Методы селекции растений и животных таблица – Методы селекции растений – основные классические

Основы селекции. Методы селекции. Отдалённая гибридизация

  • ГДЗ
  • 1 Класс
    • Математика
    • Английский язык
    • Русский язык
    • Немецкий язык
    • Информатика
    • Природоведение
    • Основы здоровья
    • Музыка
    • Литература
    • Окружающий мир
    • Человек и мир
  • 2 Класс
    • Математика
    • Английский язык
    • Русский язык
    • Немецкий язык
    • Белорусский язык
    • Украинский язык
    • Информатика
    • Природоведение
    • Основы здоровья
    • Музыка
    • Литература
    • Окружающий мир
    • Человек и мир
    • Технология
  • 3 Класс
    • Математика
    • Английский язык
    • Русский язык
    • Немецкий язык
    • Белорусский язык
    • Украинский язык
    • Информатика
    • Музыка
    • Литература
    • Окружающий мир
    • Испанский язык
  • 4 Класс
    • Математика
    • Английский язык
    • Русский язык
    • Немецкий язык
    • Белорусский язык
    • Украинский язык
    • Информатика
    • Основы здоровья
    • Музыка
    • Литература

resheba.me

Лекция - Селекция микроорганизмов, растений, животных

Взаимодействие генетики и селекции [41].Селекция генетикаГенная инженерия

 

Таблица 3.4. Основные методы селекции (в соответствии с [42]).

 

Методы Селекция животных Селекция растений
Подбор роди-тельских пар По хозяйственно ценным признакам и по экстерьеру (совокупности фено-типических признаков) По месту их происхожде-ния (географически удален-ных) или генетически отда-ленных (неродственных)
Гибридизация: а) неродственная (аутбридинг) Скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными призна-ками, для получения гете-розиготных популяций и проявления гетерозиса. Потомство бесплодно Внутривидовое, межвидо-вое, межродовое скрещива-ние, ведущее к гетерозису, для получения гетерозигот-ных популяций, а также высокой продуктивности
б) близкородст-венная (инбри-динг) Скрещивание между близ-кими родственниками для получения гомозиготных (чистых) линий с жела-тельными признаками Самоопыление у перекрест-ноопыляющихся растений путем искусственного воз-действия для получения го-мозиготных (чистых) линий
Отбор: а) массовый Не применяется Для перекрестноопыляю-щихся растений
б) индивидуаль-ный Жесткий индивидуальный отбор по хозяйственно ценным признакам, выносливости, экстерьеру Для самоопыляющихся рас-тений: выделяются чистые линии – потомство одной самоопыляющейся особи
Метод испыта-ния производи-телей по потомству Искусственное осемене-ние от лучших самцов-производителей, качества которых проверяют по многочисленному потом-ству Не применяется
Эксперименталь-ное получение полиплоидов Не применяется Для получения более продуктивных, урожайных форм в генетике и селекции
Эксперименталь-ный мутагенез Для получения исходного материала в селекции высших растений и микроорганизмов
Генетическая ин-женерия Создание новых комбинаций генов в молекуле ДНК для получения лекарственных препаратов (микробиология), высокопродуктивных сортов растений и пород животных (генетика и селекция)

 

Селекция растений.Основные методы селекции растений – отбор и гибридизация. Для перекрестноопыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами, что необходимо для получения материала, используемого при дальнейших скрещиваниях. Такой материал не является генетически однородным, как и сорта, получаемые на его основе, например, таковы новые сорта ржи. Если же необходимо получить чистую линию

– генетически однородный сорт, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками. Указанным методом были получены, например, многие сорта пшеницы, капусты и других культур.

Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта, для чего иногда применяют самоопыление перекрестноопыляемых растений. Однако при этом могут фенотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов вследствие переход многих генов в гомозиготное состояние, что приводит к ряду негативных явлений, в частности к снижению урожайности. Поэтому затем проводят перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями, получая высокоурожайные гибриды, обладающие нужными свойствами. Это метод межлинейной гибридизации, при котором часто наблюдается эффект гетерозиса, когда гибриды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. В последующих поколениях эффект гетерозиса постепенно снижается. Основная причина гетерозиса заключается в устранении в гибридах вредного проявления накопившихся рецессивных генов. Другая причина – объединение в гибридах доминантных генов родительских особей и взаимное усиление их эффектов.

В селекции растений широко применяется также экспериментальная полиплоидия, так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. Получают искусственные полиплоиды при помощи химических веществ, которые разрушают веретено деления, в результате чего удвоившиеся хромосомы не могут разойтись, оставаясь в одном ядре. Одно из таких веществ – колхицин, применение которого для получения искусственных полиплоидов является примером использования искусственного мутагенеза в селекции растений. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свекла, тетраплоидные клевер, рожь и твердая пшеница, а также гексаплоидная мягкая пшеница.

Сейчас в мире культивируют более 250 сортов сельскохозяйственных растений, созданных при помощи физического и химического мутагенеза. Это сорта кукурузы, ячменя, сои, риса, томатов, подсолнечника, хлопчатника, декоративных растений. Путем искусственного мутагенеза удалось также получить новые штаммы грибов, выделяющие в 20 раз больше антибиотиков, чем исходные формы.

К одному из выдающихся достижений современной генетики и селекции относится преодоление бесплодия межвидовых гибридов. Впервые это удалось сделать советскому генетику Г.Д.Карпеченко при получении капустно-редечного гибрида. В результате отдаленной гибридизации было получен новый вид культурного растения – тритикале – гибрид пшеницы с рожью. Одним из отцов тритикале является белорусский генетик А.Р.Жебрак, президент АН БССР в 1947 г.

Селекция животных.Характерной особенностью домашних животных, которой пользуются селекционеры для выведения разнообразных пород, является разнообразие их качеств. В результате кропотливой селекционной работы некоторые исходные животные изменились до неузнаваемости. В качестве примера можно привести короткорогую корову, лейчестерскую и саутсдаунскую породы овец, английского скакуна и тяжеловоза (шайра), йоркширскую и беркширскую породы свиней.

Интересный пример влияния потребностей человека на изменение свойств домашних животных представляет мериносовая овца. Селекция ее шерстяной покрова определялась характером спроса на различные виды шерсти. В течение последних десятилетий овцеводы старались изменить длину, тонину и другие характеристики мериносовой шерсти.

В последние годы селекционеры стремятся создавать породы, соединяющие в себе сразу несколько полезных функций. Например, в крупном рогатом скоте пытаются соединить высокие удои со способностью к откорму, в овце – производство хорошей шерсти с высоким качеством мяса.

Селекция микроорганизмов.антибиотики

www.ronl.ru

Селекция, основы селекции

Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений

Н.И.Вавилов
(1887 — 1943)

Селекция — 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:

  1. Изучения сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас культуры;

  2. Влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;

  3. Изучения наследственной изменчивости;

  4. Знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;

  5. Особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей;

  6. 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, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов. Но с позиций лысенковщины, занявшей в то время руководящие позиции в биологической науке России и считавшей, что определяющую роль в создании новых форм играет окружающая среда, эта коллекция была не нужна. Работы по пополнению коллекции были прекращены. В настоящее время коллекция пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

Н.И.Вавилов установил центры происхождения культурных растений, где находится наибольшее видовое и сортовое многообразие культурных растений.

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

Центры происхождения

Местоположение

Культивируемые растения

1. Южноазиатский тропический

 

 

2. Восточноазиатский

 

 

3. Юго-Западноазиат-ский

 

 

4. Средиземноморский

 

5. Абиссинский

 

6. Центральноамериканский

 

7. Южноамериканский

 

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

 

Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань

 

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

 

Страны по берегам Средиземного моря

Абиссинское нагорье Африки

 

Южная Мексика

 

Западное побережье Южной Америки

Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (50% культурных растений)

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

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

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

Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго

Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник

Картофель, ананас, хинное дерево.

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

Основные методы селекции растений

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

1. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

2. Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. У любой особи тысячи генов, и так как 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.

Рис. 339. В центре гетерозисная кукуруза, слева и справа чистые линии родительских форм.

3. Инбридинг используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений, например, для получения чистых линий кукурузы. При этом подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса — жизненной силы, образуют початки более крупные, чем початки родительских форм. От них получают чистые линии — на протяжении ряда лет, производят принудительное самоопыление — срывают метелки с выбранных растений и, когда появляются рыльца пестиков, их опыляют пыльцой этого же растения. Изоляторами предохраняют соцветия от попадания чужой пыльцы. У гибридов многие рецессивные неблагоприятные гены при этом переходят в гомозиготное состояние, и это приводит к снижению их жизнеспособности, к депрессии. Затем скрещивают чистые линии между собой для получения гибридных семян, дающих эффект гетерозиса.

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 больший эффект гетерозиса, и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30% (рис. 339).

Р ААbbCCdd x aaBBccDD F1 AaBbCcDd

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования: иногда гетерозиготное состояние по одному или нескольким генам дает гибриду превосходство над родительскими формами по массе и продуктивности.

Но начиная со второго поколения эффект гетерозиса затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Аа х Аа

АА 2Аа аа

Рис. 340. Растения диплоидной (2n = 16) и тетраплоидной (2n = 32) гречихи.

4. Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Рассмотрим, как это практически выполняется при создании новых сортов пшеницы. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

5. Очень перспективен метод получения полиплоидов, у растений полиплоиды 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 аутополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становится тетраплоидными (рис. 340).

6. Отдаленная гибридизация — скрещивание растений, относящихся к разным видам. Но отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не конъюгируют), и не образуются гаметы.

В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида в диплоидном наборе было 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные хромосомы не конъюгировали, гибрид был стерильным.

С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко удалось удвоить 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), (рис. 341) пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

Рис. 341. Восстановление плодовитости капустно-редечного гибрида.

7. Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений, что 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.

8. Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование 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.

Многие методы селекции растений были предложены 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.

Основные методы селекции животных

Создание пород домашних животных началось вслед за их приручением и одомашниванием, которое началось 10-12 тыс. лет назад. Содержание в неволе снижает действие стабилизирующей формы естественного отбора. Различные формы искусственного отбора (сначала бессознательный, а затем методический) приводят к созданию всего многообразия пород домашних животных.

В селекции животных, по сравнению с селекцией растений, есть ряд особенностей. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой. Оценка качеств самцов, которые внешне у них не проявляются (яйценоскость, жирномолочность), оцениваются по потомству и родословной. Во-вторых, у них часто поздняя половозрелость, смена поколений происходит через несколько лет. В-третьих, потомство немногочисленное.

Основными методами селекции животных являются гибридизация и отбор. Различают те же методы скрещивания — близкородственное скрещивание, инбридинг, и неродственное — аутбридинг. Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии. Отбор у животных проводится по экстерьеру (определенным параметрам внешнего строения), т.к. именно он является критерием породы.

1. Внутрипородное разведение направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы. В племенных хозяйствах ведутся племенные книги, отражающие родословную, экстерьер и продуктивность животных за много поколений.

2. Межпородное скрещивание используют для создания новой породы. При этом часто проводят близкородственное скрещивание, родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, это помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами. Инбридинг сопровождается жестким постоянным отбором, обычно получают несколько линий, затем производят скрещивание разных линий.

Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней — украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами-производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены чистые линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, по выносливости — от украинских свиней.

3. Использование эффекта гетерозиса. Часто при межпородном скрещивании в первом поколении проявляется эффект гетерозиса, гетерозисные животные отличаются скороспелостью и повышенной мясной продуктивностью. Например, при скрещивании двух мясных пород кур получают гетерозисных бройлерных кур, при скрещивании беркширской и дюрокджерсейской пород свиней получают скороспелых свиней с большой массой и хорошим качеством мяса и сала.

4. Испытание по потомству проводят для подбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (молочность и жирномолочность быков, яйценоскость петухов). Для этого производителей-самцов скрещивают с несколькими самками, оценивают продуктивность и другие качества дочерей, сравнивая их с материнскими и со среднепородными.

5. Искусственное осеменение используют для получения потомства от лучших самцов производителей, тем более что половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота любое время.

6. С помощью гормональной суперовуляции и трансплантации у выдающихся коров можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других коров, эмбрионы так же хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.

7. Отдаленная гибридизация, межвидовое скрещивание, известно с древних времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом — мула, который отличается выносливостью и долгожительством. Но иногда гаметогенез у отдаленных гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары, могут пастись высоко в горах, а, как мериносы, дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного крупного рогатого скота с яками и зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид — бестер, хорька и норки — хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасем.

Селекция микроорганизмов. Биотехнология

Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Но и здесь есть свои особенности. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении. Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), но очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.

В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов. С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.

Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы. В настоящее время разработаны методы получения марганца, меди, хрома при разработке отвалов старых рудников с помощью бактерий, где обычные методы добычи экономически невыгодны.

Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

Генная инженерия

Методы основаны на выделении нужного гена из генома одного организма и введении его в геном другого организма. «Вырезании» генов проводят с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов — рестриктаз, затем ген вшивают в вектор — плазмиду, с помощью которого ген вводится в бактерию (рис. 342). Вшивание осуществляется с помощью другой группы ферментов — лигаз. Причем вектор должен содержать все необходимое для управления работой этого гена — промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор. Кроме того, вектор должен содержать маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток. Затем вектор вводится в бактерию, и на последнем этапе отбираются те бактерии, в которых введенные гены успешно работают.


Рис. 342. Образование рекомбинантных плазмид.

Излюбленный объект генных инженеров — кишечная палочка, бактерия, живущая в кишечнике человека. Именно с ее помощью получают гормон роста — соматотропин, гормон инсулин, который раньше получали из поджелудочных желез коров и свиней, белок интерферон, помогающий справиться с вирусной инфекцией.

Второй путь — синтез гена искусственным путем. Для этого используются иРНК, с помощью фермента обратная транскриптаза на иРНК синтезируется ДНК.

Методы хромосомной инженерии.

Одна группа методов основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков, или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую. На этом основаны методы получения замещенных и дополненных линий, с помощью которых в растениях собираются признаки, приближающие к созданию «идеального сорта».

Очень перспективен метод гаплоидов, основанный на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Например, выращивают из пыльцевых зерен кукурузы гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом, затем хромосомы удваивают и получают диплоидные (10 пар хромосом), полностью гомозиготные растения всего за 2 — 3 года вместо 6 — 8 летнего инбридинга. Сюда же можно отнести и получение полиплоидных растений в результате кратного увеличения хромосом.

Методы клеточной инженерии.

Выращивание клеточных культур. Метод связан с культивированием отдельных клеток в питательных средах, где они образуют клеточные культуры. Оказалось, что клетки растений и животных, помещенных в питательную среду, содержащую все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться. Клетки растений обладают еще и свойством тотипотентности, то есть при определенных условиях они способны сформировать полноценное растение. Это дает возможность с помощью клеточных культур получать ценные вещества. Например, культура клеток женьшеня нарабатывает биологически активные вещества. С другой стороны, можно размножить эти растения в пробирках, помещая клетки в определенные питательные среды. Так можно размножать редкие и ценные растения. Это позволяет создавать безвирусные сорта картофеля и других растений.

Гибридизация клеток. Например, разработана методика гибридизации протопластов соматических клеток. Удаляются клеточные оболочки и сливаются протопласты клеток организмов, относящихся к разным видам — картофеля и томата, яблони и вишни. Перспективно создание гибридом, при котором осуществляется гибридизация различных клеток. Например, лимфоциты, образующие антитела, гибридизируются с раковыми клетками. В результате гибридомы нарабатывают антитела, как лимфоциты, и «бессмертны», как раковые клетки. Следовательно, они обладают возможностью неограниченного размножения в культуре.

Клонирование. Интересен метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки. Таким способом возможно клонирование животных, получение генетических копий от одного организма. В настоящее время получены клонированные лягушки, получены первые результаты клонирования млекопитающих.

Создание химерных животных. Возможно слияние эмбрионов на ранних стадиях, таким способом были получены химерные мыши при слиянии эмбрионов белых и черных мышей, химерное животное овца-коза.

sbio.info

Конспект "Методы селекции растений и животных"

Задача селекции создание высокопродуктивных: ·        сортов культурных растений ·        пород домашних животных, которые удовлетворяют потребности человека пищевые        технические         эстетические

 Порода, сорт, штамм искусственно созданная в результате селекции популяция организмов. По-другому называют чистая линия.

Внутри этой группы организмы имеют одинаковые: ·        генофонд, ·        наследственно закреплённые внешние признаки и продуктивные свойства, ·        однотипную реакцию на влияние факторов внешней среды. ·        молочные породы КРС отличаются 1)величиной удоя 2) процентом жирности  3)содержанием белка в молоке. Эти ценные свойства проявляются лишь при хорошем содержании, кормлении и в определенных природных условиях. А масса КРС почти не меняется. ·        штаммы микроорганизмов синтезируют антибиотики, ферменты, витамины только при оптимальном составе питательной среды. ·        сорта и породы, созданные для одной географической зоны, не пригодны для разведения в других условиях, т. е. они районированы.   Селекция призвана обеспечить максимальное производство продуктов питания при минимальных затратах.                                 Методы селекции.               1.отбор     2. гибридизация        3. мутагенез Отбор. В древности искусственный отбор проводился бессознательно. Люди сохраняли потомство от лучших представителей и употребляли в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершенную породу или сорт. Методический (сознательный) отбор: человек  систематически отбирает представителей с определенными качествами и стремится к выведению нового сорта или породы. Два вида отбора: массовый и индивидуальный.    Массовый отбор проводят с растениями. При массовом отборе выделяют группу особей с желаемыми признаками. Потомство генетически неоднородно и дает расщепление признаков при размножении. Отбор приходится повторять.              (Пример,   пшеница ‒ толстый стебель, мелкие зёрна скрещивают с тонкий стебель большие зёрна)    При индивидуальном отборе (с животными и самоопыляемыми растениями, например, с рожью) выделяют единичные особи с ценными качествами и отдельно выращивают их потомство. При последующем самоопылении у растений или близкородственных скрещиваниях у животных выводят чистые линии – гомозиготные организмы, это ценный исходный материал для селекции.                                Гибридизация (скрещивание) Близкородственная гибридизация: переводит рецессивные гены в гомозиготное состояние. Скороспелость свиней – рецессивный признак, проявится только в гомозиготном состоянии. Но многократный инбридинг (близкородственное скрещивание) ведёт к резкому ослаблению или вырождению потомков.                       Неродственная гибридизация:

 объединяет в одном организме гены, ответственные за ценные признаки разных особей. Пшеница: толстый стебель, маленькие зёрна  и тонкий стебель, крупный 

Название неродственной гибридизации Внутривидовая ‒ (аутбридинг) скрещивание особей разных сортов или пород одного вида Отдалённая - скрещивание особей разных видов и родов
рецессивы полнее прикрыты доминантами; появление гомозиготных аллелей исключается; гетерозиготность повышена наследственность обогащается применяют методы преодоления нескрещиваемости
Что наблюдают у потомков эффект гетерозиса (гибридной силы) - мощные развитие, жизнеспособность организмы с хозяйственной ценностью из-за ярко выраженного гетерозиса
эффект гетерозиса со второго поколения затухает бесплодные, т.к. нарушение процессов гаметогенеза, нет гомологичных хромосом из-за биологической несовместимости хромосомных наборов разных видов отца и матери
·          высокоурожайные гибриды кукурузы, огурцов, сахарной свеклы и др. с-х растений, ·          гибридизация мясных пород кур гетерозисные цыплята — бройлеры ·          ценные бестеры — гибриды белуги и стерляди ·          пшеницы и пырея, ·          пшеницы и ржи – тритикале (морозо-, болезне‒ устойчив)

polseal.blogspot.com

Конспекты по генетике. Методы селекции животных и растений

 

Цель : познакомиться с разнообразными методами селекции, генетически обосновать эффективность их использования.

 

Задачи:

Образовательная – показать взаимосвязь и раскрыть специфику основных методов селекции – отбора и гибридизации и их форм, познакомить учащихся с генетическими процессами, лежащими в основе этих методов, выявить цели и сферу применения различных методов селекции. Познакомить учащихся с методикой вычисления коэффициента наследуемости, обосновать необходимость его применения в селекционной практике.

Воспитательная – показать применение знаний о генетических закономерностях наследования признаков и свойств в сельском хозяйстве, воспитывать бережное отношение к домашним животным и растениям, а также к продукции сельского хозяйства.

Развивающая – развивать умения работать с таблицами, графиками, обрабатывать результаты опытов, с помощью статистических методов, умения решать генетические задачи различных типов; развивать внимание, логическое мышление.

Методы обучения и методические приемы: рассказ с элементами беседы; приемы сравнения, обобщения, создание проблемной ситуации.

Дидактический материал и оборудование: таблицы – «методы селекции», « Кариотипы животных и растительных организмов», «Гетерозис у кукурузы», генетические коллекции модельных объектов, гербарии листьев, семян, плодов вычислительная техника.

 

 Ход занятия

Занятие целесообразно начать с восстановления знаний учащихся о движущих силах эволюции видов. Опираясь на знания из курса общей биологии, школьники называют отбор, наследственность, изменчивость и борьбу за существование. Затем педагог предлагает назвать движущие силы эволюции культурных форм. В ходе дискуссии по данному вопросу, учащиеся делают вывод, что эти же факторы лежат в основе создания новых сортов растений и пород домашних животных.

Обобщая ответы учащихся, преподаватель сообщает о том, что возникновение новых пород домашних животных и сортов культурных растений стало возможно вследствие существования у диких видов комбинативной наследственной изменчивости как результата полового размножения и отбора, применяемого человеком. Успех селекционной работы зависит главным образом от генетического разнообразия исходной группы растений или животных. Между тем генофонд существующих пород животных или сортов растений, естественно менее разнообразен по сравнению с генофондом дикого вида, поэтому при выведении новых сортов растений и пород животных очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков. Однако недостаточно найти организмы с ценными хозяйственными признаками, нужно еще закрепить эти признаки в потомстве и усилить их проявление, для чего необходимо использовать различные методы селекции.

Тема занятия: Методы селекции. Системы скрещиваний в селекции животных и растений

На этом занятии мы рассмотрим следующие вопросы:

  • Искусственный отбор и его формы.
  • Применение коэффициента наследуемости для оценки эффективности отбора.
  • Генетические основы межвидовой и внутривидовой гибридизации. Инбридинг и аутбридинг.

Изучение нового материала начинается с рассмотрения искусственного отбора, применяемого человеком с глубокой древности и до настоящего времени остающегося ведущим методом селекции. Учитель сообщает, что учение об искусственном отборе создал Ч. Дарвин. Ученый особо выделил две разновидности искусственного отбора, давно используемые селекционерами.

Это, во-первых, бессознательный отбор, проводимый для сохранения и преимущественного размножения особей с наилучшей совокупностью ценных качеств ( более конкретная цель при этой форме отбора не ставится ).

Во-вторых, методический отбор, направленный на выведение сорта или породы с максимальным выражением вполне определенных одного или немногих признаков.

Учитель сообщает, что и методический, и бессознательный отбор человек издревле производил по фенотипу – оставлял на племя наиболее крупных животных, имеющих высокую продуктивность. И просит учащихся ответить на вопрос – всегда ли отбор на племя наиболее крупных животных гарантирует получение более продуктивного потомства ?

Для ответа школьники используют знания о роли генотипа и среды в формировании фенотипа – формирование фенотипа зависит от среды, а изменения признаков под влиянием среды не наследуются. Учащиеся делают вывод о низкой эффективности отбора по фенотипу.

Затем учитель объясняет учащимся, что выделяются несколько форм отбора, имеющие разные цели и сферу применения – массовый и индивидуальный отбор. Массовый отбор, в свою очередь, также подразделяется на несколько типов – в селекционной практике различают отрицательный и положительный массовый отбор. При отрицательном массовом отборе селекционер выделяет семенные растения и устраняет от размножения особей с нежелательными признаками, а при положительном – сохраняются особи с нужными качествами, а в последующем все семена высеваются вместе.

Учитель предлагает определить достоинства и недостатки отрицательного массового отбора. В ходе дискуссии, учащиеся отмечают положительную сторону этого метода – быстроту работы. Однако браковка растений по фенотипу может сопровождаться ошибками – устранением от размножения особей с ценными генотипами, которые в данных условиях почему-либо не проявились. В то же время велика возможность сохранения особей с малоценными генотипами. Поэтому массовый отрицательный отбор малоэффективен, он не используется при создании нового сорта, а применяется для сохранения ценных свойств сорта, особенно сортов – популяций.

Затем учащиеся анализируют возможности массового положительного отбора, который проводится один раз (однократный) и в течение ряда лет (многократный). Благодаря отбору особей с нужными качествами происходит выделение большого числа чистых линий. Однако семена от всех линий смешиваются, и получается генетически разнородная популяция. Учитель просит дать характеристику сортов, полученных с использованием массового положительного отбора. Учащиеся приходят к выводу, что созданный подобным образом сорт представляет собой гетерогенную популяцию. С помощью массового отбора удается быстро улучшить сорт по нужным признакам, но устойчивость этих признаков невелика. Таким образом, сорта, полученные с использованием массового отбора, нестабильны, гетерогенны, легко изменяются за счет вытеснения одних линий другими.

Учитель сообщает, что в основе индивидуального отбора лежит разведение сорта от одной особи или родительской пары и просит учащихся дать генетическую характеристику сортов, полученных с помощью данного метода. Школьники отмечают, что таким путем можно получить множество чистых линий, которые выращиваются отдельно в течение ряда лет, сравниваются между собой и с лучшими сортами. Наилучшие линии могут вновь отбираться и из них формируются чистолинейные сорта. Учитель дополняет ответы учащихся рассказом о сортоиспытании чистолинейных сортов.

После рассмотрения всех форм искусственного отбора учитель предлагает учащимся сравнить их, а результаты оформить в виде таблицы.

 

Сравнительная характеристика типов и форм искусственного отбора.

Индивидуальный

Какие организмы подвергаются отбору

Механизм отбора

Сфера применения

 

Затем учитель выясняет, от каких факторов зависит эффективность отбора и заостряет внимание учащихся на различном характере реакции организма на воздействия окружающей среды. Так, цвет шерсти, содержание белка в зерне, жира в молоке практически не изменяются при изменении среды. Эти признаки имеют небольшой диапазон изменчивости, их формирование в большой степени зависит от генотипа. Совершенно другая картина наблюдается в отношении таких признаков, как масса и удойность коров, урожайность зерна, масса мяса у свиней и овец. Эти признаки в большей степени варьируют в различных условиях содержания, на их формирование большое влияние оказывает не только генотип, но и среда. Учитель ставит вопрос: нужно ли знать различия в наследовании этих признаков ? Школьники отвечают утвердительно.

Для оценки различий в наследовании хозяйственно-ценных признаков используют показатель наследуемости.

Наследуемость – это наследственно обусловленная компонента фенотипической вариабельности признака. Степень наследуемости представляет собой ту часть фенотипической вариабельности, которая обеспечивается генотипической неоднородностью популяции, подлежащей селекции. Отношение генотипической изменчивости к фенотипической определяется коэффициентом наследуемости ( h2 )

При вычислении коэффициента наследуемости за основу берется среднее квадратическое отклонение от средней арифметической. Это среднее квадратическое отклонение называют вариансой (σ2). Наблюдаемая варианса слагается из двух варианс: той, которая обусловлена генотипической изменчивостью σ2G и той, которая определяется действием факторов среды, так называемой паратипической вариансой σ2E.

Затем учитель предлагает решить несколько генетических задач и на основании полученных результатов сделать вывод о том, в каких случаях искусственный отбор по фенотипу наиболее эффективен.

  • В вегетативных сосудах урожай томатов одного сорта: 588,564, 589, 604, 579, 554, 488. У другого сорта: 759, 801, 739, 793, 702, 712, 741, 750. Рассчитайте основные биометрические показатели, а также коэффициент наследуемости. Сделайте вывод, какой сорт лучше по урожайности.
  • Отличаются ли по удоям и жирности молока две породы крупного рогатого скота, если особи одной породы имели процент жира 2,38±0,06 и удои 3784±64,0 кг, а особи другой породы – процент жира 4,97± 0,10 и удои 3720±46,0 кг ?

После решения данных задач учащиеся делают вывод, что если h2 равен 100%, то фенотипическое разнообразие отражает генотипическую гетерогенность; напротив, если h2 = 0, то фенотипическое разнообразие обусловлено не генотипическими особенностями данной популяции, а паратипическими факторами. Следовательно, чем выше показатель наследуемости признака, тем эффективнее отбор по фенотипу.

Далее учитель переходит к рассмотрению другого основополагающего метода селекции – гибридизации, и ставит перед учащимися вопрос: что является необходимой предпосылкой отбора ? Неэффективность отбора в чистых линиях, а также высокая его результативность в гетерогенных популяциях свидетельствуют о том, что отбор невозможен без значительного варьирования признаков и наследственной изменчивости.

Учитель спрашивает: как можно увеличить изменчивость особей данного сорта ? Из курса общей биологии учащимся известны формы изменчивости, среди которых мутационная и комбинативная занимают значительное место в селекции. Комбинативная изменчивость резко возрастает в результате гибридизации как метода селекции.

Следовательно, гибридизация позволяет увеличить размах изменчивости особей данного сорта. Кроме того, благодаря гибридизации увеличивается разнообразие особей в потомстве, появляется возможность соединить в одном организме признаки исходных форм, а путем подбора родительских пар и последующего отбора среди потомства можно добиться сочетания нужных признаков. Учитель сообщает, что с открытием законов наследования гибридизация получила теоретическое обоснование, селекционеры могут предсказать результаты скрещивания и ставит перед учащимися вопрос каким образом можно осуществить данный прогноз. Учащимся известно, что гибриды первого поколения гетерозиготны по исследуемым признакам, в потомстве доминирует один признак или проявляется промежуточное наследование, поэтому отбор среди особей этого поколения проводить нецелесообразно, лишь во втором поколении происходит расщепление, и можно использовать отбор. Кроме того, знания генетики помогают селекционеру правильно решить вопрос, в каком поколении целесообразно закладывать чистые линии, когда применять массовый, а когда индивидуальный отбор.

Учитель сообщает, что в зависимости от характера исходного материала и задач селекции при гибридизации применяют два основных типа скрещивания: между родственными (инбридинг ) и неродственными (аутбридинг ) особями.

 

Инбридинг

Рассмотрим инбридинг, как известно, организмы, подвергающиеся родственному скрещиванию, имеют много общих генов. Наиболее тесный инбридинг осуществляется в том случае, если скрещивают родных братьев и сестер, родителей и детей. К какому результату могут привести такие скрещивания ?

- При таких скрещиваниях многие гены переводятся в гомозиготное состояние, и как следствие даже рецессивные аллели могут получить фенотипическое проявление.

Для того чтобы выявить последствия данных процессов учитель предлагает учащимся решить следующую задачу:

Мыши генотипа уу – серые, Уу – желтые, УУ – гибнут на эмбриональной стадии. Каково будет потомство следующих родительских пар: желтый х серая; желтый х желтая? В каком скрещивании можно ожидать более многочисленного помета?

Ответ:

1) 1 Уу – желтая : 1 уу – серая,

2) 2 Уу - желтые : 1 уу – серая.

Помет будет более многочисленным в первом случае, т.к. нет гомозиготных форм – УУ, гибнущих на эмбриональной стадии.

После решения задачи учитель приводит другие примеры негативных последствий близкородственных скрещиваний у животных и растений, и вместе с учащимися делает следующий вывод: инбридинг во многих случаях ведет к понижению жизнеспособности, плодовитости, урожайности, уменьшению продолжительности жизни, появлению у животных различных врожденных уродств. Совокупность этих отрицательных признаков называется инбредной депрессией. Причина этого явления заключается в переходе в гомозиготное состояние мутантных генов, влияющих на указанные признаки.

 

Аутбридинг

Рассмотрим аутбридинг. При скрещивании неродственных особей гетерозиготность потомства повышается. По своим последствиям аутбридинг, в сущности, противоположен инбридингу. Одна из причин – переход в гетерозиготное состояние вредных мутантных генов. При скрещивании различных пород, сортов, видов гибриды первого поколения часто проявляют признаки гетерозиса или гибридной мощности, т.е. по жизнестойкости и плодовитости они превосходят лучшую из родительских пар. Что же происходит с хозяйственно ценными признаками в следующих поколениях ? Каковы генетические механизмы процесса? Для того чтобы ответить на эти вопросы решим следующую задачу:

Урожайность самоопыленных линий кукурузы, входящих в состав межлинейного гибрида составляет 15 ц/га и 13 ц/га, а урожай первого поколения этого гибрида равен 53 ц/га. Как наследуется признак урожайности? Определить насколько снизится урожай у этого гибрида после первого пересева семян F1.

Ответ:

Признак урожайности кукурузы наследуется по типу сверхдоминирования.

Урожайность растений F2 снизится на 19,5 ц/га. Таким образом, проявления гетерозиса, начиная со второго поколения, становятся менее выраженными и в следующих поколениях полностью затухают.

После рассмотрения данных систем скрещивания, для закрепления пройденного материала, учитель предлагает сравнить их и заполнить следующую таблицу:

Системы скрещиваний в селекции животных и растений.

Тип скрещивания

Генетические процессы

Для каких целей используется

 

Вопросы для закрепления знаний учащихся:

  1. В чем проявляется сходство и различие между естественным и искусственным отбором ?
  2. Обоснуйте эффективность отбора от генетической природы сорта, породы, чистой линии.
  3. Что такое показатель наследуемости и почему его важно учитывать при отборе ?
  4. С какой целью в селекционной работе проводят скрещивание ?

neobionika.ru

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.

Первые программы гибридного разведения были внедрены уже в конце XIX века в Италии, когда от фитофторы погибли все цитрусовые плантации. Примерно в это же время во Флориде сильные заморозки погубили практически весь урожай лимонов и апельсинов. В надежде защититься от дальнейших напастей, селекционеры прибегли к помощи гибридизации. Именно из этих экспериментов и получились «улучшенные» виды цитрусовых.

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.

Нектакотум «состоит» из равных частей нектарина, абрикоса и сливы.

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.

Ещё один пример межвидовой гибридизации, который широко применяется. Это гибрид пшеницы и ржи, названный «тритикале» является полиплоидом. То есть он имеет увеличенное число хромосом.

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.

Советский ботаник Пётр Миха́йлович Жуко́вский, говорил «что человек питается преимущественно продуктами полиплоидами. Многие из полиплоидов ─ важнейший источник сырья для промышленности.»

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.

 

videouroki.net

Селекция растений и животных. Открытый урок в 11-х классах

Разделы: Биология, Конкурс «Презентация к уроку»


Презентация к уроку

Загрузить презентацию (2 МБ)

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.


Цель:  продолжить у учащихся формирование знаний о селекции животных и растений.

Задачи:

  • Обучающие
    • продолжить формирование у учащихся знаний о селекции животных и растений.
    • познакомить учащихся с методами селекции  животных и растений.
    • продолжить формирование умений анализировать и делать выводы при устном развернутом ответе.
  • Развивающие:
    • способствовать развитию речи учащихся путем постановки вопроса, требующих развернутого и связного ответа.
    • создание условий для развития устной и письменной речи при индивидуальном устном и письменном опросе.
    • создать условия для развития произвольного внимания при объяснении нового материала
    • способствовать развитию наглядно-образного мышления при демонстрации презентации, наглядных материалов.
  • Воспитывающие:
    • создать условия для воспитания у учащихся правильной научной картины мира
    • способствовать воспитанию у учащихся ответственного отношения к труду, за результаты труда.
    • создать условия для воспитания у учащихся положительной мотивации к учению через обоснование необходимости изучаемого материала в повседневной жизни.

Демонстрационное оборудование: мультемедийный проектор, презентация PowerPoint, фотографии животных, распечатанные на бумаге формата А4 эпиграфы.

План урока:

I. Организационный момент
II. Этап проверки домашнего задания
III. Объяснение нового материала
IV. Закрепление полученных знаний
V. Домашнее задание
VI. Подведение итогов урока

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

– Здравствуйте ребята, сегодня на уроке нам нужно изучить очень объемный материал. Поэтому давайте максимально сконцентрируемся на уроке и будем работать быстро. Итак, давайте вспомним к изучению какой темы мы приступили на прошлом уроке? (Селекция)
– Сегодня на уроке мы с вами должны:
– повторить основные понятия темы «Селекция»;
­– углубить материал по данной теме;
– а также вы должны показать мне какие вы трудолюбивые, добрые и внимательные.
– Вы готовы это сделать? (Да)

II. Этап проверки домашнего задания

– Итак, скажите пожалуйста, какая основная задача селекции как науки? (Выведение новых  и совершенствование старых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов.)
– Хорошо. А скажите, какая наука является теоретической базой селекции? (Генетика)
– А теперь подумайте, почему именно генетические знания играют большую роль в развитии селекции? (Потому что основой успеха селекционной работы в значительной степени является генетическое разнообразие исходного материала. В своей работе селекционеры стараются использовать все многообразие диких и культурных растений.)
– Правильно. На необходимость использовать в селекции растений все видовое многообразие флоры нашей планеты указывал еще академик Николай Иванович Вавилов (слайд 2) – выдающийся генетик и селекционер. Именно Николаем Ивановичем были выделены 8 центров происхождения культурных центров растений. Давайте вспомним, какие это центры. Обратите внимание, на слайде перечислены культурные растения, такое же задание и на карточках на ваших столах.  Ваша задача записать на карточках  центры их происхождения. (Слайд 3, Приложение 2)

Учащиеся записывают в тетрадь центры происхождения растений.

– Время вышло. Поменяйтесь карточками. На след. Слайде красным цветом обозначены  правильные ответы. Отметьте знаком «+» правильные ответы, знаком «–» – неверные.  (Слайд 4)
– Кто сколько ошибок допустил?

Учащиеся называют количество ошибок.

– Для того чтобы дальше продолжать изучение темы нам нужно повторить основные термины. Мы будем с вами разгадывать кроссворд. У меня к вам просьба, не выкрикивайте ответы с места а поднимайте руки, если знаете правильный ответ т.к. самые активные получать за урок оценки.  (Слайды 5-12)

Вопросы:

По вертикали:

  • Так называется популяция растений искусственно созданная человеком? (Сорт)
  • Как называется метод при котором проводят различные скрещивания организмов? (Гибридизация)

По горизонтали:

  • В основе этого метода, который используется до сих пор лежит концепция разработанная еще Ч.Дарвиным.
  • Так называется популяция животных искусственно созданная человеком?
  • Так называется популяция микроорганизмов искусственно созданная человеком?

– Таким образом, какие 2 основных метода выделяют в селекции? (Отбор и гибридизация)
– Какие объекты изучают с помощью отбора и гибридизации? (Животных, растений, микроорганизмы)
– А вам известны методы селекции этих живых организмов? (Нет)
– Именно сегодня на уроке мы и познакомимся с особенностями селекции животных и растений, методами, применяемыми в их селекции, а о селекции микроорганизмов поговорим  на следующем уроке. (Слайд 13)
– Откройте тетради и запишите тему сегодняшнего урока – «Селекция животных и растений» (Слайд 14)

III. Объяснение нового материала

– Примитивная селекция растений возникла одновременно с земледелием. Начав возделывать растения, человек стал отбирать, сохранять и размножать лучшие из них. Многие культурные растения возделывались примерно за 10 тысяч лет до нашей эры.
Селекционеры создали прекрасные сорта культурных  растений. А какими методами они пользовались мы узнаем прочитав текст параграфа 65. У вас на столах распечатки со схемой такой же как на слайде. В схеме пропущено несколько методов селекции растений.  Ваша задача, используя текст параграфа 65 на страницах 246-252 заполнить недостающие графы в таблице и кроме того привести пример на каждый вид скрещивания растений. (Слайд 15, Приложение 3)
– Теперь проверим, что вы написали. Алена Иванова, прочитай пожалуйста, что получилось у тебя. (Алена читает). Правильно, вот что у вас должно получиться… (слайд  16)
– Итак, мы познакомились с основными методами селекции растений. Как вы думаете отличаются ли методы селекции растений от методов селекции животных? (Нет… )
– Методы селекции животных те же,что и методы селекции растений, но при их применении селекционерам приходится учитывать ряд особенностей, характерных для животных.
– Скажите пожалуйста какие это особенности?

  • Сельскохозяйственные животные размножаются только половым путем
  • Потомство, полученное от одной пары производителей невелико
  • Высока селекционная ценность каждой особи

(Слайд 17)
– Сельскохозяйственные животные размножаются только половым путем, в связи с этим при подборе селекционеру важно определить наследственные признаки, которые у производителей могут проявляться. Потомство, полученное от одной пары производителей невелико, поэтому возникает проблема максимально сохранить его. Следовательно, селекционная ценность каждой особи высока.
– Запишите пожалуйста в тетрадь основные особенности селекции животных, представленные  на слайде 18

  • Одомашнивание
  • Гибридизация
  • Отбор

– Одомашнивание началось более 10 тыс. лет назад. Его центры в основном совпадают с центрами многообразия и происхождения культурных растений. Одомашнивание способствовало резкому повышению уровня изменчивости у животных.
Гибридизация и  индивидуальный отбор являются основными методами в селекции животных. Массовый отбор практически не применяется из-за небольшого количества особей в потомстве.
В селекции животных применяют 2 вида гибридизации.

(Слайд 19)

Инбридинг – родственная гибридизация. Скрещивание между братьями и сестрами или между родителями и потомство ведет к гомозиготности и часто сопровождается ослаблением животных, уменьшению их устойчивости к неблагоприятным условиям, снижению плодовитости.  Тем не менее инбридинг применяют с целью закрепления в породе характерных хозяйственно ценных признаков.

Аутбридинг – неродственная гибридизация. Это скрещивание сопровождается строгим отбором, что позволяет усиливать и поддерживать ценные качества породы. 
Сочетание – родственной и неродственной гибридизации широко применяется селекционерами для выведения новых пород животных.
Важным направлением в селекции животных является направление гетерозиса. Особенно широко явление гетерозиса применяется например в птицеводстве, например при получении бройлерных цыплят.
О новых видах животных  мы узнаем б этом из доклада Красовской Анны.

Материал для виртуальной экскурсии

Сегодня мы попробуем провести «виртуальную» экскурсию среди  некотрых пород домашних животных, а  заодно и вспомним основные методы селекции животных.

1. Аутбридингом получены например, собаковолк

Собаки и волки скрещиваются довольно свободно. Волк – это пугливое животное с особенным поведение и развитым охотничьим инстинктом. Челюсти у него гораздо мощнее, чем у собаки. Поведение гибридов волка и собаки непредсказуемо.
Для того, чтобы  приручить животное, обязательно нужна дрессировка

2. Инбридингом получены:

Тигролев – это помесь самца тигра и самки льва. Они имеют склонность к карликовости и обычно по размерам меньше своих родителей. Самцы бесплодны, в то время как самки порой могут приносить потомство.

Лигр – это помесь самца льва и самки тигра. Они являются самыми крупными из семейства кошачьих в мире. Самцы бесплодны, в то время как самки порой могут приносить потомство.

Левопард – это результат скрещивание самца леопарда с самкой льва. Голова животного похожа на голову льва, в то время как остальное тело больше напоминает леопарда. По размерам левопарды крупнее обычных леопардов, они любят карабкаться по деревьям и плескаться в воде.

3. У домашних животных наблюдается явление гетерозиса: при межпородных или межвидовых скрещиваниях у гибридов первого поколения происходит особенно мощное развитие и повышение жизнеспособности. Классическим примером проявления гетерозиса является мул – гибрид кобылы и осла. Это сильное, выносливое животное, которое может использоваться в значительно более трудных условиях, чем родительские формы.

IV. Закрепление полученных знаний

Тестовые задания по теме «Селекция» (Приложение 1)

V.  Домашнее задание (Слайд 22)

1) Параграфы 65-66
2) Заполнить таблицу, используя текст параграфа 66

Ученые селекционеры и их достижения Методы используемые при получение необходимых признаков Сорта или породы полученные ученым 
     

– Таким образом, сегодня на уроке, повторили основные понятия темы «Селекция»,  познакомились с методами селекции растений и методами селекции животных
– Спасибо за урок, до свиданья. 

8.03.2011

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *