2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какие задачи решает селекция

Селекция

Селекция (лат. selectio — выбирать) — наука и отрасль практической деятельности, направленная на создание новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов, обладающих полезными для человека свойствами.

Этими полезными свойствами могут быть размер и форма плодов, урожайность, удойность у коров, устойчивость к факторам внешней среды (к засушливому климату, к морозу).

Основы селекции

В основе селекции лежит способность генотипа живых организмов к изменениям, что происходит главным образом за счет комбинативной и мутационной изменчивости. В процессе селекции происходит искусственный отбор организмов с полезными для человека свойствами и их размножение.

В результате множества последовательных скрещиваний, в конце концов, селекционерам удается достичь желаемой цели: вывести гибридов с нужными признаками.

Мутационная изменчивость существует благодаря мутациям — случайным ненаправленным изменениям генотипа. Благодаря мутациям, к примеру, возник безалкалоидный сорт люпина. И.В. Мичуриным на яблоне сорта Антоновка Могилевская были обнаружены необычайно крупные плоды, ветвь с которым послужила для появления нового сорта — Антоновки шестистограммовой. Эти плоды — результат произошедшей в естественных условиях мутации соматических клеток.

«Сколько ждать этой естественной мутации?» — спросите вы. Может один день, а может и 100, и 10000 лет — всем властвует случайность. На наш век может не выпасть удача, а мы такого допустить не можем! 🙂

Именно по этой причине в селекции растений часто используются искусственно вызванные мутации — авто- и аллополиплоидию.

Автополиплоидия

Автополиплоидия — кратное (4n,6n,8n) увеличение исходного набора хромосом, который характерен для особей вида.

Автополиплоидия возникает в результате обработки почек колхицином, который нарушает образование нитей веретена деления, и, соответственно, нарушает расхождение хромосом при митозе, в результате чего набор хромосом в клетке оказывается удвоенным. Таким способом получают полиплоиды — сорта растений, обладающие повышенной урожайностью.

Существуют различные тетраплоидные сорта свеклы, мака, кукурузы и других сельскохозяйственных культур, которые отличаются большими размерами плодов.

Аллополиплоидия

Аллополиплоидия (греч. állos — другой и polýploos — многократный) — соединение в клетках организма хромосомного набора от разных видов или родов, в результате которого образуется гибридная зигота.

Благодаря аллополиплоидии получают новые сорта растений. Наиболее известным примером является гибрид ржи и пшеницы — тритикале. Некоторые межвидовые гибриды табака обладают повышенной устойчивостью к возбудителям заболеваний мучнистой росы, табачной мозаики.

В рамках биотехнологии разработаны методы, с помощью которых стало возможным создание бактерий, синтезирующих полезные для человека белки, многие из которых используются как лекарства: аминокислоты, антибиотики, инсулин.

Скрещивание особей в селекции

Каждое скрещивание как сдача новых карт: может повезет, а может и нет. Вполне возможно, что особь унаследует полезные признаки от родителей и сможет передать их своим потомкам, всегда есть и шанс того, что появятся новые полезные для человека признаки, равно как и шанс, что ничего полезного из проводимого скрещивания не выйдет.

Возможны несколько вариантов скрещивания:

    Близкородственное скрещивание (инбридинг — от англ. in — внутри + breeding — разведение)

Близкородственное скрещивание в течение нескольких поколений приводит к переходу генов в гомозиготное состояние, вследствие чего потомство ослабевает и становится более подвержено наследственным заболеваниям.

Замечу, что под инбридингом подразумевают близкородственное скрещивание животных. Для самоопыления у растений существует иной термин — инцухт.

В селекции инбридинг применяют для выведения чистых линий (гомозиготных особей — aa, AA, bb, BB), которые используются, например, для анализирующего скрещивания. Инбридинг использовался при выведении абсолютно всех пород животных, и в настоящее время активно используется в питомниках для выведения нужных пород животных (кошек, собак и т.д.)

Аутбридинг заключается в скрещивании неродственных особей, которые могут принадлежать к одному сорту, породе, виду или роду. Аутбридинг ведет к явлению гетерозиса — получения гетерозисных форм, которые превосходят родительских особей по ряду признаков.

Гетерозис — явление увеличения жизнеспособности особей у гибридов, которые получены при скрещивании двух чистых линий. Такой эффект связан с переходом генов в гетерозиготное состояние, что повышает выживаемость организмов, плодовитость, и множество других полезных свойств.

Применение отдаленной гибридизации заключается в скрещивании особей, принадлежащих к разным родам и видам. Такие особи обладают крайне полезными для человека свойствами, но часто бесплодны (стерильны).

Известным примером отдаленной гибридизации является мул — гибрид осла (самца) и лошади (самки). Отличаются большой выносливостью и работоспособностью, живут до 40 лет, обладают хорошим иммунитетом к заболеваниям, не требовательны в корме и уходе.

Обратный пример: гибрид ослицы (самки) и жеребца (самца) — лошак. Встречаются гораздо реже по сравнению с мулом, так как обладают меньшей выносливостью и работоспособностью. В большинстве случаев бесплодны.

Отбор в селекции

Отбор в селекции осуществляет человек с единственной целью: размножить особей с нужными и полезными признаками, свойствами. Очевидно, что такой отбор называется искусственным, в противовес естественному отбору, главный критерий которого — приспособленность.

Отбор может осуществляться двумя способами:

    Массовый отбор

Отбор организмов исключительно на основе внешних данных (фенотипа). Основным критерием для человека служит проявление признака: размер плодов, цвет лепестков, цвет листьев и т.д. Этот вид отбора характеризуется массовостью и быстротой.

Читать еще:  Что делать если не любишь мужа

В результате массового отбора формируется группа особей, которые обладают нужными и полезными для человека признаками. В дальнейшем они подвергаются размножению.

Выборочный отбор и сохранение особей с ценными для человека признаками. В ходе индивидуального отбора оценивается не только фенотип, но и генотип, вследствие чего данный вид отбора занимает большее время, но оказывается более эффективен.

Индивидуальный отбор требует оценки потомства от выбранной особи в ряду поколений. Иногда подобный отбор применяют у самоопыляемых растений: пшеницы, ячменя — с целью получения чистых линий. Как было сказано ранее, чистые линии характеризуются гомозиготностью и являются исходным материалом для селекции.

©Беллевич Юрий Сергеевич

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

§ 64. Основные методы селекции и биотехнологии

Подробное решение параграф § 64 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014

1. Чем искусственный отбор отличается от естественного?

Ответ. Искусственный отбор осуществляется человеком и может быть двояким: сознательным (методическим) — в соответствии с поставленной целью, какую намечает себе селекционер, и бессознательным, когда человек не ставит перед собой Цели по выведению породы или сорта с заранее заданными свойствами, а просто устраняет менее ценные особи и оставляет на племя лучшие. Бессознательный отбор проводился человеком на протяжении многих тысячелетий: даже дикари во время голода оставляли на племя более полезных животных, а убивали менее ценных. В неблагоприятные периоды первобытный человек в первую очередь употреблял нележкие плоды или более мелкие семена и в этом случае также совершал отбор, но бессознательный. Во всех случаях такого отбора сохранились наиболее продуктивные формы животных и более урожайные сорта растений, хотя человек здесь выступал как слепой фактор отбора, каким может быть любой другой фактор среды.

Естественный отбор в отличие от искусственного осуществляется в самой природе и состоит в отборе в пределах вида наиболее приспособленных особей к условиям конкретной среды. Дарвин открыл известную общность в механизме искусственного и естественного отбора: при первой форме отбора в результаты воплощается сознательная или неосознанная воля человека, при второй — господствуют законы природы. В том и другом случае создаются новые формы, однако при искусственном отборе, несмотря на то что изменчивость затрагивает все органы и свойства животных и растений, полученные породы животных и сорта растений сохраняют признаки, полезные для человека, но не для самих организмов. Напротив, естественный отбор сохраняет особи, у которых изменения полезны для их собственного существования в данных условиях.

2. Какие виды гибридизации вам известны?

Ответ. Гибридизация — процесс образования или получения гибридов, в основе которого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке.

Может осуществляться в пределах одного вида (внутривидовая гибридизация) и между разными систематическими группами (отдалённая гибридизация, при которой происходит объединение разных геномов). Для первого поколения гибридов часто характерен гетерозис, выражающийся в лучшей приспособляемости, большей плодовитости и жизнеспособности организмов. При отдалённой гибридизации гибриды часто стерильны.

3. Какой процесс называется гаметогенезом?

Ответ. Процесс образования половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток) называется гаметогенезом.

4. Что такое мутагенез?

Ответ. Мутагенез — процесс возникновения наследственных изменений организма — мутации. Редкое появление среди нормальных организмов измененных особей было известно давно. Однако научное описание явлений мутагенез было сделано лишь в 1899 г. рус. ученым С. И. Коржинским и в 1900—1901 гг. гол. генетиком Г. де Фризом, который, в частности, ввел термины мутация (лат. изменение) и мутагенез. Способность мутировать присуща всем формам жизни на Земле и лежит в основе фундаментального свойства живого — изменчивости. Сущность мутаций состоит в изменении структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) , являющейся носителем генетической информации. Мутации приводят к возникновению нового признака или изменению (утрате) старого. Различают спонтанный (возникающий в естественных условиях без четко регистрируемых внешних воздействий) и индуцированный (в результате искусственных воздействий) мутагенез.

5. Что такое чистая линия?

Ответ. Чистая линия -потомство не дающее разнообразия по изучаемому признаку. (т.к. все особи генетически однородные и наследуемые признаки полностью передаются от родителей потомству). Чистая линия — генотипически однородное потомство, получаемое исходно от одной самоопыляющейся или самооплодотворяющейся особи с помощью отбора и дальнейшего самоопыления самооплодотворения . Термин введён в 1903 В. Иогансеном. Поскольку самоопыление самооплодотворение является инбридингом самой высокой степени, чистая линия представляет собой группу организмов гомозиготных по большинству генов.

Вопросы после § 64

1. Какие задачи решает селекция?

Ответ. В задачи селекции входит:

– повышение продуктивности сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов;

Читать еще:  Как поменять колесо на машине

– изучение разнообразия растений, животных и микроорганизмов, являющихся объектами селекционной работы;

– анализ закономерностей наследственной изменчивости при гибридизации и мутационном процессе;

– исследование роли среды в развитии признаков и свойств организмов;

– разработка систем искусственного отбора, способствующих усилению и закреплению полезных для человека признаков у организмов с различными типами размножения;

– создание устойчивых к заболеваниям и климатическим условиям сортов и пород;

– получение сортов, пород и штаммов, пригодных для механизированного промышленного выращивания, разведения и уборки.

2. Чем методический отбор отличается от бессознательного?

Ответ. Бессознательный отбор — наиболее ранняя форма селекционного процесса. Человек не ставил перед собой тогда цели улучшения своих одомашненных животных и введенных в культуру растений, но он стремился сохранить для размножения лучших животных и лучшие семена; менее ценные животные и растения использовались в пищуБессознательный отбор существует и ныне повсеместно в крестьянских хозяйствах. Важно отметить, что. здесь действует принцип сохранения лучших и устранения (элиминации) худших. При бессознательном отборе положительное его влияние сказывается довольно медленно.

Сознательный, или методический, отбор заключается в том,, что селекционер ставит перед собой цель вывести новую форму животных или растений, обладающую определенными, ценными для него признаками. Поставив перед собой ясную задачу, селекционер выбирает из исходного материала все лучшее, в котором намечаются, хотя бы в зачаточной степени: интересующие его признаки. Для отобранных экземпляров создаются соответствующие условия жизни и особый уход. Анализируются возможные, пути скрещивания. Затем, начиная уже с первого потомства, методически из поколения в поколение Ведется строгий отбор лучшего материала и браковка всего того, что не удовлетворяет предъявляемым требованиям.

Таким путем были созданы все многочисленные породы кур, собак, крупного рогатого скота, тонкорунных овец, высокомасличные сорта подсолнечника и т. д.

Таким образом, методический отбор всегда является творческим процессом, приводящим к образованию новых пород и сортов. Пользуясь этим методом, селекционер, как скульптор, лепит новые органические формы, по заранее продуманному проекту.

3. В чем отличие массового отбора от индивидуального?

Ответ. Различают два вида искусственного отбора: массовый и индивидуальный. При массовом отборе выделяют группу особей с желаемыми признаками. Потомство при таком отборе генетически неоднородно и поэтому дает расщепление признаков при размножении. В связи с этим отбор проводят в ряде поколений.

При индивидуальном отборе выделяют единичные особи с ценными качествами и отдельно выращивают их потомство. При последующем самоопылении у растений или близкородственных скрещиваниях у животных выводят чистые линии. Чистая линия – группа генетически однородных (гомозиготных) организмов, представляющих ценный исходный материал для селекции

4. Чем можно объяснить явление гетерозиса при неродственной гибридизации?

Ответ. Одним из путей увеличения разнообразия материала для селекции является гибридизация. Она бывает двух видов: близкородственная, позволяющая перевести рецессивные гены в гомозиготное состояние; неродственная, помогающая объединить в одном организме гены, ответственные за ценные признаки разных особей.

Неродственная гибридизация может быть внутривидовой – скрещивание особей разных сортов или пород одного вида и отдаленной – скрещивание особей разных видов и родов.

При гибридизации особей разных линий – аутбридинге (англ. out – вне и breeding – разведение) – удается получить гетерозиготные гибриды, превосходящие по своим качествам родительские формы. В этом случае проявляется эффект гетерозиса (греч. heteroiosis – изменение, превращение) – гибридной силы, основной причиной которого является отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии. Эффект гетерозиса широко применяют для получения высокоурожайных гибридов кукурузы, огурцов, сахарной свеклы и других культурных растений. В птицеводстве межлинейная гибридизация мясных пород кур дает возможность получить гетерозисных цыплят – бройлеров. Уже со второго поколения эффект гетерозиса угасает.

Гетерозис (гибридная мощность) – это повышение жизнеспособности и продуктивности гибридов по сравнению с родительскими формами. Гетерозис наблюдается при аутбридинге и отдалённой гибридизации. Этот эффект обусловлен возрастанием степени гетерозиготности потомков в сравнении с родительскими формами, из-за чего вредные рецессивные мутации не проявляются фенотипически.

5. Почему межвидовые гибриды, как правило, стерильны?

Ответ. Причина бесплодия отдаленных гибридов заключается в различии их хромосом. Каждая хромосома представлена только одним гомологом, в результате чего образование гомологичных пар (бивалентов) в мейозе становится невозможным. То есть мейотический фильтр, возникающий при отдаленной гибридизации, препятствует образованию нормальных половых клеток у особей и их половому размножению.

Хромосомы разного строения у межвидовых гибридов не способны конъюгировать. При нормальном течении мейоза гомологичные пары сближаются, частично обмениваются генами, после чего расцепляются и по нитям веретена деления расходятся к разным полюсам делящейся клетки. При скрещивании же отдаленных гибридов хромосомы, не имеющие пары, не расходятся к различным полюсам, а хаотично, произвольно попадают в формирующиеся гаметы. Такие половые клетки обычно нежизнеспособны.

6. Что такое биотехнология?

Ответ. Биотехнология – это промышленное использование биологических процессов и систем на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами. Биотехнология — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.

Читать еще:  Каковы признаки беременности

Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в XX—XXI веках, но термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и животных путем искусственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов.

До 1971 года термин «биотехнология» использовался, большей частью, в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. С 1970 года учёные используют термин в применении к лабораторным методам, таким, как использование рекомбинантной ДНК и культур клеток, выращиваемых in vitro.

Биотехнология основана на генетике, молекулярной биологии, биохимии, эмбриологии и клеточной биологии, а также прикладных дисциплинах — химической и информационной технологиях и робототехнике.

7. Почему методы клеточной и генной инженерии считаются перспективными в селекции и биотехнологии?

Ответ. Клеточная инженерия основана на культивировании отдельных клеток или тканей на искусственных питательных средах. Такие клеточные культуры используются для синтеза ценных веществ, производства незараженного посадочного материала, получения клеточных гибридов. Метод гибридизации клеток приобретает все большее значение в селекции. Оказалось, что если взять клетки разных органов и тканей или клетки разных организмов, объединить их с помощью специальных приемов, разработанных учеными, в одну, то образуется новая, гибридная клетка. Свойства этой гибридной клетки существенно отличаются от свойств родительских клеток. Таким путем можно получать клетки, выделяющие необходимые человеку лекарства.

Генная инженерия – это целенаправленный перенос нужных генов от одного вида живых организмов в другой, часто очень далеких по своему происхождению. Это, как считают ученые, перспективное направление, которое в недалеком будущем позволит человеку целенаправленно улучшать наследственные качества организмов, получать в неограниченном количестве ценные биологически активные вещества. В то же время многие ученые высказывают опасения, что неконтролируемые работы в области генной инженерии могут привести к созданию организмов, опасных для человека.

селекции и ее задачи

Этапы становления селекции. Отбор как основной метод селекции

Что такое селекция? Каково ее значение для народного хозяйства страны?

Термин селекция имеет два близких по смыслу значения:

1. Под селекцией понимают процесс создания новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов с выгодными для человека качествами и свойствами. В этом смысле селекция, как процесс, началась еще в доисторические времена, с того момента, когда людям удалось приручить первых диких животных и начать высаживать первые растения.

2. Селекция наука, занимающаяся разработкой теоретических основ и методов создания новых пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. В этом смысле селекция начала существовать сравнительно недавно, с середины XIX в. , так как теоретической базой селекции являются генетика и эволюционная теория.

Благодаря работе селекционеров многих поколений в разных странах мира человечеству удалось добиться больших успехов. В конце XX в. появился даже термин зеленая революция по отношению к высокопродуктивным сортам, созданным в результате селекции растений. Продуктивность этих растений превосходит результаты предыдущей селекционной работы в десятки и сотни раз. Использование некоторых из таких сортов зерновых (рис, пшеница) на территории Индии позволило решить проблему голода. Не стоит забывать, что значительная часть человечества (около 30%) до сих пор недоедает, т. е. питание не соответствует физиологическим потребностям организма. В связи с этим первоочередная задача селекционеров создание таких высокопродуктивных сортов растений и пород животных, которые смогли бы решить проблему голода без дополнительных затрат и нагрузки на окружающую среду. Ведь под агроценозы (сельскохозяйственные земли) и техногенные ландшафты (города, дороги, шахты, промышленные объекты) заняты уже огромные территории. Освоение природных ресурсов такими же темпами может привести к нарушению экологического равновесия и истощению природных ресурсов.

Создание высокопродуктивных штаммов микроорганизмов находит применение в фармакологии. Антибиотики пенициллинового ряда — результат деятельности штаммов плесневых грибов.

Совершенно фантастические перспективы открывает перед человечеством генная инженерия.

Искусственный отбор как основной метод селекции. Основным методом селекции был и остается искусственный отбор. Человек всегда предпочитал оставлять для разведения животных и растения, которые обладали лучшими качествами и свойствами. Долгое время этот процесс велся бессознательно, не методично, хотя еще в античные времена люди старались отбирать лучших из лучших и проводить скрещивания между ними. Такие манипуляции не всегда приводили к желаемым результатам. В селекции растений преобладал массовый отбор, т. е. на поле засевали лучшие семена, а из их потомков опять отбирались лучшие из лучших.
Настоящий большой шаг вперед удалось сделать, когда метод отбора дополнился методом подбора производителей. Метод анализа производительных качеств родителей по потомству был разработан династией французских селекционеров Вильморен.

Династия Вильморен потомственные селекционеры. Основоположник селекции Филипп Виктуар (17461804), его внук Луи (18161860), правнук Анри (18431899). Фирма «ВильморенАнри» ввела в культуру Франции свыше 450 сортов культурных растений.

Источники:

http://studarium.ru/article/143
http://resheba.me/gdz/biologija/10-klass/kamenskij/64
http://otvet.mail.ru/question/90614381

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector