Методы селекции растений, животных, микроорганизмов – биология

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 такжек 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.

Источник: https://videouroki.net/video/36-metody-selekcii-rastenij-zhivotnyh-i-mikroorganizmov.html

Методы селекции микроорганизмов. Особенности и значение для человека

Бактерии, актиномицеты, микоплазмы, простейшие и одноклеточные эукариоты – это микроорганизмы, которые человек сумел применить в промышленном производстве, сельскохозяйственной деятельности, медицине.

Насчитывается примерно 100 тыс. видов микроорганизмов и около сотни из них активно используются людьми. В конце прошлого столетия особенно активно стали заниматься изучением генома микроорганизмов и разработали ряд методов управления биохимическими процессами.

Селекция микроорганизмов

Для эффективного производства необходимы такие качества микроорганизмов как:

Быстрый рост;
недорогие условия для размножения и жизнедеятельности бактерий;
недопустимость заражения людей мутированными микроорганизмами.

Основная задача селекционеров выводить новые штаммы, с точно установленными характеристиками и способствовать их внедрению в производство.

Биотехнология — наука, изучающая применение живых организмов и их биологических свойств, для выработки новых, полезных веществ используемых человеком. Бактерии, простейшие, грибы, клетки растений и животных являются основными объектами изучения биотехнологии.

Чем селекция микроорганизмов отличается от селекции растений и животных?

Для работы есть обилие исходного материала — за короткий промежуток времени на питательной среде вырастают миллионы колоний бактерий;
мутационные изменения можно увидеть уже в первом поколении, так как набор хромосом клеток простейших одинарный, что делает селекцию эффективней;
структура генома бактерий проще, чем у растительных и животных клеток. Поэтому не так трудно отрегулировать действие генов друг на друга.

Учитывая характеристики и особенности селекции микроорганизмов, были разработаны особые методы их исследований. Селекционеры используют такие методы селекции: генетическую инженерию, искусственный мутагенез и отбор.

Методы селекции микроорганизмов

Генетическая инженерия

Генетическая инженерия — метод, который дает возможность внедрять необходимый наследственный материал, полученный из клетки одного организма, в геном другого. Образованные таким путем микроорганизмы называются трансформированными.

В генной инженерии чаще всего используется Escherichia coli, бактерия, обитающая в кишечном тракте человека. Благодаря ей продуцируется гормон роста — соматотропин, инсулин, который прежде можно было получить только из клеток поджелудочных желез домашних животных, интерферон, используемый для лечения вирусных заболеваний.

Процесс получения трансформированных микроорганизмов делится на ряд последовательных стадий.

Генетическая инженерия

Стадии получения трансформированных микроорганизмов

Поиск нужных генов и вырезание их из генома. Это возможно благодаря действию специфичных ферментов — рестриктаз.

Образование субстрата — особой конструкции, в ее составе необходимая закодированная характеристика будет встроена в геном другой клетки. Для формирования субстрата используют двухцепочечные кольцевые молекулы (плазмиды).

Ген встраивают в плазмиду под действием ферментов, которые осуществляют лигирование – соединение двух молекул.

Генетическая конструкция состоит из определенных частей — это промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор, которые нужны для контроля генов.

В структуре новообразованной конструкции находятся также маркерные гены, которые обеспечивают проявление новых характеристик, отличающих ее от первичных клеток.

Трансформация — введение новой генетической информации в геном микроорганизма.

Скрининг — сортировка бактерий, выбор организмов с успешно внедренными характеристиками.

Дальнейшее размножение полученных бактерий.

Искусственный мутагенез

Для получения желаемых мутаций на микроорганизмы воздействуют рентгеновскими лучами, ультрафиолетом, химическими соединениями, что повышает скорость мутирования и его эффективность.

Искусственный отбор

Проводят отбор штаммов с высокой синтезирующей активностью.

Перед отбором производительных штаммов, селекционер длительное время работает с первоначальным геномом клеток. Используются разные методы перестройки генома: конъюгация, трансдукция, трансформация.

Конъюгация – перенос части генетического материала при непосредственном контакте двух бактериальных клеток, дала возможность создать штамм, который может утилизировать углеводороды нефти.

Амплификация — умножение числа копий необходимого гена. Благодаря амплификации многократно удалось повысить синтез антибиотиков.

Стимуляция мутаций — необходимый этап в селекции. Изменения генома микроорганизмов возникают не так часто как в клетках растений и животных. Но возможность выделения этой мутации у бактерий гораздо выше, чем у других организмов, потому что получить миллиарды колоний микроорганизмов можно легко и быстро.

Отбор по производительности (например, бактерий синтезирующих антибиотики) происходит по степени влияния трансформированного штамма бактерии на рост и размножение болезнетворного микроорганизма.

Их селят на питательную среду и определяют активность штамма по диаметру очага, где рост патологических бактерий замедлен или отсутствует.

Для дальнейшей работы используют самые продуктивные виды бактерий.

Так традиционные методы селекции микроорганизмов (мутагенез и искусственный отбор) дали возможность при селекции грибов Penicillium, ускорить синтез антибиотика пенициллина в тысячи раз соотносительно с первоначальным штаммом.

Значение и роль в биологии селекции микроорганизмов

Широко применяются в медицинской промышленности для изготовления лекарственных средств – антибиотиков, незаменимых при лечении бактериальных заболеваний. Необходимы для синтеза ферментов, витаминов, аминокислот.

Для производства продуктов питания применяются дрожжевые грибки, с помощью селекции выделяют виды, которые наиболее быстро вызывают брожение теста и повышают качество продукции.

Примером селекции микроорганизмов также служит использование новых штаммов для изготовления молочнокислых продуктов, виноделия.

В сельском хозяйстве для получения силоса или для защиты растений также используют трансформированные микроорганизмы.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (1

Источник: https://animals-world.ru/selekciya-mikroorganizmov/

Методы селекции растений и животных. Селекция микроорганизмов. МОУ Баженовская средняя общеобразовательная школа. Выполнила: Кормина Ирина ученица 10 класса. – презентация

1 Методы селекции растений и животных. Селекция микроорганизмов. МОУ Баженовская средняя общеобразовательная школа. Выполнила: Кормина Ирина ученица 10 класса<\p>

2<\p>

3 СЕЛЕКЦИЯ (от лат. selectio выбор, отбор), наука, разрабатывающая методы создания сортов и гибридов сельскохозяйственных растений и пород животных с нужными человеку признаками. Отрасль сельскохозяйственного производства, занимающаяся выведением сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, пород животных. Основные направления селекции: растений на урожайность или животных на продуктивность; на качество продукции; растений на зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям, приспособленность к высоким дозам удобрений и др. приемам интенсивных технологий; животных на плодовитость и др. Методы селекции: отбор, гибридизация, мутагенез.<\p>

4 СОРТ РАСТЕНИЙ, совокупность растений, созданных в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству морфологическими, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами; низшая классификационная единица культурных растений. Сорта растений местные (созданы народной селекцией) и селекционные (научно-исследовательскими и селекционными учреждениями). ПОРОДА ЖИВОТНЫХ, целостная консолидированная (устойчивая) группа сельскохозяйственных животных одного вида, имеющих общее происхождение и отличающихся специфическими экстерьерно-конституциональными и полезными хозяйственными свойствами, передающимися по наследству.<\p>

5 МетодыУ растенийУ животных Гибридизация неродственная (аутбридинг) родственная (инбридинг) Внутривидовое, межвидовое скрещивание, ведущее к гетерозису, для получения гетерозиготных популяций с высокой продуктивностью (повышенная жизнеспособность и мощное развитие). Скрещивание отдалённых пород для получения гетерозиготных популяций, потомство чаще всего бесплодно (овцебык и др.) Самоопыление у перекрёстноопыляющихся растений путём искусственного создания чистых линий (томат с томатом). Скрещивание между близкими родственниками для получения гомозиготных популяций с желательными признаками (овцу с овцой). Отбор массовый индивидуальный Применяется к перекрёстноопыляющимся растениям, сохраняют растения только с нужными качествами. Не применяется вообще. Применяется для самоопыления растений, выделяются чистые линии (гомозиготных организмов). Жёсткий индивидуальный отбор по хозяйственно-ценным признакам, выносливости. Экспериментал ьное получение полиплоидност и Экспериментал ьное получение полиплоидност и. Применяется для получения полиплоидных форм. Не применяется вообще. Экспериментал ьный мутагенез. Применяется для получения исходного материала для селекции высших растений (картошка, которую не ест колорадский жук). Не применяется. Генетическая инженерия. Новые молекулы генов, в микробиологии для получения лекарственных препаратов. Не применяется.<\p>

6<\p>

7 МИКРООРГАНИЗМЫ (микробы), мельчайшие, преимущественно одноклеточные, организмы, видимые только в микроскоп: бактерии, микроскопические грибы и водоросли, простейшие. Иногда к микроорганизмам относят вирусы. Характеризуются огромным разнообразием видов, способных существовать в различных условиях (горячие источники, дно океана, снега гор и т. д.). Играют большую роль в круговороте веществ в природе. Используются в пищевой и микробиологической промышленности (виноделие, хлебопечение, производство антибиотиков, витаминов, аминокислот, белка и др.), генной инженерии. Патогенные микроорганизмы вызывают болезни растений, животных и человека.<\p>

8<\p>

9<\p>

10 БИОТЕХНОЛОГИЯ, использование живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве. Развивается микробиологический синтез ферментов, витаминов, аминокислот, антибиотиков и т. п. Перспективно промышленное получение других биологически активных веществ (гормональных препаратов, соединений, стимулирующих иммунитет, и т. п.) с помощью методов генетической инженерии и культуры животных и растительных клеток.<\p>

11 Дальнейший прогресс человечества во многом связан с развитием биотехнологии. Вместе с тем необходимо учитывать, что неконтролируемое распространение генно-инженерных живых организмов и продуктов может нарушить биологический баланс в природе и представлять угрозу здоровью человека.<\p>

Источник: http://www.myshared.ru/slide/456610/

Селекция микроорганизмов

К микроорганизмам относятся прокариоты – бактерии, а также одноклеточные растения и животные – водоросли и простейшие. Эти живые существа играют важную роль в жизни человека и вовлечены в промышленность.

Возникла отдельная отрасль – селекция микроорганизмов, помогающая создавать химические вещества, медикаменты, продукты питания.

Селекция одноклеточных организмов происходит несколько иначе, чем селекция многоклеточных растений и животных.

Главная цель – добиться высокой производительности от одной клетки. Микроорганизмы синтезируют аминокислоты, белки, липиды, витамины, нуклеиновые кислоты, ферменты, пигменты, специфические органические вещества и т.д.

«Дикие» штаммы, как правило, менее активны и производительны, поэтому человечество научилось стимулировать жизнедеятельность одноклеточных организмов.

Кратко о селекции микроорганизмов и её отличительных чертах:

неограниченное количество начального материала для работы – за несколько дней в питательной среде можно вырастить миллионы бактерий;
одноклеточные организмы содержат гаплоидный набор хромосом, поэтому легче выявить мутации уже в первом поколении;
геном бактерий более простой, чем многоклеточных организмов, что позволяет более эффективно регулировать взаимодействие генов.

Человечество научилось из 100 тысяч известных использовать несколько сотен видов микроорганизмов. Число «полезных» одноклеточных растёт с каждым годом.

Рис. 1. Колония бактерий в чашке Петри.

Основные методы селекции микроорганизмов представлены в таблице.

Метод	Особенности	Примеры
Искусственный отбор	Выборка наиболее производительных и неприхотливых образцов микроорганизмов и культивирование их в искусственной среде	Производство антибиотиков
Искусственный мутагенез	Внешнее воздействие на жизнедеятельность микроорганизмов. Применение ультрафиолета, радиации, химических веществ для получения необходимой мутации	Получение пекарских дрожжей
Генная инженерия	Выделение необходимых генов и внедрение их в другие организмы, преобразование, «редактирование» ДНК и РНК, создание генетически модифицированных организмов	Производство инсулина, ферментов

Генная инженерия является методом быстро развивающейся биотехнологии. Эта дисциплина изучает и практикует возможности использования живых организмов для получения необходимых человеку продуктов.

Рис. 2. Искусственный мутагенез.

Человечество начало активно «приручать» микроорганизмы в начале ХХ века, когда стали появляться первые вакцины и антибиотики. Однако ещё в древние времена люди умели готовить пиво, вино, сыр, несознательно используя микроорганизмы. Современные технологии помогают извлекать из маленьких существ максимально большую пользу.

Несколько примеров, какое значение имеет селекция микроорганизмов в современной промышленности:

получение ферментов, используемых в промышленности, например, амилаза входит в состав стиральных порошков, улучшает качества муки, ускоряет процессы брожения;
получение незаменимых аминокислот;
производство антибиотиков;
получение дополнительных источников энергии – этанола, водорода, газа;
изготовление хлебобулочных изделий (выращивание дрожжей);
производство спирта и алкогольной продукции;
изготовление кисломолочных продуктов;
выращивание металлов из бедных руд;
очистка сточных вод.

Рис. 3. Антибиотики.

Из доклада для 9 класса узнали о способах и значении селекции микроорганизмов. Работать с микроорганизмами намного проще, чем с многоклеточными организмами, т.к. достаточно небольшого количества начального материала, чтобы получить миллионы клеток.

Селекция одноклеточных организмов не требует больших затрат на пищу и обширных территорий. Селекцию проводят искусственным отбором и мутагенезом, а также с применением генной инженерии.

«Культурные» одноклеточные организмы производят в большом количестве необходимые человечеству вещества – гормоны, ферменты, аминокислоты.

Будь в числе первых на доске почета

Источник: https://obrazovaka.ru/biologiya/selekciya-mikroorganizmov-kratko-9-klass.html

Презентация на тему “Методы селекции животных и микроорганизмов”

Скачать презентацию (0.86 Мб)
22 загрузки
3.0 оценка

ВКонтакте

Одноклассники

Facebook

Твиттер

Телеграм

Ваша оценка презентации

Оцените презентацию по шкале от 1 до 5 баллов

Презентация для школьников на тему “Методы селекции животных и микроорганизмов” по Биологии. pptCloud.ru — удобный каталог с возможностью скачать powerpoint презентацию бесплатно.

Форматpptx (powerpoint)
Количество слайдов15
Словабиология селекция животные микроорганизмы
КонспектОтсутствует

Слайд 2У высших животных только половой способ размножения; Более медленные темпы развития; Небольшое число потомков; Наличие нервной системы; Позднее наступление половой зрелости; Отсутствует самооплодотворение
Слайд 3Отбор – индивидуальный по фенотипу, для этого изучают: 1)Экстерьер – совокупность наружных форм животных, их телосложение; 2)Продуктивность родителей предшествующих поколений – учитывают родословные в племенных хозяйствах по племенным книгам
Слайд 41)Неродственная внутривидовая (аутобридинг) – между особями разных пород (проявляется гетерозис – бройлерные цыплята: достигают вес 1,4кг за 8 недель) Тонкорунная овца – меринос Архар – в высокогорных районах Архаромеринос – шерсть хорошего качества, высокогорные районы
Слайд 6Неродственная межвидовая отдаленная (аутобридинг) – гибриды бесплодны, но хорошо выражен гетерозис мул кобылица осел
Слайд 7Ослица Жеребец лошак Нар (плодовит)
Слайд 8Белуга Стерлядь Як
Слайд 9Близкородственное (инбридинг)– для получения чистых линий, закрепления хозяйственно-ценных признаков. Но может привести к депрессии– ослаблению животных.
Слайд 11Искусственное осеменение – введение в половые пути самки спермы высокопродуктивных самцов; Полиэмбрионию – образование нескольких зародышей из одной зиготы ценных пород крс с последующим их введением для вынашивания в матку беспородных животных; Клеточное клонирование – гаплоидные ядра яйцеклеток ценных племенных животных замещаются диплоидными из соматических клеток. Такие зиготы имплантируются в матку животных-воспитательниц.
Слайд 12Синтез пищевых добавок и питательных веществ; Синтез бав – ферментов, витаминов; Производство лекарств – антибиотиков; Производство кормов для животных
Слайд 13Имеют микроскопические размеры; Характерна большая скорость размножения и роста; При неблагоприятных условиях переходят в анабиоз (спорообразование); Содержат небольшое число генов
Слайд 14Объясните данные понятия используя учебник на стр. 333 – 335
Слайд 15Маркова Лайма Валдисовна, учитель химии и биологии Усть-Язьвинской МСОШ Красновишерского района Пермского края

Посмотреть все слайды

Источник: https://pptcloud.ru/biologiya/metody-selektsii-zhivotnyh-i-mikroorganizmov

Тема: «Основные методы селекции микроорганизмов»

Задачи:

Дать характеристику основным методам селекции микроорганизмов

Традиционная селекция микроорганизмов

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.

Традиционная селекция микроорганизмов

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.

Генная инженерия

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 основана на выделении нужного гена из генома одного организма и введении его в геном другого организма.

Генная инженерия

«Вырезании» генов проводят с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов — рестриктаз , затем ген “вшивают” в вектор — плазмиду , с помощью которого ген вводится в бактерию.

“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.

Генная инженерия

Затем вектор вводится в бактерию, и на последнем этапе отбираются те бактерии, в которых введенные гены успешно работают.

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.

Генная инженерия

Бактерия Bacillus thuringiensis вырабатывает эндотоксин , разрушающий желудок насекомых и совершенно безвреден для млекопитающих. Из бактерии выделили этот ген и ввели его в в плазмиду почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens . Этой бактерией были заражены кусочки растительной ткани, выращиваемой на питательной среде.

Генная инженерия

Через некоторое время плазмиды, несущие ген белка-токсина, внедрились в растительные клетки и ген встроился в ДНК растений. Затем из этих кусочков вырастили полноценные растения. Гусеницы насекомых вредителей погибали на этом растении. Описанным путем к настоящему времени получили формы картофеля, томатов, табака, рапса, устойчивые к разнообразным вредителям.

Что изображено на рисунке?

Селекция микроорганизмов

Молекулярные биологи передали винограду ген морозоустойчивости от дикорастущего родственника капусты брокколи. Получение морозостойкого сорта заняло всего год (вместо 30 лет).

Трансгенные растения выращивают во многих странах мира. На первом месте по размеру площадей под трансгенными растениями находятся США, Аргентина и Китай.

Больше всего земли занимают трансгенные соя, кукуруза, хлопок, рапс и картофель.

Генная инженерия

Перенос новых генов в геном животных возможен с помощью микроинъекции ДНК в ядро яйцеклетки. Так получили трансгенную гигантскую мышь, которой ввели ген гормона роста крысы.

Хромосомная инженерия

Методы хромосомной инженерии.

Эффективно используются в селекции растений.

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.

Метод дополненных линий

Метод замещенных линий

Методы хромосомной инженерии

Метод гаплоидов

Получение полиплоидов

Клеточная инженерия

Методы клеточной инженерии связаны 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.

Клеточная инженерия

Продолжается работа по гибридизации клеток, получение гибридом. 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 лимфоцитов, образующие антитела, с раковыми клетками. В результате гибридомы нарабатывают антитела, как лимфоциты, и «бессмертны», как раковые клетки.

Клеточная инженерия

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.

Клеточная инженерия

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

Использование клеточных культур

Получение гибридом

Методы клеточной инженерии

Клонирование

Слияние эмбрионов, получение химер

Повторение. Основные термины темы:

Традиционная селекция основана на ….
Генная инженерия основана на ….
Ферменты для вырезания и вшивания генов называются ….
Вектор – это ….
Трансгенные организмы – это организмы ….
Бактерия Bacillus thuringiensis вырабатывает ….
Трансгенную гигантскую мышь получили ….
Замещенные и дополненные линии – это ….
Полиплоидные растения – это ….
Тотипотентность – это ….
Гибридизация клеток дает возможность ….
Клонирование – это ….
Химерных животных можно получить при ….

Поясните рисунок:

Поясните рисунки:

Источник: https://multiurok.ru/files/tiema-osnovnyie-mietody-sieliektsii-mikroorghanizmov.html

Методы селекции растений, животных, микроорганизмов

Как вы понимаете утверждение Н. И. Вавилова: «Селекция представляет собой эволюцию, направляемую волей человека»?

Методы селекции растений. Основными методами современной селекции являются искусственный отбор, гибридизация и мутагенез. В последнее время в селекции применяются методы генетики и молекулярной биологии.

В селекции растений наиболее широко используется искусственный отбор – массовый и индивидуальный. Массовый отбор может быть эффективен в том случае, если отбираются качественные, просто наследуемые и легко определяемые признаки. Массовый отбор обычно проводят среди перекрестноопыляемых растений.

При этом селекционеры отбирают растения по фенотипу с интересующими их признаками. От этих растений вновь получают потомство, а из этого потомства опять отбирают растения с лучшими признаками. Как правило, такая процедура проводится многократно в целом ряду следующих друг за другом поколений.

Недостаток массового отбора заключается в том, что селекционер не всегда может определить лучший генотип по фенотипу.

При отборе особей по количественным, сложно наследуемым признакам более аффективен индивидуальный отбор.

Индивидуальный отбор основан на выделении единичных особей с нужными признаками и получении от них потомства. Этот вид отбора позволяет точно оценить генотип благодаря анализу наследования признаков у потомства.

Индивидуальный отбор применяют по отношению к самоопыляемым растениям (сорта пшеницы, ячменя, гороха и др.).

В селекции растений часто используют метод гибридизации. Разные ее варианты представляют отдаленную и внутривидовую гибридизацию.

При отдаленной гибридизации скрещиваются растения равных видов или родов, в результате чего получают гибриды.

В качестве примеров межродовых гибридов растений можно наавать гибрид пшеницы и ржи (тритикале), пшенично-пырейный гибрид, гибрид смородины и крыжовника (йошта), гибрид брюквы и кормовой капусты (куузика), гибриды озимой ржи и житняка, травянистого и древовидного томатов и др. (рис. 75).

Рис. 75. Отдаленная гибридизация – метод получения межродовых и межвидовых гибридов
В случае внутривидовой гибридизации скрещиваются разные формы, линии, сорта в пределах вида. В качестве примера межсортового скрещивания можно назвать работы И. В. Мичурина по созданию сортов яблони бельфлер-китайки.

При межлинейном скрещивании вначале самоопылением перекрестноопыляемых растений получают гомозиготные (чистые) линии, а затем скрещивают разные линии между собой, при этом большинство генов переводится в гетерозиготное состояние.

Скрещивание между собой чистых доминантных и рецессивных гомозиготных линий часто приводит к резкому подъему урожайности растений. Причина этого состоит в так называемом эффекте гетерозиса (от греч.

heteroiosis – изменение, превращение), или «гибридной силе»: ускорении роста, повышении жизнестойкости гибридов первого поколения, у которых большинство генов находится в гетерозиготном состоянии.

Межлинейная гибридизация, хотя и дорогостоящий, и трудоемкий метод, позволяет создать высокоурожайные сорта растений, полностью окупающие затраты на их получение. В производственных посевах используют только семена гибридов первого поколения, так как в последующих поколениях эффект гетерозиса снижается.

По-видимому, это происходит вследствие снижения числа гетерозиготных организмов и повышения доли гомозигот.

В селекции растений широко используется полиплоидия, которая выражается в кратном увеличении набора хромосом. Получение полиплоидов в эксперименте тесно связано с искусственным мутагенезом. Искусственный мутагенез как метод селекции растений основан на применении физических и химических мутагенов для получения форм растений с выраженными мутациями. Такие формы в дальнейшем используются для гибридизации или отбора.

Методы селекции животных. Для животных характерно половое размножение и немногочисленное потомство. Выведение новой породы – процесс длительный, требующий больших материальных затрат.

Именно в селекции животных особое значение имеет подбор исходных форм, т. е. подбор производителей (родительских пар).

С этой целью определяют качество производителя по потомству, по экстерьеру (совокупности фенотипических признаков) и родословным.

Особенности организма животных не позволяют применять такие методы селекции, как полиплоидия и искусственный мутагенез. Поэтому в селекционной работе с животными используют в основном отдаленную и внутривидовую гибридизацию и индивидуальный отбор.

Отдаленная гибридизация в селекции животных применяется значительно реже, чем в селекции растений. Так же как у растений, межвидовые и межродовые гибриды животных бесплодны. Иногда бесплодны особи только одного пола. Например, у гибридов высокогорного быка яка и рогатого скота бесплодны самцы, а самки плодовиты.

Потомство, хотя н бесплодно, в ряде случаев обладает большой хозяйственной ценностью благодаря проявлению у него эффекта гетерозиса. Примером может служить используемый человеком с глубокой древности мул – гибрид осла и кобылицы. Мулы обладают большой физической силой и выносливостью, а продолжительность их жизни значительно выше, чем у родительских видов.

Отдаленные гибриды представляют собой также лошак – гибрид ослицы и коня (он меньше мула ростом, строптив); архаромеринос – гибрид архара (горного барана) и мериноса (тонкорунной овцы); бестер – гибрид стерляди и белуги; нар – гибрид одногорбого и двугорбого верблюда; ханарик – гибрид хорька и норки.

В природе встречаются гибриды зебры и лошади, бизона и зубра, тетерева и куропатки (межняк), зайца-русака и зайца-беляка (тумак), соболя и лисицы (кидус), а также тигра и льва, волка и собаки.

Методы селекции микроорганизмов. К основным методам селекции микроорганизмов относятся искусственный мутагенез и отбор. Используя мутагены, получают разнообразные мутации, тем самым повышая интенсивность наследственной изменчивости микроорганизмов в десятки и сотни раз, а затем отбирают лучшие штаммы.

Высокая скорость размножения и чрезвычайно развитые механизмы адаптации микроорганизмов облегчают селекционную работу. Например, трудами ученых всего за 30 лет продуктивность плесневого гриба пеницилла увеличена в 10 тыс. раз, в то время как содержание сахара в сахарной свекле удалось повысить только в 3 раза (за 150 лет напряженной селекционной работы).

Высокопродуктивные штаммы микроорганизмов используют в целях повышения эффективности биотехнологических процессов.

Современные направления развития селекции. В настоящее время в России возделывается более 3 тыс. сортов и гибридов различных полевых культур, ценных по качеству, высокоурожайных и приспособленных к местным почвенно-клнматическим условиям.

Главное направление селекции всех сельскохозяйственных культур – выведение сортов и гибридов, отличающихся высокой урожайностью и устойчивостью к болезням и вредителям, способностью противостоять резким колебаниям погодных условий. Интенсивно ведутся работы в направлении повышения продуктивности зерновых культур, создания неполегающих сортов зерновых и бобовых растений.

Актуальна проблема введения в культуру растений, устойчивых к засолению почв, обеспечивающих высокие урожаи при орошении почв соленой водой.

Важнейшая особенность современных программ селекции – создание экологически чистой продукции, употребление которой безвредно для здоровья человека. К сожалению, отмечается недостаточная устойчивость возделываемых культур и сортов ко многим заболеваниям.

На основе традиционных методов (гибридизация и отбор), а также современных методов генной инженерии планируется создать сорта овса и пшеницы, устойчивые к грибковым (ржавчина) и вирусным инфекциям; сорта проса, не поражающиеся головней; фитофтороустойчивые, свободные от вирусов сорта картофеля и др.

Селекционеры России располагают ценнейшим исходным материалом для селекционной работы на засухоустойчивость.

Всемирно известны уникальные по засухоустойчивости сорта яровой пшеницы Эритроспермум 841 и Саратовская 46, озимой пшеницы Одесская 26, ярового ячменя Южный, проса Саратовский 853.

В нашей стране ученые длительным отбором в условиях суровой зимы создали самые морозоустойчивые в мире сорта озимой пшеницы: Ульяновка, Лютенеценс 329, Алабасская.

Новые высокопродуктивные сорта зерновых культур должны иметь отличные технологические и пищевые качества. Планируется возделывание сортов безалкалоидного люпина, обладающего повышенным содержанием белков, витаминов и минералов, н его использование для детского и лечебного питания.

Внушительные успехи получены учеными и в селекции животных: созданы породы крупного рогатого скота, дающие более 10 тыс. кг молока на корову в год. Выведены породы овец (Асканийская, Казахский архаромеринос и многие другие), характеризующиеся повышенной жизнестойкостью в разнообразных условиях разведения. Созданы породы каракульских овец, норки, отличающихся разнообразной окраской шерсти.

Вопросы и задании

Какие методы применяют в селекции растений?
Сравните индивидуальный и массовый отборы, применяемые в селекции растений
Что такое гибридизация? Какие разновидности гибридизации используют в селекции растений?
В чем проявляется значение искусственного мутагенеза как метода селекции растений и микроорганизмов? Почему, по вашему мнению. искусственный мутагенез неприемлем в селекции животных?
Приведите примеры отдаленной гибридизации животных. Какими свойствами обладают межвидовые или межродовые гибриды?
Оцените верность следующего утверждения: «Породы и сорта, выведенные в одной стране, далеко не всегда пригодны для другой страны, для другой почвенно-климатической зоны».

Источник: http://blgy.ru/biology10/selection2

Особенности селекции растений, животных, микроорганизмов

Методы селекции растений, животных и микроорганизмов имеют существенные отличия.

У растений, в отличие от животных, широко распространено бесполое вегетативное размножение. Потомство у них многочисленное, легко возникают отдельные не только межвидовые, но и межродовые гибриды. Биологические особенности растений позволяют наряду с гибридизацией и отбором использовать новые методы.

В настоящее время селекционеры добились крупных успехов в создании ценных сортов растений. Так, например, академик Н.В.

Цицин и его сотрудники, используя метод отдаленной гибридизации, получили многолетний пшенично-пырейный гибрид, унаследовавший от пырея засухоустойчивость и холодостойкость. В.В.

Сахаров вывел полиплоидную крупнозернистую, высокоурожайную гречиху (24,8 ц/га вместо 15,5 ц/га у исходной формы), воздействуя колхицином на клетки прорастающих семян. А.Н.Лутков получил триплоидную (Зn) сахарную свеклу с высоким содержанием сахара.

Больших успехов добились и селекционеры-животноводы. При селекции новых пород животных, так же как и растений, используют отбор и гибридизацию. Однако селекция животных имеет ряд особенностей.

Это объясняется тем, что сельскохозяйственные животные размножаются только половым путем, у них практически невозможно искусственно получить мутации, так как мутанты гибнут или заболевают при воздействии радиации или химических веществ.

Отбор животных проводится по экстерьеру (от лат. externus — внешний) — совокупности фенотипических признаков животных, их телосложению, соотношению размеров частей тела.

Другой тип отбора животных — определение качества производителей по потомству. При этом оставляют особей, у которых появляется наибольшее число потомков с нужными человеку признаками. Сами отобранные особи могут этими признаками не обладать.

Например, для повышения яйценоскости кур выбирают производителя (петуха), от которого получают потомство, и сравнивают продуктивность его дочерей-несушек с продуктивностью их матерей и средней продуктивностью породы.

Если продуктивность дочерей окажется выше, петуха оставляют как ценного производителя и используют для улучшения породы.

Современные принципы скрещивания и отбора были разработа 1000 ны М.Ф.Ивановым, который вывел украинскую степную белую породу свиней. Ученый скрестил маток местной породы свиней с хряками белой английской породы.

Местная порода была неприхотливой и хорошо приспособленной к сухому и жаркому лету, резким переменам погоды осенью и весной. Вес взрослых особей достигал 100-115 кг. Животные белой английской породы плохо переносили местный климат, но имели вес около 370 кг.

В результате скрещивания и отбора была выведена новая высокопродуктивная порода, хорошо приспособленная к данным условиям.

Люди издавна используют животных, полученных в результате отдаленной гибридизации. Так были получены мулы (гибрид осла и кобылицы), отличающиеся большой физической силой и выносливостью.

В Казахстане в результате скрещивания архара — дикого горного барана с тонкорунной овцой была создана новая порода животных — архаромеринос.

Эти животные выносливы и неприхотливы, могут в течение всего года пастись на высокогорных пастбищах.

Основные методы селекции микроорганизмов — экспериментальный мутагенез и отбор. На микроорганизмы воздействуют ионизирующей радиацией, ультрафиолетовыми лучами, химическими веществами. В результате в клетках возникают мутации.

Среди микроорганизмов отбирают особей с нужными мутациями и получают штаммы (от нем. stamm — племя, род) — чистые культуры микроорганизмов, превосходящие по продуктивности исходные. Так были получены штаммы гриба пенициллума, в тысячи раз превосходящие по продуктивности исходные культуры.

Источник: http://www.AgroJour.ru/nauka/biologiya/osobennosti-selekcii-rastenijj-zhivotnykh-mikroorganizmov.html