Системы скрещивания в селекции растений и животных

Обновлено: 07.07.2024

Селекция — это наука, задача которой состоит в исследовании и разработке методов выведения новых и улучшения уже существующих сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов.

Селекция — это отрасль сельского хозяйства, занимающаяся выведением новых сортов сельскохозяйственных культур и пород животных.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Список и описание методов селекции растений

Методы селекции растений:

Гибридизация — это процесс скрещивания двух различных по генотипу организмов, размножающихся половым путем. Возникшие в результате данных скрещиваний особи называются гибридами.

Гибридизация подразделяется на:

Инбридинг — близкородственное скрещивание, приводящее к повышению гомозиготности. Основное применение — для получения чистых линий. Является единственным методом, использование которого направлено на сохранение сорта в чистом виде.

Инбридинг происходит при самоопылении перекрестноопыляемых растений. Растения подбирают такие, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса.

Эффект гетерозиса заключается в свойстве гибридов превосходить по отдельным признакам лучшего из родителей. Данный эффект быстро угасает, часто наблюдается бесплодие.

ослабление организмов, снижение их устойчивости к воздействиям среды;
повышение заболеваемости;
накопление вредных рецессивных аллелей.

Аутбридинг — скрещивание растений, относящихся к разным сортам, видам, родам.
Аутбридинг приводит к повышению гетерозиготности у потомства, соответственно — к повышению гетерозиготности популяции.
Аутбридинг соответствует перекрестному опылению.

явление гетерозиса;
повышение наследственной изменчивости;
разрушение адаптивных комплексов генов;
повышение уровня мутационных процессов.

Индивидуальный отбор

Применяется для самоопыляемых растений. Итог: получение чистой линии — потомства одной самоопыляющейся особи. Происходит отбор некоторых растений с необходимыми признаками, затем от них получают генетически однородное потомство.

Массовый отбор — выделение группы особей, которые сходны по одному или нескольким признакам, без проверки их генотипа.
Массовый отбор проводится по фенотипу. Применяется для перекрестноопыляемых растений. Все потомки гетерозиготны.

подсолнечник;
рожь;
кукуруза.

Список и описание различных методов селекции животных

Методы селекции животных:

инбридинг;
аутбридинг;
гетерозис.

Инбридинг — скрещивание, происходящее только внутри одной породы между близкими родственниками, применяется для накопления в генотипе определенных аллелей гена, несущих необходимый признак. В качестве исходного материала используют особей, являющихся братьями и сестрами (или родителями и потомством). Данный метод используется для сохранения породы в чистом виде.

потеря жизнеспособности животных;
снижается оплодотворяемость;
увеличение эмбриональной смертности.

Буденновская порода лошадей;
чистые линии породистых собак.

Аутбридинг — неродственное скрещивание.
Является наиболее распространенным способом разведения у всех видов животных для всех пород.

поддерживание полезных признаков;
усиление следующих поколений.

Рецессивные мутации из гомозиготного состояния переходят в гетерозиготное, негативное влияние на жизнеспособность организма не оказывается.

Гетерозис — явление, при котором гибридные особи значительно превосходят родительские формы. Эффект быстро ослабевает, начиная со второго поколения. В качестве последствия часто наблюдается бесплодие.

бройлерные цыплята;
беркширская порода свиней;
дюрок-джерсейская порода свиней.

Характеристики основных методов селекции

Основные методы селекции:

отбор;
гибридизация;
искусственный мутагенез;
полиплоидия.

естественный;
индивидуальный;
массовый.

Естественный отбор. Формируется приспособленность к среде обитания. Получают районированные сорта и породы. Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение всей его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и растение должно быть устойчиво к болезням и вредителям, температурному и водному режиму.

Индивидуальный отбор. Данный вид отбора представляет собой выборочное сохранение особей с ценными свойствами. Осуществляется по генотипу, проводится оценка конкретного организма.

Массовый отбор. Данный метод селекции представляет собой отбор большого числа особей с необходимым признаком, остальные подвергаются выбраковке. Осуществляется по фенотипу, генетически однородный материал не предусмотрен. Многократный повтор.

инбридинг;
аутбридинг;
отдаленная гибридизация.

Инбридинг — целенаправленное скрещивания близкородственных форм растений, животных и людей с целью накопления аллелей генов, содержащих нужный для человека признак. Синонимы данного процесса:

инцухт — для растений;
инбридинг — для животноводства;
инцест — для людей.

Аутбридинг — простой и надежный метод разведения, который представляет собой скрещивание особей разных линий. Повышается уровень гетерозиготности. Гетерозиготные особи обладают более ценными признаками, чем гомозиготные. Данное скрещивание направлено на получение эффекта гетерозиса.

Отдаленная гибридизация. Представляет собой скрещивание особей, которые принадлежат к разным видам, родам, семействам.
Подразделяют на:

Искусственный мутагенез — новый метод селекции, представляющий собой получение наследственной изменчивости у особей путем воздействия на них сильными факторами.
Методы получения наследственной изменчивости:

метод радиационной селекции — особи подвергаются воздействию альфа–, гамма– и бета–лучей, рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, потоков нейтронов;
метод химической селекции — особи подвергаются воздействию сильных химических веществ.

Полиплоидия в традиционной селекции — метод, широко используемый в селекции. Полиплоидия — наследственное изменение, которое связано с увеличением числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному числу хромосом. Дает увеличение размеров плодов и цветов. Полиплоидия гораздо чаще встречается среди растений, чем среди животных.

Причины возникновения полиплоидии:

излучение;
изменение температурного режима;
нарушение расхождения хромосом при митотическом делении клетки.

аутополиплоидия — внутривидовая, кратное увеличение набора хромосом;
аллоплоидия — межвидовая, суммирование геномов разных видов, только затем идет их кратное увеличение.

Значение методов селекции в жизни человека

1. Создание для сельского хозяйства высокопродуктивных сортов растений и пород животных.

Одним из важнейших достижений человека является создание надежного источника питания путем одомашнивания диких животных и возделывания растений. Главным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов.

Культурные формы растений и животных обладают сильно развитыми отдельными признаками, которые зачастую являются бесполезными или вредными для их существования в естественных условиях, но полезными для человека.

Продуктивность всех культурных растений значительно выше, чем у родственных им диких видов, при этом они хуже адаптируются к постоянно меняющимся условиям среды и не имеют средств защиты от поедания. Таким образом, в естественных условиях культурные формы существовать не могут.

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.

Из данного видеоурока вы узнаете об основных методах селекции, массовом отборе, индивидуальном отборе, гибридизации, искусственном (индуцированном) мутагенезе. В данном уроке приводятся следующие понятия: отбор, скрещивание (гибридизация), межвидовая (отдалённая) гибридизация, внутривидовая гибридизация, искусственный отбор, гибриды, депрессия, гетерозис, стерильность

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Методы селекции растений, животных и микроорганизмов"

Селекция — это наука о методах создания новых и улучшении уже существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, которые имеют полезные для человека свойства.

Что благодаря селекции можно разработать новые формы, которые имеют какие-либо особенности, отличающие их от исходных диких видов.

Каким же образом это происходит?

Сегодня на уроке мы рассмотрим основные методы селекции. Их достаточно много, однако все они направлены на создание новых улучшенных форм.

Основными методами селекции являются, отбор, который подразделяется на массовый отбор и индивидуальный отбор. А также (скрещивание) гибридизация, которая подразделяется на неродственное скрещивание, включающее межвидовую (отдаленную) гибридизацию и внутривидовую гибридизацию, и близкородственное скрещивание.

А также к основным методам селекции относят искусственный (индуцированный) мутагенез.

Давайте с ними познакомимся с перечисленными методами.

На прошлом уроке мы говорили, что основным методом селекции является искусственный отбор. Так искусственным отбором называют выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном или декоративном отношении особей животных и растений для получения от них потомства с желаемыми свойствами.

То есть отбираются формы с какими-либо измененными и лучшими признаками, либо приспособлениями, которых нет у других форм. Полезные не для животного или растения, а для самого человека.

В селекции различают два основных типа отбора: массовый и индивидуальный.

При массовом отборе, отбираются группы особей по внешним (фенотипическим) признакам без проверки их генотипа.

Скрещивают их между собой, получая гибриды второго поколения. Среди них опять производят массовый отбор особей с нужными признаками и так далее.

К примеру, возьмём целое поле высаженной люцерны на котором произрастает около одной тысячи растений.

Люцерна посевная ─ многолетнее травянистое растение из семейства бобовых, одна из самых ценных кормовых трав.

Внимательно рассмотрев каждое растение, учтя их продуктивность по семенам и зеленой массе при уборке. Мы выбираем 100 лучших по всем показателям. Объединив семена лучших растений, высаживаем их на следующий год. И ожидаем получить улучшенную продуктивность. Если все прошло удачно, и мы добились улучшения, то можно считать, что массовый отбор был эффективен.

Так, например, в хозяйствах из всей популяции кур оставляют для размножения особей с большой яйцекладностью. Которые при размножении дают аналогичное потомство. Таким образом, благодаря этому методу возможно быстро улучшить сорта и породы.

Индивидуальный отбор

Он проводиться уже не по фенотипу, а по генотипу. В таком случае полученное потомство четко оценивают на наличие интересующих селекционера признаков. На последующих этапах отбора используют только тех особей, которые дали наибольшее число потомков с лучшими показателями.

Для примера вернёмся к тому же полю с люцерной. Опять отбираем из тысячи высаженных растений 100 лучших по всем показателям.

Однако, в случае индивидуального отбора мы не станем объединять их семена, а посеем в следующем году семена каждого растения отдельно. Затем оценим и генотипы отобранных растений, и их фенотипические показатели.

Если каждое отобранное из популяции по выдающимся показателям растение или животное сохраняет свои показатели в потомстве, то индивидуальный отбор продолжается и в последующих поколениях.

Сейчас при искусственном осеменении коров, от одного быка с интересующими свойствами можно получить до тридцати пяти тысяч телят.

Благодаря индивидуальному отбору от одного вида дикого сизого голубя выведено около ста пятидесяти пород домашних голубей;

Большинство сортов пшеницы, ячменя, овса были получены методом индивидуального отбора.

Метод индивидуального отбора наиболее применим к самоопыляющимся растениям (пшеница, ячмень, овес). Потомство одной самоопыляющейся особи называют чистой линией. Так как в размножении участвует одна особь, которая опыляет себя сама. Чистая линия, в которой генетическая информация не меняется.

В отличие от перекрёстного опыления, где происходит обмен генетической информацией между особями.

Гибридизация — это процесс скрещивания родительских особей и получения от них гибридов.

То есть объединяются генетические материалы разных клеток в одной клетке.

Гибрид – это организм или клетка, полученные в результате скрещивания генетически различающихся форм.

Фрукты-гибриды клементины, танжерины, плуоты, пичерины удивительны на слух и превосходны на вкус. Кроме того, они ещё и полезны для здоровья.

Клементи́н — гибрид мандарина и апельсина-королька.

Грейпфрут получился путем естественного скрещивания апельсина с помело.

Пичерин − результат скрещивания персика и нектарина. По вкусу — нечто среднее между нектарином и персиком.

Перейдём к родственной гибридизации.

Инбридинг — это близкородственное скрещивание (внутрипородное или внутрисортовое), при котором в качестве исходных форм используются потомки одних и тех же родителей, либо потомки скрещиваются с родительскими формами.

Такое скрещивание применяется для того, чтобы перевести большинство генов породы или сорта в гомозиготное состояние и избежать расщепления по хозяйственно ценным признакам в ряду поколений.

Например, заводчики животных для поддержания породы часто пользуются таким методом гибридизации. Инбридинг позволяет закрепить уникальный, неожиданно возникший признак и передать его по наследству.

Если скрещивать близкородственные особи, то появляется потомство с необходимыми усиленными признаками. Однако другие признаки могут резко ухудшаться.

Такие неблагоприятные последствия близкородственного скрещивания называют депрессией. Снижение жизнеспособности и продуктивности потомства.

Например, щенки будут рождаться больными, нежизнеспособными, с генетическими отклонениями, и от них нельзя будет получить потомство.

При депрессии, родственные спаривания характеризуются генетическими изменениями.

Ещё Дарвин проанализировал данные результаты самоопыления растений и открыл закон, согласно которому, все существа, получающиеся при скрещивании особей, не состоящих в родстве, получают от этого только пользу. В то время как скрещивание родственных особей приносит только вред.

Чем объясняется такое неблагоприятное влияние? Одной из основных причин служит переход большинства генов в гомозиготное состояние.

Рассмотрим внутривидовую неродственную гибридизацию.

Внутривидовое скрещивание — это скрещивание между особями, принадлежащими к одному виду, которое приводит к образованию гибридного организма.

При скрещивании между собой разных сортов растений или пород животных одного вида первое гибридное поколение будет отличаться улучшенными признаками. Например, крупными размерами, повышенной устойчивостью и плодовитостью.

Гетерозис — это увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей.

Сущность гетерозиса заключается в том, что первое гибридное поколение обладает повышенной урожайностью и жизнеспособностью. Однако уже начиная со второго поколения эффект гетерозиса обычно снижается.

Гетерозис наблюдается как между видами, так и внутри видов.

Межвидовая гибридизация.

Это ещё один главный метод селекции.

Межвидовая (отдалённая) гибридизация — это скрещивание особей, принадлежащих к разным видам, часто приводящее к существенному снижению жизнеспособности, частичной или полной стерильности.

Стерильность ─ отсутствие способности к оплодотворению, т. е. бесплодие.

Межвидовые скрещивания используют для обогащения генетической основы устойчивости сортов.

Например, при скрещивании самого крупного представителя дикого барана Архар и овцы породы прекос, получается баран породы архаромеринос.

Такая порода имеет улучшенные признаки мясо-шерстного направления продуктивности.

Так межродовая гибридизация позволяет передать новому сорту более широкую экологическую пластичность, устойчивость к неблагоприятным факторам среды, и другие ценные свойства.

Приведем примеры межвидовой гибридизации

Тигон ─ гибрид тигра и львицы

Гролар ─ гибрид белого и бурого медведя

Лошак ─ гибрид жеребца и ослицы

Леопон ─ гибрид леопарда и львицы

Однако, как мы уже сказали организмы, которые появились в результате межвидовой гибридизации, частично или полностью стерильны.

Это происходит потому что число хромосом и их форма, у особей отличаются.

Поэтому при мейозе хромосомы не сходятся гомологичными парами и не конъюгируют между собой.

Вспомним уже изученные определения.

Конъюгация — процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом.

Кроссинговер − процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе I мейоза.

Таким образом, в результате межвидовой гибридизации происходят нарушения при кроссинговере и межвидовые гибриды становятся бесплодными.

При помощи методов межвидовой гибридизации был выведен гибрид кобылицы с ослом, который называют мул.

Как и все гибриды межвидовой гибридизации мулы бесплодны, однако они очень сильны, выносливы и долго живучи.

Тритикале обладает повышенной морозостойкостью (больше чем у озимой пшеницы), устойчивостью против грибковых и вирусных болезней, пониженной требовательностью к плодородию почвы.

Содержание белка в зерне тритикале выше, чем у пшеницы на один полтора процента и на три четыре процента, чем у ржи.

Сахарный тростник, земляной орех, земляника, банан, ананас, груша, слива, являются естественными полиплоидами.

Наряду с высокой продуктивностью полиплоиды характеризуются повышенной концентрацией белка, витаминов, углеводов, имеют более мощное строение и оказываются гораздо устойчивее к неблагоприятным условиям.

Ещё один важный способ получения новых сортов искусственный мутагенез.

Он осуществляется путём применения ионизирующих излучений и химических мутагенов, которые значительно увеличивают число мутаций.

Таким образом, учёные пытаются получить организмы с новыми полезными свойствами.

Процесс получения необходимых человеку веществ с помощью живых клеток называют – биотехнологией.

В начале XX века активно развивалась бродильная и микробиологическая промышленность. Пивоварение было одним из первых применений биотехнологии.

В эти же годы были предприняты первые попытки наладить производство антибиотиков, пищевых концентратов, полученных из дрожжей. В 1940 году удалось выделить и очистить первый антибиотик – пенициллин.

Так же благодаря биотехнологии, решается проблема обеспечения населения нашей планеты продуктами питания. При помощи увеличения синтеза пищевого белка микроорганизмами.

Микроорганизмы примерно в 10-100 тысяч раз быстрее синтезируют белок, чем животные. Например, 400-килограммовая корова производит в день 400 граммов белка, а 400 килограммов бактерий — 40 тысяч тонн белка.

Методы селекции – различные составляющие искусственного отбора, направленные на формирование организмов с полезными для человека признаками. Данный вопрос изучается на уроках биологии в школе. Основные моменты и термины, необходимые для понимания темы, представлены ниже.

Что такое селекция

Это наука, которая разрабатывает методы выведения новых пород, сортов, штаммов, решает вопросы, связанные с анализом отдаленных результатов эффективности методов отбора.

Методы селекции включают в себя: отбор, гибридизацию, искусственный мутагенез и полиплоидию.

Отбор

Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора, их отличия и схожесть отражены в таблице.

Звено, осуществляющее отбор

Осуществляется под влиянием окружающей среды

Совершенствуются в процессе эволюции, наследственная передача

В роли материала выступает

Индивидуальный признак или признаки

Характеристики, не несущие ценности

Выбраковываются в процессе отбора

Выбраковываются в процессе борьбы за существование

Основные задачи, диктующие необходимость отбора

Сохранением свойств полезных человеку

Приспособлением растения, животного, микроорганизма к меняющимся условиям существования

Получение новых штаммов, сортов, пород

Проводимый индивидуально; проводимый массово;

При изменении внешних условий – движущий, при постоянных условиях направлен на сохранение и закрепление признака – стабилизирующий.

Массовый отбор сопровождается выделением организмов, интересующих человека по своим внешним фенотипическим параметрам. Генотип при этом не учитывается. Этот метод применяют издревле, что обусловлено сохранением генетической устойчивости пород и сортов на протяжении ряда лет. Это позволяет выводить сорта с высокой урожайностью.

Если отбор выполняют, учитывая влияние генотипа – совокупности генов одного организма, говорят об индивидуальном отборе. Фенотип здесь не учитывают, основное внимание здесь отводят проявлению признака в поколениях. Оценка по потомству – необходимый прием индивидуального отбора.

Гибридизация

Межвидовая

Проводят неродственное скрещивание. Здесь используют особей разных видов или сортов, с целью получения необходимого набора морфологических характеристик. Так создается новая популяция, сочетающая в себе лучшие качества обеих сторон. На основе данного метода возможно выведение новых видов, с улучшенными свойствами.

Существует отдаленная гибридизация, здесь организмы принадлежат к различным видам или родам. Такое скрещивание в ряде случаев может привести к бесплодному потомству. Пример мул – гибрид зебры и лошади.

Внутривидовая

Для закрепления полезных свойств применяют инбридинг. Последний подразумевает скрещивание представителей близкородственных линий, с наилучшими генотипами (их выявляют индивидуально). Такие организмы обладают родственными набором аллелей.

Гомологичные аллели приводят к гетерозису - явлению гибридной силы, проявляющемуся в дочерних линиях. Скрещивание родственных видов направлено на сохранение генотипа популяции, что необходимо для закрепления полезных признаков.

Полиплоидия

Явление полиплоидии в селекции характерно для растений. При этом происходит увеличение числа хромосом в два, три и более раз. Это количество или кратность носит название плоидности. Подвергаются последней как соматические, содержащие двойной набор хромосом, так и половые с одинарным. Причем гаплоидные клетки (одинарные) не имеют идентичной хромосомной пары по сравнению с соматическими (диплоидными).

Причины полиплоидии различны:

Изменение температурного режима.

Нарушение расхождения хромосом при митотическом и мейотическом делении. Например, вместо клетки, содержащей генетический материал от материнской и отцовской – диплоидной, формируется структура с тетраплоидным набором (содержащей хромосомы в удвоенном количестве).

Если число хромосом превышает исходное в три и более раз, говорят о геномных мутациях – эуплоидии. Участки, ответственные за передачу наследственной информации, могут кратно возрастать при скрещивании разных видов. Это аллополиплоидия. Последняя направлена на создание новых культур. Полиплоидные организмы обладают большей массой, объемом, но зачастую низкой плодовитостью.

Мутагенез

Метод, сопровождающийся изменением структуры генов организма в ходе мутагенного воздействия. Различают спонтанный и индуцированный, оба действуют, повреждая ДНК. Факторы, вносящие дефекты в генетический аппарат, носят определение мутагенов и ведут к мутациям (генным перестройкам).

Механизмы индукции: апуринизация, дезаминирование, образование тиминовых димеров.

Мутантов выбирают на основе мониторинга и фенотипических параметров. В первом случае селекционеры выполняют количественное исследование нового параметра среди организмов, оказавшихся влиянием мутагенного воздействия. При втором учитывают фенотип, развившийся вследствие воздействия мутагена: ауксотрофность, резистентность и др.

Методы селекции животных

Отбор, проводимый человеком среди животных, носит индивидуальный характер - массовый не подходит для контроля за фенотипом.

Активно применяют скрещивание: инбридинг, аутбридинг. В первом случае удается закрепить ценные характеристики, прослеживающиеся в поколении. Во втором - получить новые качества.

В современном мире расцветает генная инженерия. Это позволяет изменять структуру определенных генов. Однако генетическая коррекция данным методом требует дорогостоящего оборудования.

Методы селекции растений

Здесь применяются индивидуальный и массовый отбор, межлинейная гибридизация, полиплоидия, мутагенез.

Последний позволяет получать улучшенные сорта растений, более крупные семена, сорта с высокой плодовитостью и устойчивостью к перепадам температур, и многое другое.

Читайте также: