. Образование новых родов и семейств относится к процессам

А4. В постоянно меняющихся условиях среды действует форма естественного отбора

4) половой отбор

А5. Примером стабилизирующей формы отбора может служить

1) появление копытных животных в степных зонах

2) исчезновение белых бабочек в промышленных районах Англии

3) выживание бактерий в гейзерах Камчатки

4) возникновение высокорослых форм растений при переселении их из долин в горы

А6. Быстрее будут эволюционировать популяции

1) гаплоидных трутней

2) гетерозиготных по многим признакам окуней

3) самцов домашних тараканов

4) мартышек в зоопарке

А7. Генофонд популяции обогащается благодаря

1) модификационной изменчивости

2) межвидовой борьбе за существование

3) стабилизирующей форме отбора

4) половому отбору

А8. Причина, по которой может произойти дрейф генов

1) высокая гетерозиготность популяции

2) большая численность популяции

3) гомозиготность всей популяции

4) миграции и эмиграции носителей мутаций из малых популяций

А9. Эндемики – это организмы,

1) ареалы обитания которых ограничены

2) живущие в самых разных местах обитания

3) наиболее распространенные на Земле

4) образующие минимальные по численности популяции

А10. Стабилизирующая форма отбора направлена на

1) сохранение особей со средним значением признаков

2) сохранение особей с новыми признаками

3) повышение гетерозиготности популяции

4) расширение нормы реакции

А11. Дрейф генов – это

1) резкое увеличение численности особей с новыми признаками

2) уменьшение количества появляющихся мутаций

3) снижение темпов мутационного процесса

4) случайное изменение частот встречаемости аллелей

А12. Искусственный отбор привел к появлению

4) лошадей Пржевальского

В1. Выберите условия, определяющие генетические предпосылки эволюционного процесса

Селекция — это наука, разрабатывающая методы получения новых и совершенствования 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.

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

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

Геномной мутацией является полиплоидия , т. е. кратное увеличение числа хромосомных наборов. Используется в селекции растений. Большинство современных сортов сельскохозяйственных растений полиплоидны. Их урожайность может быть в несколько раз выше, чем у исходных диплоидных форм. Кроме того, полиплоидия даёт возможность преодолеть бесплодие гибридов, полученных при межвидовой гибридизации.

Искусственно полиплоидию вызывают обработкой растений с помощью колхицина . Это вещество нарушает ход мейоза — оно препятствует формированию нитей веретена деления, из-за чего не происходит расхождения гомологичных хромосом.

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

Читайте также: