Селекция - наука о создании новых и улучшение уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Научные основы селекции заложил Ч. Дарвин в работе "Происхождение видов" (1859), где осветил причины и характер изменчивости организмов и показал роль отбора в создании новых форм. Важным этапом дальнейшего развития селекции стало открытие законов наследственности. Большой вклад в развитие селекции сделал Μ. И. Вавилов, автор закона гомологических рядов в наследственной изменчивости и теории о центрах происхождения культурных растений.

Предметом селекции является изучение в созданных человеком условиях закономерностей изменения, развития, превращения растений, животных и микроорганизмов. С помощью селекции разрабатываются способы воздействия на культурные растения и домашних животных. Это происходит с целью изменения их наследственных качеств в нужном для человека направлении. Селекция стала одной из форм эволюции растительного и животного мира. Она подчинена тем же законам, что и эволюция видов в природе, однако естественный отбор здесь частично заменен искусственным.

Теоретической базой селекции является генетика, эволюционное учение. Используя эволюционную теорию, законы наследственности и изменчивости, учение о чистых линиях и мутации, ученые-селекционеры разработали различные методы выведения сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. К основным методам селекции принадлежат отбор, гибридизация, полиплоидия, экспериментальный мутагенез, методы генетической инженерии и др.

Основными задачами современной селекции является повышение продуктивности сортов и пород, перевод их на промышленную основу, создание пород, сортов и штаммов, приспособленных к условиям современного сельского хозяйства, обеспечение полного производства пищевых продуктов при наименьших затратах и др.

В селекции выделяют три основных раздела: селекция растений, селекция животных и селекция микроорганизмов.

Понятие о породе, сорт, штамм

Объектами и конечным результатом селекционного процесса является породы, сорта и штамма.

Порода животных - это совокупность особей в пределах определенного вида животных, яко имеет генетически обусловленные стабильные характеристики (свойства и признаки ) , отличающие ее от других совокупностей особей этого вида животных, устойчиво передают их потомкам и является результатом интеллектуальной деятельности человека. Животные одной породы похожи по типу телосложения, производительностью, плодовитостью, мастью. Это позволяет отличать их от таких другой породы. В породе должно быть достаточное количество животных, иначе ограничивается возможность применения отбора, быстро приводит к вынужденному родственного спаривания и, как следствие, к вырождению породы. Кроме высокой производительности и численности, порода должна быть достаточно распространенной. Это увеличивает возможности для создания в ней различных типов, что способствует ее дальнейшему улучшению. Большое влияние на формирование особенностей пород имеют природно-географические условия - особенности почв, растений, климата, рельефа местности и тому подобное. При завозе животных в новые природно-климатические условия в их организме происходят физиологические изменения, причем в одних случаях глубокие, в других - этажные. Перестройка систем организма тем глубже, чем больше разница между новыми и прежними условиями существования. Процесс приспособления животных к новым условиям существования называется акклиматизацией, длиться она может несколько поколений.

Сорт растений - группа культурных растений, которые в результате селекции получили определенный набор характеристик (полезных или декоративных ) , которые отличают эту группу растений от других растений того же вида. Каждый сорт растений имеет уникальное название и сохраняет свои свойства при многократном выращивании.

Штамм микроорганизмов - чистая культура определенного вида микроорганизмов, морфологичнии физиологические особенности которой хорошо изучены. Штаммы могут быть выделены из различных источников (почвы, воды, пищевых продуктов) или из одного источника в разное время. Поэтому один и тот же вид бактерий, дрожжей, микроскопических грибов может иметь большое количество штаммов, отличающихся по ряду свойств, например с чувствительностью к антибиотикам, способностью к образованию токсинов, ферментов и других факторов. Штаммы микроорганизмов, которые используются в промышленности для микробиологического синтеза белков (в частности ферментов), антибиотиков, витаминов, органических кислот и т.п., значительно продуктивнее (в результате селекции), чем дикие штаммы.

Породы, сорта, штаммы не способны существовать без постоянного внимания человека. Для каждого сорта, породы, штамма характерна определенная реакция на условия окружающей среды. Это значит, что их положительные качества могут проявиться лишь при определенной интенсивности факторов окружающей среды. Ученые в научно-практических заведениях всесторонне исследуют свойства новых пород и сортов и проверяют их пригодность к использованию в определенной климатической зоне, то есть осуществляют их районирование. Районирований ния - комплекс мероприятий, направленных на проверку соответствия качеств тех или иных пород или сортов к условиям определенной природной зоны, что является необходимым условием их рационального использования на территории любой страны. Лучшими для использования в определенной климатической зоне есть районированные сорта, породы, положительные свойства которых могут проявиться только в определенных условиях.



1. Что называют сортом, породой, штаммом?

Порода, сорт, штамм - это искусственно полученные популяции животных, растений, грибов и бактерий с нужными для человека признаками.

2. Какие особенности характерны для гетерозисных организмов?

Для гетерозисных организмов характерно превосходство первого поколения гибридов по ряду признаков и свойств над обеими родительскими формами.

3. Каковы отношения между искусственным отбором и селекцией?

Искусственный отбор - это выбор человеком наиболее ценных для него особей животных и растений данного вида, породы или сорта для полу¬чения от них потомства с желательными свойствами. Он лежит в основе селекции. Селекция - это наука, изучающая биологические основы и методы создания и улучшения пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.

4. Какую роль в народном хозяйстве выполняет селекция микроорганизмов?

Микроорганизмы используются в разных областях промышленности (в хлебопечении и виноделии, в производстве кормового белка, молочнокислых продуктов, антибиотиков, витаминов, гормонов, аминокислот, ферментов), в сельском хозяйстве (при производстве силоса), для биологической защиты растений и очистки сточных вод. В связи с этим развивается промышленная микробиология и ведется интенсивная селекционная работа по выведению новых штаммов микроорганизмов с повышенной продуктивностью, которые вырабатывают вещества, необходимые человеку.

5. Назовите основные методы селекции.

Искусственный отбор, гибридизация, мутагенез, полиплоидия.

6. Назовите известные вам сорта плодовых или овощных растений, пород животных.

Сорт яблок: Антоновка, Белый налив. Белокочанная и краснокочанная капуста, цветная и брюссельская капуста.

resheba.com

Объясните, почему сорт, порода или штамм не могут считаться отдельным видом?

Вид - совокупность особей, характеризующихся наследственным сходством морфофизиологических особенностей, свободно скрещиваются и дают плодовитое потомство, приспособленные к определенным условиям жизни и занимающие определенный ареал (территорию). Вид является таксономической категорией, которую используют в систематике для определения разнообразия живого на Земле.

Порода - группа сельскохозяйственных животных одного вида, общего происхождения, похожих по экстерьеру, конституции, производительностью и другими хозяйственно-полезными признаками, которые передаются потомству.

Сорт - искусственно созданная в процессе селекции форма (разновидность) культурных растений, которые имеют в конкретных условиях выращивания определенные биологические и хозяйственные свойства.

Штамм - чистая культура микроорганизма, созданная в контрольных условиях из одной исходной клетки с заданными признаками, приобретенными в основном вследствие мутации.

Видообразование происходит в естественных условиях без воздействия человека, а образование пород, сортов и штаммов это искусственно созданные организмы вследствие мутаций, которые использует человек.

biology.kiev.ua

Ответ на вопрос 2 по биологии из учебника Сивоглазова за 10 класс на тему § 32. Селекция: основные методы и достижения

• Сорта яблок Антоновка, груша Северянка, породы собак: ротвейлер, карликовый пудель, колли....
• Вопросы для повторения и задания1. Что такое селекция?Селекция (от лат. selectio - отбор) - наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животны...
• Что называют породой, сортом, штаммом?Порода, сорт или штамм - это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определёнными нас...
• Какие основные методы селекции вы знаете?...
• Выберите критерии и сравните массовый и индивидуальный отбор....
• Какие сложности возникают при постановке межвидовых скрещиваний?Отдалённая гибридизация заключается в скрещивании разных видов. В растениеводстве с помощью отдалённой гиб...
• Получают ли и используют ли в вашем регионе межвидовые гибриды? Используя дополнительные источники информации, выясните, гибридами каких видов являются такие организмы, к...
• Подумайте! Вспомните!1. Что схожего и чем отличаются методы селекции растений и животных?...
• Почему для каждого региона нужны свои сорта растений и породы животных? Какие сорта и породы характерны для вашего региона? В чём их особенности и преимущества?Так как ус...
• Из большого разнообразия видов животных, обитающих на Земле, человек отобрал для одомашнивания сравнительно немного видов. Как вы считаете, чем это объясняется?Процесс од...

gdz.expert

Основы селекции | Учеба-Легко.РФ - крупнейший портал по учебе

Селекция - наука, изучающая возможности получения новых пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с признаками, которые необходимы для человека.

Порода, сорт, штамм - это созданные человеком с помощью методов селекции популяции животных, растений, микроорга- низмов, которые обладают необходимыми для человека признаками, закрепляемыми наследственностью в ряду последующих поколений особей.

Массовый отбор - метод селекции растений, когда производится отбор генетически однородной популяции особей с необходимыми признаками.

Индивидуальный отбор - метод селекции растений, когда производится отбор отдельных особей с определенными признаками.

Инбридинг - метод селекции растений, когда сохранение сорта самоопыляющихся растений производится с помощью защиты от попадания пыльцы других растений.

Перекрестное опыление самоопыляющихся растений - метод генетики растений, направленный на получение сортов с новыми признаками. Отдаленная гибридизация растений - метод селекции растений, при котором производят скрещивание растений, относящихся к разным видам.

Инбридинг - метод генетики животных, когда новые породы животных получают путем проведения близкородственных скрещиваний.

Аутбридинг - метод генетики животных, когда новые породы животных получают путем проведения неродственных скрещиваний.

Внутрипородное скрещивание - метод генетики животных, когда новые породы животных получают путем скрещивания наиболее подходящих особей одной и той же породы.

Испытание по потомству - метод генетики животных, когда новые породы животных получают путем выбора самцов, потомство которых считается продуктивным по тому или иному признаку. Ту же цель преследует искусственное осеменение

Отдаленная гибридизация животных - метод селекции животных, при котором производят скрещивание животных, относящихся к разным видам.

Генная инженерия - метод генетики микроорганизмов, в основе которого перемещение генов от одного вида микроорганизмов к другому.

Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень Сивоглазов Владислав Иванович

32. Селекция: основные методы и достижения

Вспомните!

Что такое селекция?

Приведите примеры известных вам пород животных и сортов растений.

Больше 10 тыс. лет назад человечество перешло к оседлому образу жизни и оказалось в полной зависимости от ограниченного числа видов растений и животных, которые оно могло использовать в качестве своих пищевых и хозяйственных ресурсов. Возникла насущная необходимость улучшать качества культивируемых растений и домашних животных, т. е. заниматься селекцией. Селекция (от лат. selectio – отбор) – наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Одновременно под селекцией понимают и сам процесс создания сортов, пород и штаммов. Теоретической основой селекции является генетика.

В настоящее время из всего растительного многообразия человек возделывает в качестве культурных растений около 150 видов, а из многих десятков тысяч видов позвоночных животных человек одомашнил лишь около 20.

Центры происхождения культурных растений. Большой вклад в изучение происхождения культурных растений внёс выдающийся российский генетик и селекционер Николай Иванович Вавилов. Совершив в начале XX в. более 60 экспедиций по всему миру, Вавилов с коллегами обнаружил, что в определённых районах земного шара сконцентрировано наибольшее разнообразие сортов того или иного культурного растения. Например, для картофеля максимум генетического разнообразия связан с Южной Америкой, больше всего сортов риса было обнаружено в Китае и Японии, а кукурузы – в Мексике. Проанализировав результаты поездок, Вавилов пришёл к выводу, что районы максимального разнообразия являются центрами происхождения данной культуры и, как правило, связаны с древними очагами земледельческих цивилизаций. Вавилов выделил семь основных таких центров (рис. 102).

В ходе экспедиций была собрана уникальная коллекция семян растений, которая в дальнейшем постоянно пополнялась и изучалась сотрудниками Всесоюзного института растениеводства в Санкт-Петербурге, который сейчас носит имя Н. И. Вавилова. В настоящее время она насчитывает более 300 тыс. видов, сортов и форм. Начиная работу по созданию нового сорта растений, селекционер может подобрать из имеющегося богатейшего исходного материала те образцы, которые максимально полно обладают интересующими его признаками.

Сорт и порода. В современных условиях развития общества важное значение имеет интенсификация сельскохозяйственного производства, т. е. получение максимального количества продукции при минимальных затратах. С этой целью создаются высокопродуктивные породы животных и сорта растений, устойчивые к экстремальным условиям среды, к болезням и вредителям, обладающие определёнными необходимыми качествами (рис. 103). Порода , сорт или штамм – это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определёнными наследственными свойствами. Все организмы, составляющие такую совокупность, обладают сходными, наследственно закреплёнными морфологическими и физиологическими свойствами и способны максимально проявлять свои качества в тех условиях, для которых они были созданы. Такса может быть прекрасной норной охотничьей собакой, но в качестве гончей её использовать бессмысленно. Точно так же борзая, легко настигающая зайца, будет плохим охранником по сравнению с немецкой овчаркой.

Рис. 102. Центры происхождения культурных видов растений (по Н. И. Вавилову)

Рис. 103. Породы крупного рогатого скота

Создавая определённые породы животных, мы часто обрекаем их на необходимость постоянного сосуществования с человеком. Корова, дающая 10 тыс. литров молока в год, погибнет в течение нескольких дней, если её не будут доить.

Основные методы селекции. Основными методами селекции являются отбор и гибридизация.

Отбор. Отбор бывает массовым и индивидуальным. Массовый отбор проводится по внешним, фенотипическим признакам и, как правило, используется в растениеводстве при работе с перекрёстноопыляющимися растениями (рожь, кукуруза, подсолнечник и др.). Из огромного количества растений отбирается группа лучших по определённым свойствам растений. Их семена на следующий год высевают и из полученного потомства вновь отбирают лучшие растения, семенами которых засевают новое поле. Если продуктивность и другие признаки популяции улучшились, можно считать, что массовый отбор по фенотипу был эффективен. Таким способом выведены многие сорта культурных растений.

В отличие от массового при индивидуальном отборе выбирают отдельных особей и потомство каждой из них изучают в ряду поколений. Это позволяет достаточно точно оценить генотип каждого родительского организма и выбрать для дальнейшей работы те особи, которые оказываются наиболее оптимальными по сочетанию полезных для человека признаков и свойств. Сорта и породы, получаемые в результате индивидуального отбора, отличаются высокой однородностью и постоянством признаков (рис. 104).

Гибридизация. Наряду с отбором важным методом селекции является гибридизация (скрещивание).

Гибридизация может быть близкородственной, которая позволяет редким генам проявиться в гомозиготном состоянии и тем самым выявить скрытые рецессивные аллели, и неродственной, используемой для того, чтобы объединить в одном организме признаки различных сортов, пород, а иногда даже видов и родов.

Близкородственная гибридизация (инбридинг ) переводит большинство рецессивных аллелей в гомозиготное состояние, из-за чего они начинают проявляться в фенотипе. Любой организм всегда содержит в своём генотипе рецессивные гены в скрытом состоянии (Aa ). Если среди них есть гены, снижающие жизнеспособность, то повторяющийся инбридинг, переводя эти гены в гомозиготное состояние, может привести к вырождению породы или сорта. Эта закономерность справедлива и для людей, практикующих близкородственные браки. Известно немало семей, которые заключали браки только с близкими родственниками, с каждым поколением увеличивая число наследственных болезней. Так, например, выродилась и вымерла испанская королевская династия Габсбургов. Конечно, редкие рецессивные аллели могут оказаться и полезными, в этом случае проявление их в гомозиготной форме может увеличить жизнеспособность, выносливость или другие полезные качества их обладателя. Если такое случается, то селекционеры намеренно используют инбридинг в новой выводимой ими породе, что позволяет сохранить обнаруженный оригинальный или полезный признак.

Неродственную гибридизацию (аутбридинг ) подразделяют на внутривидовую и отдалённую.

Рис. 104. Культурные разновидности капусты и их дикий предок

В основе внутривидовой гибридизации лежит направленное скрещивание особей, обладающих определёнными свойствами, с целью получения потомства с максимальным проявлением этих качеств. Например, один сорт растений обладает высокой продуктивностью, но легко заражается грибковыми болезнями, а другой, обладая высокой устойчивостью к заболеваниям, производит гораздо меньше семян. Скрещивая эти два сорта, в потомстве можно получить различные сочетания признаков, среди которых будут высокопродуктивные и одновременно устойчивые к заражению растения.

Рис. 105. Лигры – межвидовые гибриды между львом и тигрицей – выглядят как огромные львы с размытыми полосами. Лигр-самка (слева) и лигр-самец (справа)

Отдалённая гибридизация заключается в скрещивании разных видов (рис. 105). В растениеводстве с помощью отдалённой гибридизации создана новая зерновая культура – тритикале, гибрид ржи с пшеницей. Эта культура сочетает многие свойства пшеницы (высокие хлебопекарные качества) и ржи (способность расти на бедных песчаных почвах).

Классическим примером межвидовых гибридов в животноводстве является мул, полученный при скрещивании осла с кобылицей, который значительно превосходит родителей по выносливости и работоспособности. В Казахстане при скрещивании диких горных баранов-архаров с тонкорунными овцами была создана знаменитая архаромериносная порода овец.

Однако применение межвидовых скрещиваний имеет определённые сложности, потому что получаемые гибриды часто оказываются бесплодными (стерильными) или низкоплодовитыми. Стерильность гибридов связана с отсутствием у них парных гомологичных хромосом. Это делает невозможным процесс конъюгации. Следовательно, мейоз не может завершиться, и половые клетки не образуются. Известный российский учёный Георгий Дмитриевич Карпеченко (1899–1942) впервые предложил способ восстановления плодовитости у отдалённых растительных гибридов методом полиплоидии.

Рис. 106. Гетерозис по продуктивности гибрида (в центре), полученного при скрещивании двух различных линий кукурузы (рядом)

При скрещивании разных пород животных или сортов растений, а также при межвидовых скрещиваниях в первом поколении у гибридов повышается жизнеспособность и наблюдается мощное развитие. Явление превосходства гибридов по своим свойствам родительских форм получило название гетерозиса , или гибридной силы (рис. 106).

Нередко в растениеводстве получают и полиплоидные растения, отличающиеся более крупными размерами, высокой урожайностью и более активным синтезом органических веществ. Широко распространены полиплоидные сорта клевера, сахарной свёклы, ржи, гречихи.

В настоящее время человечество использует для сельскохозяйственного производства около 10 % всей поверхности суши. Увеличивать эту долю уже невозможно, потому что практически все резервы исчерпаны. Тем большее значение приобретает селекционная работа учёных, которые, опираясь на основные закономерности наследственности и изменчивости, создают новые высокопродуктивные породы и сорта. В последние годы селекция активно вводит в практику приёмы и методы генной и клеточной инженерии.

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое селекция?

2. Что называют породой, сортом, штаммом?

3. Какие основные методы селекции вы знаете?

4. Выберите критерии и сравните массовый и индивидуальный отбор.

5. Какие сложности возникают при постановке межвидовых скрещиваний?

6. Получают ли и используют ли в вашем регионе межвидовые гибриды? Используя дополнительные источники информации, выясните, гибридами каких видов являются такие организмы, как бестер, хонорик, лошак, рафанобрассика. Какой интерес представляют они для сельского хозяйства?

Подумайте! Выполните!

1. Что схожего и чем отличаются методы селекции растений и животных?

2. Почему для каждого региона нужны свои сорта растений и породы животных? Какие сорта и породы характерны для вашего региона? В чём их особенности и преимущества?

3. Из большого разнообразия видов животных, обитающих на Земле, человек отобрал для одомашнивания сравнительно немного видов. Как вы считаете, чем это объясняется?

4. Гетерозис в последующих поколениях обычно не сохраняется, затухает. Почему это происходит?

5. Как вы думаете, почему лигры рождаются только в зоопарках и не встречаются в дикой природе? Объясните свою точку зрения.

6. Как вы считаете, может ли применяться массовый отбор при разведении животных? Докажите свое мнение.

7. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте сообщение или презентацию об истории селекции с древних времён до настоящего времени.

8. Существуют ли в вашем регионе селекционные станции или центры? Какие исследования они проводят? Каковы их достижения? Вместе с учителем организуйте экскурсию на такую станцию.

9. Организуйте выставку «Достижения селекционной работы», посвящённую деятельности местных селекционных центров и станций, семенных хозяйств, сортоиспытательных участков (групповой проект).

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Узнайте больше

Искусственный мутагенез. К одному из современных направлений селекции относится искусственный мутагенез Как известно, спонтанные мутации в природе возникают чрезвычайно редко, а поэтому селекционеру приходится ждать очень долго, иногда всю жизнь, пока в его хозяйстве не появится растение с желательной мутацией. Но мутационный процесс можно значительно ускорить, если использовать факторы, увеличивающие частоту мутаций, т. е. мутагенные факторы. Мы уже говорили об этих факторах, ими могут быть различные виды электромагнитного излучения, изменение температуры или некоторые химические вещества. В результате применения искусственного мутагенеза могут появиться организмы с самыми разнообразными мутациями. Большинство из этих мутаций окажутся бесполезными или вредными, но иногда могут возникнуть и такие, которые представляют для селекционера практический интерес. В этом случае мутантные особи можно скрещивать между собой, и в результате многочисленных повторных скрещиваний получить новый сорт или породу с новыми полезными признаками. Особенно значимые результаты с помощью искусственного мутагенеза получают в селекции микроорганизмов.

Данный текст является ознакомительным фрагментом. Из книги Современная дрессировка. Попытка методологического анализа автора Гриценко Владимир Васильевич

Часть 3. Основные понятия дрессировки. Методы

Из книги Племенное разведение собак автора Сотская Мария Николаевна

Селекция Селекция - это весьма сложный процесс. Для успешного его осуществления необходимо не только знание теоретических основ, но и наличие интуиции, творческого таланта и определенного эстетического чувства. В качестве аргумента за наличие таланта можно привести

Из книги Служебная собака [Руководство по подготовке специалистов служебного собаководства] автора Крушинский Леонид Викторович

3. Основные методы дрессировки Методы дрессировки - это способы воздействия на собаку определенными раздражителями. Принято различать четыре основных метода дрессировки: механический, вкусопоощрительный, контрастный и подражательный.Механический метод. Механический

Из книги Происхождение и эволюция человека [Доклад в Институте Биологии Развития РАН 19 марта 2009 г.] автора Марков Александр Владимирович

Достижения палеоантропологии Во времена Дарвина этого источника данных практически не было. Дарвин прекрасно понимал, насколько неполна палеонтологическая летопись, и он даже не очень рассчитывал на то, что ископаемые остатки предков человека когда-нибудь будут

Из книги Биология [Полный справочник для подготовки к ЕГЭ] автора Лернер Георгий Исаакович

Достижения сравнительной генетики Сравнительный анализ митохондриальной ДНК и Y-хромосом современных людей показал, что человечество происходит от небольшой популяции, жившей в восточной Африке 160-200 тыс лет назад. Homo sapiens оказался молодым видом с очень низким уровнем

Из книги Основы психофизиологии автора Александров Юрий

Из книги Мы и её величество ДНК автора Полканов Федор Михайлович

Из книги По следам минувшего автора Яковлева Ирина Николаевна

Из книги Власть генов [прекрасна как Монро, умен как Эйнштейн] автора Хенгстшлегер Маркус

6.3. Научение – селекция или инструкция? Системно-селекционной концепции созвучны современные идеи о «функциональной специализации», пришедшие на смену идеям «функциональной локализации», и о селективном (отбор из множества клеток мозга нейронов с определёнными

Из книги Генетика человека с основами общей генетики [Руководство для самоподготовки] автора

ГЛАВА ПЯТАЯ. ГЕНЕТИКА И СЕЛЕКЦИЯ, в которой с высот теоретических придется нам перебраться на высоты практические. Тут автор заранее просит у читателя извинения: не сможет он вместе с ним совершить траверс хребта, именуемого селекцией; он поведет читателя лишь на

Из книги Генетика человека с основами общей генетики [Учебное пособие] автора Курчанов Николай Анатольевич

Любительская селекция Селекцией, совершенствованием живого, занимаются не только специалисты, но и любители. Создать своими руками новый сорт или породу разве не увлекательно?Граф Орлов-Чесменский, вельможа XVIII века, был когда-то известен как полководец. Ныне его победы

Из книги автора

ДОСТИЖЕНИЯ «НЕВИДИМОК» Нельзя сказать, чтобы «скелетная революция» застала животных врасплох или что только с ее приходом начинает прокладываться тот путь, который впоследствии привел к человеку. «Невидимки» и сами кое-чего достигли. Например, благодаря

Из книги автора

Парик, спортивный автомобиль и селекция генов Селекция Поскольку мы остановились на «красивых» детях и родителях, хотим мы того или нет (хорошо ли нам при этом или нет), необходимо поговорить о селекции. Я уже как-то упомянул, что, на мой взгляд, такие понятия, как «мутация»

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.

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.

Центры происхождения культурных растений, выявленные Н.И. Вавиловым

Центры происхождения	Местоположение	Культивируемые растения
1. Южноазиатский тропический	Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии	Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (50% культурных растений)
2. Восточноазиатский	Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань	Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры — слива, вишня и др. (20% культурных растений)
3. Юго-Западноазиатский	Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия	Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений)
4. Средиземноморский	Страны по берегам Средиземного моря	Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений)
5. Абиссинский	Абиссинское нагорье Африки	Твердая пшеница, ячмень, бананы, кофейное дерево, сорго
6. Центральноамериканский	Южная Мексика	Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник
7. Южноамериканский	Западное побережье Южной Америки	Картофель, ананас, хинное дерево

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 гете-розис-ная куку-руза, слева и справа роди-тель-ские особи.

Так называется близкородственное скрещивание. Инбридинг имеет место при самоопылении перекрестноопыляемых растений. Для инбридинга подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса. Такие подобранные растения в течение ряда лет подвергаются принудительному самоопылению. В результате инбридинга многие рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние, что приводит к снижению жизнеспособности растений, к их «депрессии». Затем полученные линии скрещивают между собой, образуются гибридные семена, дающие гетерозисное поколение.

Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии, тем больше эффект гетерозиса.

Р	♀AAbbCCdd	×	♂aaBBccDD
F 1	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 диплоид-ной (2n = 16) и тетра-плоидной (2n = 32) гре-чихи.

Аа × Аа
АА 2Аа 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 плодови-тости 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.

Методика преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко. Он поступил следующим образом. Вначале скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида был равен 18 хромосомам, из которых 9 хромосом были «редечными» и 9 — «капустными». Полученный капустно-редечный гибрид был стерильным, поскольку во время мейоза «редечные» и «капустные» хромосомы не конъюгировали.

Далее с помощью колхицина Г.Д. Карпеченко удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными». Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами .

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.

Селекция - наука об улучшении отдельных качеств животных и растений, необходимых человеку, а также о выведении новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. Для создания культурных сортов используют методы селекции растений.

Селекция

Большинство растений, которые современное человечество употребляет в пищу, является продуктом селекции (картофель, томат, кукуруза, пшеница). На протяжении нескольких веков люди культивировали дикие растения, переходя от собирательства к земледелию.

Направлениями селекции являются:

• высокая урожайность;
• питательность растений (например, содержание белка в пшенице);
• улучшенный вкус;
• устойчивость культур к погодным условиям;
• скороспелость плодов;
• интенсивность развития (например, «отзывчивость» на удобрения или полив).

Рис. 1. Сравнение дикой и сельскохозяйственной кукурузы.

Селекция решила проблемы с нехваткой пищи и продолжает развиваться, внедряя методы генной инженерии. Селекционеры не только улучшают вкус и повышают питательность растений, но и делают их полезными, насыщенными витаминами и химическими элементами, важными для метаболизма.

Для успешной селекции необходимо понимать закономерности наследования признаков, особенности влияния среды, морфологическое строение и способы размножения культивируемых растений.

Методы

Основными методами селекции являются:

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

• искусственный отбор - выбор человеком наиболее ценных культур для селекции;
• гибридизация - процесс получения потомства от скрещивания разных генетических форм;
• искусственный мутагенез - внесение изменений в ДНК.

Искусственный отбор включает в себя два вида - индивидуальный (по генотипу) и массовый (по фенотипу).

В первом случае важны конкретные качества растений, во втором - отбирают наиболее приспособленные особи.

Гибридизация бывает двух видов:

• внутривидовая или близкородственная - инбридинг ;
• отдалённая (межвидовая) - аутбридинг .

Классические методы селекции растений описаны в таблице.

Метод	Суть	Примеры
Индивидуальный отбор	Проводят по отношению к самоопыляемым растениям. Выведение единичных особей с нужными качествами и получение от них улучшенного потомства	Пшеница, ячмень, горох
Массовый отбор	Проводят по отношению к перекрестноопыляемым растениям. Растения скрещиваются массово. Из полученного потомства отбирают лучшие экземпляры и снова проводят скрещивание. Может повторяться до тех пор, пока не будут выведены нужные качества растений	Подсолнечник
Инбридинг	Происходит при самоопылении перекрёстноопыляемых растений. В результате получают чистые (гомозиготные) линии, чтобы закрепить полученный признак. Наблюдается снижение жизнеспособности (инбредная депрессия), т.к. потомки постепенно переходят в гомозиготное рецессивное состояние	Сорта груш, яблонь
Аутбридинг	Скрещиваются разные виды, потомки обычно стерильны, т.к. при скрещивании нарушается мейоз, не образуются гаметы. В первом поколении наблюдается эффект гетерозиса - превосходство потомков над родительскими формами за счёт образования гетерозиготных генов. Чем отдалённее в родстве родители, тем ярче проявляется гетерозис	Гибриды пшеницы и ржи (тритикале), смородины и крыжовника (йошта)
Мутагенез	Подвергают растения ионизирующему, лазерному излучению, химическому или биологическому воздействию, в результате чего возникают мутации. Чаще всего таким способом вырабатывают устойчивость к заболеваниям и вредителям. Метод усовершенствовала генная инженерия - нужный ген можно «включить» или «выключить» вручную без потери других полезных признаков	Сорта пшеницы

Рис. 2. Примеры гибридов.

Неудачный опыт селекции - борщевик Сосновского. Растение культивировалось в качестве корма для скота. Однако впоследствии выяснилось, что новый борщевик легко проникает в экосистемы, вытесняя естественные растения, а также содержит вещества, повышающие чувствительность к ультрафиолету. Попав на кожу, сок вызывает ожог на солнце.

Рис. 3. Борщевик Сосновского.

Что мы узнали?

Из урока узнали о том, для чего необходима селекция и какие методы применяются в селекции растений. Рассмотрели классические методы селекции - индивидуальный и массовый отбор, внутривидовую и отдалённую гибридизацию, мутагенез.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 369.