У растений сорт а у бактерий
Добавил пользователь Cypher Обновлено: 19.09.2024
Штамм — чистая культура микроорганизмов или вирусов одного четко выделенного и хорошо изученного вида, отличающаяся от других культур того же вида организмов рядом физиолого-биохимических свойств (например, чувствительностью к антибиотикам). Штаммы применяются в биотехнике (промышленное использование микробиологии), играющей все более важную роль в сельскохозяйственном производстве. За рубежом и в России уже получены штаммы микроорганизмов, позволяющие вести борьбу с некоторыми вредителями культурных растений, а также повышающих плодородие почвы, и т. д.[ . ]
Получены штаммы микроорганизмов, относящиеся к родам Acinetobacter и Mycobacterium, подвергающие деструкции широкий спектр нормальных углеводородов. В ходе исследования генетического детерминирования признака деградации минерального масла у наиболее активного штамма-деструктора Acinetobacter calcoaceticus ТМ-31 удалось обнаружить наличие двух типов плазмид размером 9,4 т. п. и.[ . ]
Изучение штаммов микроорганизмов позволило выделить продуценты биополимеров, показавших высокий фло.кулирующий эффект [107]. Полученные биополимеры отнесены к гликопротеинам [108].[ . ]
Применение активных штаммов микроорганизмов-деструкторов, выделение и использование устойчивых к загрязненным водам микроводорослей, введение в очищающую систему высших водных растений привело к созданию новой комплексной биологической технологии очистки и восстановления водоемов, загрязненных нефтепродуктами.[ . ]
Исследование выполнялось в стандартных условиях: 0,05 М фосфатный буфер, pH = 7,0; субстрат - 5 г/л; биомасса - 8,5 мг(асв)/мл; аэробные условия, температура реакции 32 °С, время реакции - 4 ч..[ . ]
В настоящее время разработаны виды и штаммы микроорганизмов, работающих при температуре б5-75°С, посредством которых можно получить этиловый спирт и другие продукты практически из всех видов органических отходов сельского хозяйства, лесной промышленности, сахарных заводов. Сейчас ведется работа по снижению энергозатрат при получении этанола - наиболее экологически чистого вида топлива.[ . ]
Это утверждение предположительно справедливо и в отношении многих изошизомеров. Поэтому очевидно, что в общем случае выделение и очистка каждого отдельно взятого фермента является индивидуальной задачей. Однако, рассмотрение литературных данных позволяет выделить некоторые общие используемые с этой целью методические приемы.[ . ]
Технологии будущего смогут широко использовать штаммы микроорганизмов, полученные методами генной инженерии. В связи с этим освещаются успехи биотехнологии, достигнутые в работе с микроорганизмами, участвующими в биодеградации ароматических соединений, и трудности, вызванные плохоразру-шающимися ксенобиотиками. Также рассматриваются биологическая борьба с вредителями и биологическая фиксация азота. В последней, теоретической главе оцениваются возможности биотехнологии и ее роль в природоохранных технологиях.[ . ]
Биологические препараты представляют собой активные штаммы микроорганизмов, питающихся нефтяными углеводородами.[ . ]
Робертс [314] для обозначения рестриктаз, выделяемых из штаммов одного и того же вида, предложил в сокращенном названии сохранить первые две буквы (первые буквы из названия рода и вида), а вторую букву из названия вида заменить иа следующую. Согласно этой номенклатуре ферменты, обнаруженные в различных штаммах микроорганизмов вида Moraxella nonliquefaciens, следует называть Mno I, Mnn I и т. д.[ . ]
Объем исследований, связанных с поиском и созданием новых штаммов микроорганизмов, как аэробов, так и анаэробов, способных вести глубокую очистку воды от специфических вредных соединений, резко увеличился в последнее десятилетие.[ . ]
Органические загрязнения в результате жизнедеятельности микроорганизмов частично ими усваиваются (превращаются в живое вещество — ассимилируются), частично разлагаются в результате дыхания микроорганизмов и удаляются в виде С02. Предпосылкой самоочищения водоемов служит присутствие В воде тех видов и штаммов микроорганизмов, которые способны участвовать в необходимых для этой цели реакциях. Способность к самоочищению может возрастать с течением времени вследствие естественного процесса селекции (отбора) микроорганизмов.[ . ]
Первые рестрикционные эндонуклеазы были выделены в 1968 г. из штаммов E. coli В и К [232, 266]. Оказалось, что системы рестрикции-модификации довольно цшроко распространены у бактерий. Из различных штаммов микроорганизмов были выделены ферменты рестрикции-модификации, различающиеся между собой по структурной организации, потребностям к кофакторам и особенностям субстратной специфичности.[ . ]
ВИРУЛЕНТНОСТЬ [от лат. virulen-tus — ядовитый] — 1) способность патогенных микроорганизмов проникать в др. организмы и вызывать их заболевание; 2) количественное выражение патогенности данного штамма микроорганизма в отношении определенного вида животного или растения при определенных условиях естественного или искусственного заражения.[ . ]
Применение антибиотиков в кормах животных и образование устойчивых форм микроорганизмов. В связи с многолетним массовым применением антибиотиков для стимуляции роста сельскохозяйственных животных выяснилось, что при длительном применении в хозяйстве одного и того же антибиотика эффект его действия постепенно снижается. Снижение ростового действия антибиотиков коррелирует с накоплением в желудочно-кишечном тракте животных антибиотикоустойчивых штаммов микроорганизмов. Например, обнаружено, что добавка антибиотиков в корма животных значительно повышает резистентность кишечной палочки к используемым препаратам, наряду с этим снижается их ростстимулирующее действие. Если учесть, что фактор устойчивости к антибиотикам может быть передан другим чувствительным микроорганизмам, в том числе и патогенным, становится ясно, почему нежелательно это явление.[ . ]
Таким образом, по изменению скорости роста можно установить принадлежность данного штамма микроорганизма к той или иной температурной группе или подгруппе.[ . ]
Эффективность биохимической очистки заметно повышается с использованием специальных штаммов микроорганизмов. Имеются сведения об интенсификации биохимической очистки сточных вод воздействием на микроорганизмы физических и химических факторов, в частности ультразвука, электромагнитных полей, озона, ферментов и т. д.[ . ]
Одним из современных подходов к решению этой проблемы является использование отдельных штаммов микроорганизмов, способных утилизировать различные компоненты нефти.[ . ]
Из загрязненных почв химического завода для создания комплексного препарата бактерий выделили микроорганизмы, способные к деструкции бензола, ксилола, толуола. Использование комплексного препарата для очистки почв показало, что он обладает широкими адаптационными способностями и высокой деструктивной активностью. Проверка деструкции ромашкинской нефти этими штаммами показала, что за 4 дня ферментации в динамических условиях содержание нефти снизилось на 40-60 %. Анализ ромашкин-ской нефти, проведенный газохроматографически с идентификацией пиков, показал наличие в ней большого количества алифатических углеводородов от С и до С24, а также апкилбензолов и нафталинов [64].[ . ]
Инактивацию антибиотиков можно не проводить при использовании для обработки молока устойчивых к антибиотикам штаммов микроорганизмов. При производстве и хранении сыров используют антибиотик, который подавляет развитие клостридиальных и других форм бактерий, участвующих в процессе порчи сыров.[ . ]
Для расширения таксономической характеристики бактерий — деструкторов алкил-сульфатов мы изучили 257 коллекционных штаммов микроорганизмов. Культуры высевали на среду с кристаллами ДДС и определяли их способность использовать данное вещество как единственный источник углерода и энергии. Из табл. 4 видно, что чаще всего эта способность обнаруживается у бактерий рода Pseudomo-nas (20 штаммов из 88). Деструктивной активностью обладают также 2 музейных coli-подобных бактерии и 3 штамма нокардий. Все проверенные культуры бацилл, микрококков и других грамположительных бактерий, а также дрожжей и дрожжеиодобных грибов не разрушают додецилсульфата.[ . ]
На наш взгляд, перспективны так называемые биофлокулянты, получаемые как направленным культивированием определенных штаммов микроорганизмов, так и физико-химической обработкой клеток микроорганизмов, а также с использованием микроорганизмов с хорошо выраженными адсорбционными свойствами.[ . ]
Метод биологической очистки получил очень широкое распространение для удаления из сточных вод метанола и гликолей. Причем выведены штаммы микроорганизмов, иммобилизированные на инертном носителе, позволяющие реализовать в анаэробных условиях надежную деструкцию ДЭГ. После очистки от ДЭГ сточные воды могут направляться на биологические сооружения.[ . ]
Ученые ряда стран работают в настоящее время над изучением возможностей разложения 2,4,5-Т и диоксина. Иллинойс (США) создан новый штамм микроорганизмов (Рзеидошопаэ 1ерас1а), способных разлагать 2,4,5-Т до воды, двуокиси углерода и безвредных хлоридов значительно быстрее природных микроорганизмов. Авторы нового метода надеются, что штамм может быть использован также для разложения других пестицидов. В этом случае появится возможность поставлять на рынок одновременно с препаратом и его микробиальный антидот.[ . ]
Потребность бактерий в нафтенатах марганца сильно варьирует в зависимости от присутствия других ростовых веществ, каждое из которых специфично для определенного вида или штамма микроорганизмов.[ . ]
Для рекультивации загрязненных земель и очистки загрязненных подземных вод в настоящее время все шире применяют биологический метод, основанный на использовании активных штаммов микроорганизмов. Рассмотрены пути воздействия микроорганизмов на токсичные органические отходы, физикохимические условия, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность и деструктивную активность микроорганизмов (температура, концентрация минеральных компонентов и загрязняющих пеществ, величина pH, проницаемость грунта и др.) и возможные способы рекультивации загрязненной природной среды - от естественного восстановления среды без вмешательства человека путем самоочищения до применения комбинированных методов воздействия, включающих физические, химические и биологические методы обработки [47].[ . ]
Был изучен минералогический, агрохимический и микробиологический состав вскрышных пород, слагающих отвалы. В результате исследования установлено, что инокуляция углеотходов активными штаммами микроорганизмов повышает биологическую активность удобрений. Биологическая активность почвогрунтов, в которые внесены почвенные микроорганизмы, характеризуется высоким содержанием биоэлементов, %: азота — 0,5, фосфора — 10—12,5, калия — 20—22,5, гуминовых кислот — 25—35, карбоновых кислот — 16, аминокислот — 30—40. При этом улучшаются биометрические показатели растений: покрытие на опытных участках с использованием микроорганизмов составило 70%, высота растений достигла 15 см.[ . ]
В случае загрязнения морской воды нефтью и нефтепродуктами при незначительных масштабах аварии возможна закачка их в специально аэрируемые резервуары, в которые вводят также специальные штаммы микроорганизмов и где при продолжительности, примерно сравнимой с продолжительностью пребывания воды в аэротенках, возможно достаточно полное окисление нефти и нефтепродуктов. При очистке морской воды от нефти указанным способом не требуется дополнительное введение минеральных солей, так как в морской воде содержатся практически все необходимые для культивирования микроорганизмов элементы. Этот способ позволяет не только очищать морскую воду, но и получать биомассу дрожжей либо бактерий или их смесь. Большое значение имеют свойства используемых штаммов микроорганизмов. Одно из основных требований к микроорганизмам, которые могут быть использованы для очистки морских и пресных вод от нефти и нефтепродуктов, - их непатогенность, способность развиваться в нестерильных условиях в широком интервале pH и температур без использования биостимуляторов.[ . ]
Тесно связана с охраной здоровья населения проблема остаточных количеств антибиотиков в продуктах животноводства. Значимость загрязнения антибиотиками обусловлена возможным распространением антибиотикоустойчивых штаммов микроорганизмов, с одной стороны, и возможным ростом аллергических реакций у населения на лекарственные препараты, с другой стороны. Контроль за содержанием антибиотиков трех групп (тетрациклина, пенициллина и стрептомицина) показал наличие в 1991 г. этих антибиотиков в 11,4% мясных полуфабрикатов. В настоящее время для нужд сельского хозяйства используется 60 наименований антибиотиков отечественного производства. Кроме того, известно, что для лечения мастита у коров широко применяют также импортные лекарственные препараты.[ . ]
Ростовые вещества необходимы для формирования биоценозов активного ила, усиления биохимической активности бактерий, разрушающих разнообразные загрязнения, а также для поддержания оптимальных условий, влияющих на биохимическую активность микроорганизмов. Важны они и для выделения и селекции новых штаммов микроорганизмов с высокой специфической активностью [37 ]. Ростовые вещества активных илов изучают в экологическом, биохимическом и генетическом аспектах, особенно при использовании мутагенеза для получения высокоактивных культур бактерий-деструкторов [38]. Указанные вопросы подробно освещены в специальных исследованиях [39 ].[ . ]
Циклические углеводороды с насыщенными связями окисляются очень трудно, а их биодеградация затрудняется из-за их малой растворимости и отсутствия функциональных групп. Биодеградация полярных циклоалканов идет гораздо легче, поскольку многие штаммы микроорганизмов растут на углеводородах с функциональными группами.[ . ]
Существующие процессы биологической очистки сточных вод позволяют разрушать только относительно простые органические соединения, степень очистки от неорганических и сложных органических веществ гораздо ниже. Это приводит к необходимости получения новых штаммов микроорганизмов, пригодных для очистки специальных промышленных стоков. Уже есть множество примеров использования селекционированных штаммов для улучшения очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, фенолы, цианиды и другие токсичные загрязнители.[ . ]
Биологическая очистка в аэротенках происходит гораздо интенсивнее, чем в биологических прудах и на полях фильтрации. Совершенствование аэротенков направлено на интенсификацию массообменных процессов и совмещение различных процессов, например культивирования микроорганизмов активного ила и их отделения от очищенной воды. Развитие получают и микробиологические методы интенсификации очистки сточных вод, связанные с поиском эффективных селективных штаммов микроорганизмов, способных утилизировать органические загрязнения, относящиеся к определенной группе химических соединений.[ . ]
Микроэлементы (молибден, бор, ванадий, железо, марганец) необходимы азотобактеру в первую очередь для осуществления процесса азотфиксации. Потребность в микроэлементах определяется в значительной степени геохимическими условиями существования азотобактера в почвах. Штаммы микроорганизма, выделенные из почв с высоким естественным содержанием того или иного микроэлемента, нуждаются, как правило, в более высоких концентрациях этих элементов.[ . ]
В опытах с чистыми культурами на искусственных питательных средах выявлены бактерии, грибы и дрожжи, имеющие достаточно высокую чувствительность к различным пестицидам. В таблице 15 перечислены некоторые из них. Возникла идея использования этих микроорганизмов для определения содержания пестицидов в различных природных средах. Практическая ее реализация, однако, сводится в основном к скриннингу бактерицидов, фунгицидов, протравителей с использованием в качестве тест-культур микроорганизмов, вызывающих биоразрушения и заболевания растений. Изучается также действие химических средств защиты растений, главным образом протравителей, на производственно ценные штаммы микроорганизмов, используемые для инокуляции семян (клубеньковые бактерии, азотобактер, диазотрофы). Предложения (Бакаливанов, 1972; Mahmud, 1970, и др.) использовать микроорганизмы для количественного определения пестицидов широкой поддержки не получили.[ . ]
Развитие биотехнологии во всем мире происходит ускоренными темпами. Это связано, в частности, с необходимостью получения различных медицинских препаратов, а также пищевых и кормовых добавок [16]. Кроме того, биотехнологические методы позволяют решить проблемы охраны окружающей среды. Например, использование микроорганизмов активного ила - наиболее распространенный способ очистки сточных вод. Образующиеся осадки сточных вод можно также эффективно утилизировать с помощью микроорганиз-мов-анаэробов путем сбраживания этих осадков и получения газообразного метана и минерализованных осадков. Все большее распространение получает и очистка воздуха с использованием селективных штаммов микроорганизмов.[ . ]
Интенсификация биологической очистки наряду с повышением дозы активного ила в аэротенке и применением технического кислорода или воздуха, обогащенного кислородом, достигается также использованием иммобилизованной микрофлоры на твердой подложке-носителе, в качестве которой используют активный уголь, песок, пластмассы и др. Эффективность биохимической очистки заметно повышается с использованием специальных штаммов микроорганизмов. Имеются сведения об интенсификации биохимической очистки сточных вод воздействием на микроорганизмы физических и химических факторов, в частности ультразвука, электромагнитных полей, озона, ферментов и т.д. Известно достаточно много работ, посвященных влиянию электромагнитных полей на микроорганизмы, в том числе и микроорганизмы активного ила [5].[ . ]
Представляет интерес способ очистки сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности, содержащих токсичные ароматические соединения [152]. Очистку проводят в биофильтре, который предварительно заполняют водой, содержащей хлорированные и нехлорированные фенолы, ароматические карбоновые кислоты и глинистый ил водоема. В качестве фильтрующего материала используют измельченную сосновую кору. В биофильтр вводят один или несколько штаммов микроорганизмов, устойчивых к трихлорфенолу и тетрахлорфенолу. После образования достаточного количества биомассы в воде и на древесной щепе в биофильтр вводят неразбавленную сточную воду, например целлюлозного производства, которую 2—3 раза пропускают через биофильтр. Наилучшие результаты достигаются при чередовании аэробной и анаэробной обработки. Анаэробную обработку проводят в отдельном биофильтре, заполненном древесной щепой. При трехступенчатой очистке сточную воду последовательно очищают в аэробном, анаэробном и снова в аэробном режимах.[ . ]
Вместе с тем следует учитывать, что промежуточные соединения микробной деградации пестицидов нередко обладают высокой токсичностью и могут ингибировать или полностью блокировать дальнейшее развитие клеток. По мере их накопления в культуре разложение и утилизация исходного соединения замедляются и его трансформация часто носит незавершенный характер. Теоретически процесс разложения пестицида может возобновиться после детоксикации метаболита или адаптации и перестройки ферментативного аппарата микроорганизмов. Для этого необходимо время. В природных условиях деградация может продолжиться за счет других видов и штаммов микроорганизмов.[ . ]
действие гормонов направлено на: 1) обеспечение гуморальной, т.е. осуществляемой через кровь, регуляции биологических процессов; 2) поддержание целостности и постоянства внутренней среды, гармоничного взаимодействия между клеточными компонентами тела; 3) регуляцию процессов роста, созревания и репродукции
потому, что в ней развивается плод - ребёнок.
1. ген жёлтого цвета у гороха доминирует над геном зелёного цвета. какое потомство f1 получится от скрещивания жёлтого сортового гороха с зелёным? какое потомство f2 получится от скрещивания гибридов между собой? 2. у человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких ресниц. женщина с длинными ресницами, у отца которой ресницы были короткими, вышла замуж за мужчину с короткими ресницами. а) сколько типов гамет образуется у женщины? б) а у мужчины? в) какова вероятность рождения в данной семье ребенка с длинными ресницами? г) сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? д) а фенотипов? 3. ген диабета рецессивен по отношению к гену нормального состояния. у здоровых родился ребенок, больной диабетом. а) сколько типов гамет может образоваться у отца? б) а у матери? в) какова вероятность рождения здорового ребенка в данной семье? г) сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? д) какова вероятность того, что второй ребенок родится больным?
На нашей планете обитает множество видов живых существ, начиная от бактерий и других одноклеточных, до высокоразвитых представителей животного мира – приматов и человека.
Чтобы классифицировать всё это многообразие, составляются описания животных, растений и грибов, изучаются их видовые особенности развития, размножения и т.д. Но при исследованиях микроорганизмов описательные методики непригодны, так как для изучения необходимо вначале выделить чистую культуру, или штамм этой бактерии.
Что такое штамм?
Поскольку одноклеточные организмы размножаются обычным делением, то штамм сохраняет все наследственные признаки исходного микроорганизма, в том числе генетические. Выделенный штамм легко исследовать, описывать и классифицировать:
– по типу нуклеиновой кислоты, определяющей наследственные признаки у вирусных штаммов;
– по предпочтениям питательной среды и выделяемым в процессе жизнедеятельности продуктам;
– по уровню ферментообразования;
– по вирулентности и др.
Каждому исследованному штамму присваивается собственное название, и после публикации его описания этим названием пользуются во всём научном мире.
Штаммы бактерий
Благодаря чрезвычайно быстрому размножению, бактерии являются чрезвычайно изменчивыми живыми существами. Изменение условий обитания очень быстро приводит к появлению новых разновидностей, или штаммов, в пределах одного вида бактерий.
Если мы рассматриваем болезнетворный микроорганизм, то он приспосабливается к применению определённых видов лекарств, переставая на них реагировать. В результате такого приспособления новые штаммы уже не погибают от известных лекарств, и медикам приходится создавать новые препараты.
В принципе, невозможно вырастить дважды один и тот же штамм бактерий, так как любое изменение внешних условий заставляет эти микроорганизмы изменяться. Однако в большинстве случаев изменения достаточно невелики, поэтому ими можно пренебречь. Выращивание штамма бактерий происходит следующим образом: в стерильную ёмкость, называемую чашкой Петри, помещают стерильную питательную среду, после чего туда переносят исследуемые бактерии и оставляют на некоторое время в благоприятных условиях. После того, как бактерии размножатся, выделенный штамм исследуют различными способами.
Штаммы вирусов
Точно так же, как бактериальные, выделяются и штаммы вирусов. Различие заключается в способах исследования вирусных штаммов, так как отдельные вирусы невозможно рассмотреть в оптический микроскоп. Для их изучения используется специальное оборудование – электронный микроскоп, при помощи которого можно добиться увеличения в миллионы раз.
Штаммы грибков и протистов
Грибки и протисты обладают наименьшей способностью к изменениям среди всех микроорганизмов, так как их структура более сложна, чем вирусная или бактериальная. Кроме того, у них отсутствует механизм быстрого распространения новой генной информации.
Благодаря этому видоизменения у грибков происходят довольно медленно, и количество выявленных штаммов этих микроорганизмов довольно невелико. Многие учёные считают, что новые штаммы уже исследованных видов грибков на самом деле существуют уже давно, но по каким-то причинам ранее не попадались на предметное стекло исследователей-микробиологов.
Селекция — отбор и создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами.
Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов — это совокупности особей, созданные человеком и обладающие какими-либо ценными для него качествами. Теоретической основой селекции является генетика.
Основные методы селекции
Отбор
В селекции действует естественный и искусственный отбор. Искусственный отбор бывает бессознательным и методическим. Бессознательный отбор заключается в сохранении человеком лучших особей для разведения и употреблении в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершенную породу или сорт. Методический отбор осознанно направлен на выведение нового сорта или породы с желаемыми качествами. В процессе селекции наряду с искусственным отбором не прекращает своего действия и естественный отбор, который повышает приспособляемость организмов к условиям окружающей среды.
Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора
| Показатели | Естественный отбор | Искусственный отбор |
| Исходный материал для отбора | Индивидуальные признаки организмов | Индивидуальные признаки организмов |
| Отбирающий фактор | Условия среды (живая и неживая природа) | Человек |
| Путь благоприятных изменений | Остаются, накапливаются, передаются по наследству | Отбираются, становятся производительными |
| Путь неблагоприятных изменений | Уничтожаются в борьбе за существание | Отбираются, бракуются, уничтожаются |
| Направленность действия | Отбор признаков, полезных особи, популяции, виду | Отбор признаков, полезных человеку |
| Результат отбора | Новые виды | Новые сорта растений, породы животных, штаммы микроорганизмов |
| Формы отбора | Движущий, стабилизирующий, дизруптивный | Массовый, индивидуальный, бессознательный (стихийный), методический (сознательный) |
Массовый отбор — выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства.
Массовый отбор чаще применяют в селекции растений, а индивидуальный — в селекции животных, что связано с особенностями размножения растений и животных.
Гибридизация
Методом отбора нельзя получить новые генотипы. Для создания новых благоприятных комбинаций признаков (генотипов) применяют гибридизацию. Различают внутривидовую и межвидовую (отдалённую) гибридизацию.
Внутривидовая гибридизация — скрещивание особей одного вида. Применяют близкородственное скрещивание и скрещивание неродственных особей.
Близкородственное скрещивание (инбридинг) (например, самоопыление у растений) ведёт к повышению гомозиготности, что, с одной стороны, способствует закреплению наследственных свойств, но с другой — ведёт к снижению жизнеспособности, продуктивности и вырождению. Скрещивание неродственных особей (аутбридинг) позволяет получить гетерозисные гибриды. Если сначала вывести гомозиготные линии, закрепив желательные признаки, а затем провести перекрёстное опыление между разными самоопыляющимися линиями, то в результате в ряде случаев появляются высокоурожайные гибриды. Явление повышенной урожайности и жизнеспособности у гибридов первого поколения, полученных при скрещивании родителей чистых линий, называется гетерозисом. Основная причина эффекта гетерозиса — отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии. Однако уже со второго поколения эффект гетерозиса быстро снижается.
Межвидовая (отдалённая) гибридизация — скрещивание разных видов.
Используется для получения гибридов, сочетающих ценные свойства родительских форм (тритикале — гибрид пшеницы и ржи, мул — гибрид кобылы с ослом, лошак — гибрид коня с ослицей). Обычно отдалённые гибриды бесплодны, так как хромосомы родительских видов отличаются настолько, что невозможен процесс конъюгации, в результате чего нарушается мейоз. Преодолеть бесплодие у отдалённых гибридов растений удаётся с помощью полиплоидии. Восстановление плодовитости у гибридов животных более сложная задача, так как получение полиплоидов у животных невозможно.
Полиплоидия
Полиплоидия — увеличение числа хромосомных наборов.
Полиплоидия позволяет избежать бесплодия межвидовых гибридов. Кроме того, многие полиплоидные сорта культурных растений (пшеница, картофель) имеют более высокую урожайность, чем родственные диплоидные виды. В основе явления полиплоидии лежат три причины: удвоение хромосом в неделящихся клетках, слияние соматических клеток или их ядер, нарушение процесса мейоза с образованием гамет с нередуцированным (двойным) набором хромосом. Искусственно полиплоидию вызывают обработкой семян или проростков растений колхицином. Колхицин разрушает нити веретена деления и препятствует расхождению гомологичных хромосом в процессе мейоза.
Индуцированный мутагенез
В естественных условиях частота возникновения мутаций сравнительно невелика. Поэтому в селекции используется индуцированный (искусственно вызванный) мутагенез — воздействие на организм в условиях эксперимента каким-либо мутагенным фактором для возникновения мутации с целью изучения влияния фактора на живой организм или получения нового признака. Мутации носят ненаправленный характер, поэтому селекционер сам отбирает организмы с новыми полезными свойствами.
Клеточная и генная инженерия
Селекция растений, животных и микроорганизмов
Селекция растений Для селекционера очень важно знать свойства исходного материала, используемого в селекции. В этом плане очень важны два достижения отечественного селекционера Н. И. Вавилова: закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и учение о центрах происхождения культурных растений.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: виды и роды, генетически близкие (связанные друг с другом единством происхождения), характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости. Так, например, у мягкой и твёрдой пшеницы и ячменя существуют остистые, короткоостые и безостые колосья. Зная наследственные изменения у одного вида, можно предвидеть нахождение сходных изменений у родственных видов и родов, что используется в селекции. Чем ближе между собой виды и роды, тем больше сходство в изменчивости их признаков. Н. И. Вавиловым закон был сформулирован применительно к растениям, а позднее подтверждён для животных и микроорганизмов.
В селекции растений наиболее широко используются такие методы, как массовый отбор, внутривидовая гибридизация, отдалённая гибридизация, полиплоидия.
Большой вклад в селекцию плодовых растений внёс отечественный селекционер И. В. Мичурин. На основе методов межсортовой и межвидовой гибридизации, отбора и воздействия условиями среды им были созданы многие сорта плодовых культур. Благодаря его работам многие южные сорта плодовых культур удалось распространить в средней полосе нашей страны.
Многие сорта культурных растений являются полиплоидными. Таковы некоторые сорта пшеницы, ржи, клевера, картофеля, свёклы и т. д. Сочетание отдалённой гибридизации с последующим получением полиплоидных форм позволило преодолеть бесплодие отдалённых гибридов. В результате многолетних работ Н. В. Цицина и его сотрудников были получены гибриды пырея и пшеницы, пшеницы и ржи (тритикале).
К наиболее важным достижениям селекции растений следует отнести создание большого количества высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных растений.
Селекция животных
Как и культурные растения, домашние животные имеют диких предков. Процесс превращения диких животных в домашних называют одомашниванием (доместикацией). Почти все домашние животные относятся к высшим позвоночным животным — птицам и млекопитающим.
В селекции животных наиболее широко используются такие методы, как индивидуальный отбор, внутривидовая гибридизация (родственное и неродственное скрещивание) и отдалённая (межвидовая) гибридизация.
Использование индивидуального отбора связано с половым размножением животных, когда получить сразу много потомков затруднительно. В связи с этим селекционеру важно определить наследственные признаки самцов, которые непосредственно у них не проявляются (жирномолочность, яйценоскость). Поэтому оценка животных может быть осуществлена по их родословной и по качеству их потомства. Имеет определённое значение также учёт экстерьера, то есть совокупности внешних признаков животного. Подбор производителей в животноводстве особенно актуален в связи с применением в настоящее время искусственного осеменения, позволяющего получить от одного организма значительное число потомков. Родственное скрещивание ведёт к гомозиготности и чаще всего сопровождается уменьшением устойчивости животных к неблагоприятным факторам среды, снижением плодовитости и т. п. Для устранения неблагоприятных последствий используют неродственное скрещивание разных линий и пород. На основе межпородного скрещивания были созданы высокопродуктивные сельскохозяйственные животные (в частности М. Ф. Иванов создал высокопродуктивную породу свиней Белая украинская, породу овец Асканийская рамбулье). Неродственное скрещивание сопровождается гетерозисом, сущность которого состоит в том, что гибриды первого поколения имеют повышенную жизнеспособность и усиленное развитие. Примером эффективного использования гетерозиса служит выведение гибридных цыплят (бройлерное производство).
Отдалённая (межвидовая) гибридизация животных приводит к бесплодию гибридов. Но благодаря проявлению гетерозиса широко используется человеком. Среди достижений по отдалённой гибридизации животных следует отметить мула — гибрида кобылы с ослом, бестера — гибрида белуги и стерляди, продуктивного гибрида карпа и карася, гибридов крупного рогатого скота с яками и зебу, отдалённых гибридов свиней и т. д.
Селекция микроорганизмов
К микроорганизмам относятся прокариоты — бактерии, сине-зелёные водоросли; эукариоты — грибы, микроскопические водоросли, простейшие.
В селекции микроорганизмов наиболее широко используются индуцированный мутагенез и последующий отбор групп генетически идентичных клеток (клонов), методы клеточной и генной инженерии.
Деятельность микроорганизмов используют в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Ферментативную активность микроорганизмов (грибов и бактерий) используют в производстве молочных продуктов, хлебопечении, виноделии и др. С помощью микроорганизмов получают аминокислоты, белки, ферменты, спирты, полисахариды, антибиотики, витамины, гормоны, интерферон и пр.
Выведены штаммы бактерий, способные разрушать нефтепродукты, что позволит использовать их для очистки окружающей среды. Ведутся работы по перенесению генетического материала азотфиксирующих микроорганизмов в геном почвенных бактерий, которые этими генами не обладают, а также непосредственно в геном растений. Это позволит избавиться от необходимости производить огромное количество азотных удобрений.
Читайте также: