Теоретические основы селекции
Теоретической основой селекции является генетика. Именно генетика прокладывает пути эффективного управления наследственностью и изменчивостью организмов.
Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук: систематики и географии растений и животных, цитологии, эмбриологии, биологии индивидуального развития, молекулярной биологии, физиологии и биохимии.
Бурное развитие этих направлений естествознания открывает совершенно новые перспективы. Уже на сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами.
Генетике принадлежит определяющая роль в решении практически всех селекционных задач. Она помогает рационально, на основе законов наследственности и изменчивости, планировать селекционный процесс с учетом особенностей наследования каждого конкретного признака.
Достижения генетики, закон гомологических рядов наследственной изменчивости, применение тестов для ранней диагностики селекционной перспективности исходного материала, разработка разнообразных методов экспериментального мутагенеза и отдаленной гибридизации в сочетании с полиплоидизацией, поиск методов управления процессами рекомбинации и эффективного отбора наиболее ценных генотипов с нужным комплексом признаков и свойств дали возможность расширить источники исходного материала для селекции. Кроме того, широкое использование в последние годы методов биотехнологии, культуры клеток и тканей позволили значительно ускорить селекционный процесс и поставить его на качественно новую основу. Этот далеко не полный перечень вклада генетики в селекцию дает представление о том, что современная селекция немыслима без использования достижений генетики.
Успех работы селекционера в значительной мере зависит от правильности выбора исходного материала (видов, сортов, пород) для селекции, изучения его происхождения и эволюции, использования в селекционном процессе организмов с ценными признаками и свойствами.
Поиск нужных форм ведется с учетом всего мирового генофонда в определенной последовательности. Прежде всего используются местные формы с нужными признаками и свойствами, затем применяются методы интродукции и акклиматизации, т. е.
привлекаются формы, произрастающие в других странах или в других климатических зонах) и, наконец, методы экспериментального мутагенеза и генетической инженерии.
Центры происхождения культурных растений
С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н. И. Вавилов с 1924 г. и до конца 30-х гг. организовал 180 экспедиций по самым труднодоступным и зачастую опасным районам земного шара. В результате этих экспедиций Н. И.
Вавилов изучил мировые растительные ресурсы и установил, что наибольшее разнообразие форм вида сосредоточено в тех районах, где этот вид возник. Кроме того, была собрана уникальная, самая крупная в мире коллекция культурных растений (к 1940 г.
коллекция включала около 300 тыс. образцов), которые ежегодно размножаются в коллекциях Всероссийского института растениеводства имени Н. И.
Вавилова (ВИР) и широко используются селекционерами как исходный материал для создания новых сортов зерновых, плодовых, овощных, технических, лекарственных и других культур.
На основании изучения собранного материала Вавилов выделил 7 центров происхождения культурных растений:
| Южноазиатский тропический | Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, о-ва Юго-Восточной Азии | Рис, сахарный тростник, цитрусовые, огурец, баклажаны и др. (50 % культурных растений) |
| Восточноазиатский | Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань | Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры – слива, вишня и др. (20 % культурных растений) |
| Юго-Западноазиатский | Малая и Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия | Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, морковь, виноград, чеснок, фуша, абрикос и др. (14% культурных растений) |
| Средиземноморский | Страны по берегам Средиземного моря | Капуста, сахарная свекла, маслины, кормовые травы (11 % культурных растений) |
| Абиссинский | Абиссинское нагорье Африки | Твердая пшеница, ячмень, сорго, кофейное дерево, бананы |
| Центрально-американский | Южная Мексика | Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник |
| Южноамериканский | Западное побережье Южной Америки | Картофель, ананас, кокаиновый куст, хинное дерево |
Центры происхождения важнейших культурных растений связаны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывания и селекции растений.
Подобные очаги одомашнивания (центры происхождения) выявлены и у домашних животных.
Одомашнивание растений и животных
Одним из важнейших достижений человека на заре его становления и развития было создание постоянного и достаточно надежного источника продуктов питания путем одомашнивания диких животных и возделывания растений. Главным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов, отвечающих требованиям человека.
У культурных форм растений и животных сильно развиты отдельные признаки, часто бесполезные или даже вредные для их существования в естественных условиях, но полезные для человека. Например, способность некоторых пород кур давать более 300 яиц в год лишена биологического смысла, поскольку такое количество яиц курица не сможет высиживать.
Продуктивность всех культурных растений также значительно выше, чем у родственных диких видов, но вместе с тем они хуже адаптируются к постоянно меняющимся условиям среды и не имеют средств защиты от поедания (горьких или ядовитых веществ, шипов, колючек и т. п.). Поэтому в естественных условиях культурные, т. е.
одомашненные формы существовать не могут.
Одомашнивание привело к ослаблению действия стабилизирующего отбора, что резко повысило уровень изменчивости и расширило его спектр.
При этом одомашнивание сопровождалось отбором, вначале бессознательным (отбор тех особей, которые лучше выглядели, имели более смирный нрав, обладали другими ценными для человека качествами), затем осознанным, или методическим.
Широкое использование методического отбора направлено на формирование у растений и животных определенных качеств, удовлетворяющих человека. Опыт многих поколений людей позволил создать методы и правила отбора и сформировать селекцию как науку.
Процесс одомашнивания новых видов растений и животных для удовлетворения потребностей человека продолжается и в наше время. Например, для получения модной и высококачественной пушнины в нынешнем столетии создана новая отрасль животноводства – пушное звероводство.
Читать далее
Источник: http://ed-lib.ru/biology/75-teoreticheskie-osnovy-selekcii.html
Основы селекции
Селекция — это наука, изучающая биологические основы и методы создания и совершенствования пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Она объединяет теоретические подходы и конкретные приемы и рекомендации.
Благодаря методам селекции появились сорта растений и породы животных, которые не только могут существовать при неблагоприятных условиях окружающей среды, но и позволяют получать высокий выход сельскохозяйственной продукции.
Например, известны сорта ячменя, плодоносящие при поливе морской водой, тритикале, растущие на почвах с высоким значением рН и повышенной концентрацией солей металлов.
Выводятся разновидности насекомых и микроорганизмов, используемых для биологической борьбы с вредителями и возбудителями болезней сельскохозяйственных животных и растений.
Объекты селекции испытывают действие как естественного, так и искусственного отбора. Обычно устойчивость к неблагоприятным условиям среды, засухоустойчивость находятся в зоне действия естественного отбора. При этом приспособленность особей повышается.
В результате действия искусственного отбора, цели и направление которого задает человек, у получающихся сортов и пород увеличение приспособленности наблюдается не всегда.
Искусственный отбор осуществляется за возможно короткое время и в условиях ограниченной численности популяции, поэтому его ведут не по многим признакам, а лишь по нескольким, наиболее важным в данный момент.
Вследствие перечисленных причин все сорта растений, породы животных и штаммы микроорганизмов представляют собой результат одновременного действия обоих видов отбора. Как естественный, так и искусственный отбор невозможны без наследственной изменчивости. Она служит источником тех вариаций, которые подхватываются отбором.
Источниками наследственной изменчивости, используемыми в селекции, являются мутации, гибридизация и полиплоидизация. В селекции растений и животных важную роль играют и спонтанные, и индуцированные мутации, способы выделения которых хорошо разработаны.
В ряде случаев поиск необходимых мутаций облегчается применением закона гомологических рядов наследственной изменчивости, который может указать, где и какие наследственные изменения следует ожидать. У растений многие высокопродуктивные сорта получены в результате полиплоидизации — увеличения числа наборов хромосом.
При автополиплоидии умножается хромосомный набор вида — в результате возникают триплоидные, тетраплоидные и т. д. формы. При аллополиплоидии в одном геноме сочетаются хромосомные наборы разных видов. Аллополиплоидизация обычно является результатом отдаленной гибридизации.
Особенно успешно она используется в селекции растений, которые могут размножаться вегетативным путем, например плодовых культур. Однако этим способом получают новые сорта и у других видов сельскохозяйственных растений.
Примером этому могут служить гексаплоидные и тетраплоидные виды и формы пшениц (результат древней межвидовой и межродовой гибридизации исходных форм пшениц с эгилопсами, сорта тритикале (возникшие на основе гибридов пшеницы и ржи), пшенично-пырейные гибриды и другие.
В селекции используют два вида искусственного отбора: массовый и индивидуальный. Массовый отбор проводится по фенотипическим характеристикам групп особей. Он эффективен в отношении признаков, которые контролируются малым количеством генов. Индивидуальный отбор подразумевает оценку генотипа отдельных животных или растений.
Как правило, для этого требуется получить потомство от отбираемого организма и изучить его показатели. У растений для этого используют анализ в семьях, применяя самоопыление, у животных используют близкородственные скрещивания (инбридинг). В результате таких действий популяция распадается на отдельные гомозиготные линии.
Чем больше близкородственных скрещиваний проводится и чем ближе степень родства скрещиваемых форм, тем эффективнее получаются такие линии и тем меньше в них изменчивость по селектируемым признакам. К противоположным результатам приводят скрещивания неродственных особей, относящихся к разным линиям. Такие скрещивания носят название аутбридинга.
Они приводят к увеличению гетерозиготности потомства и, следовательно, изменчивости.
При аутбридинге растений и животных разных линий, форм, рас, сортов возникает явление гетерозиса, которое проявляется в виде гибридной мощности — превосходстве гибрида над обеими родительскими формами. Гетерозис широко используется в селекции.
Противоположный ему эффект носит название инбредной депрессии. Как правило, депрессия связана с увеличением гомозиготности, а гетерозис — с увеличением гетерозиготности. Эффект гетерозиса постепенно затухает в ряду поколений.
Для того чтобы его продлить, у растений используют вегетативное размножение, размножение при помощи апомиксиса или полиплоидизации.
В селекции микроорганизмов наряду с традиционными методами важная роль отводится молекулярно-генетическим подходам, вовлекающим клонирование и выделение индивидуальных генов и методов биотехнологии.
Результатом селекции микроорганизмов становятся штаммы, продуцирующие необходимые человеку вещества, например антибиотики, а также соединения, генные последовательности которых были специально введены в бактериальные клетки, например, гормоны млекопитающих.
Источник: http://www.polnaja-jenciklopedija.ru/biologiya/osnovy-selektsii.html
Рефераты, дипломные, курсовые работы – бесплатно: Библиофонд!
Вертьянов С. Ю.
Селекцией (лат. selectio отбор) называют комплексную биологическую дисциплину, направленную на выведение сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками.
Все современные сорта растений и породы домашних животных, на использовании которых основана жизнь цивилизации, созданы с помощью селекции.
Появление этих культурных форм оказалось возможным в основном благодаря свойственной природным организмам комбинативной наследственной изменчивости, заключающейся в перекомбинации генов при скрещивании.
Понять суть явлений, происходящих при селекции, можно лишь на основе генетических знаний. Поэтому селекция как наука возникла относительно недавно.
Создание сортов растений и пород животных
Выдающийся русский генетик и селекционер Н. И. Вавилов указывал, что для успешной селекционной работы необходимо изучать и анализировать:
— исходное сортовое разнообразие культурных растений и видовое разнообразие диких растений, являющихся объектами селекции;
— закономерности наследственной изменчивости при гибридизации и мутациях;
— роль среды в развитии изучаемых признаков;
— формы искусственного отбора, направленные на усиление и закрепление желательных признаков.
Что же такое сорт или порода? Под сортом, породой, штаммом понимают группу организмов с определенным генотипом, искусственно выведенных человеком и обладающих заданными наследственными свойствами: продуктивностью, морфологическими и физиологическими признаками. Причем свойства сорта или породы проявляются наиболее полно лишь при правильном культивировании (удобрении, поливке и пр.), содержании (кормлении, уходе) и благоприятных внешних условиях.
Ценность породы животных определяется количеством и качеством получаемого продукта. Для крупного рогатого скота важны живой вес, величина удоя, жирность молока и содержание в нем белка. Ценность сорта культурного растения определяется урожайностью, пищевыми свойствами, качеством получаемого сырья для промышленности (хлопок, лен) и пр.
Продуктивность культурных растений намного выше продуктивности диких видов, но вместе с тем культурные растения лишены защитных горьких и ядовитых веществ, колючек и шипов.
Преобразование диких животных и растений в культурные формы называют одомашниванием. Из многих тысяч видов позвоночных человеку удалось одомашнить только 20. Издавна одомашнены овца, коза, лошадь, собака, индейка, свинья, а в XX в.
с развитием пушных хозяйств одомашнены и пушные звери.
У культурных форм организмов искусственно развиты полезные для человека признаки, которые в природных условиях бесполезны или даже вредны.
Способность кур давать по 300—400 яиц в год в дикой природе лишена смысла, поскольку такое количество яиц они не смогут насиживать.
Коровам для кормления телят хватает десятков-сотен килограммов молока, а удой современных пород между отелами составляет до 15 000 кг.
Из сотен тысяч видов высших растений человек окультурил только 150, причем некоторые совсем недавно. Так, подсолнечник и сахарную свеклу стали выращивать лишь в XIX веке, а мяту — в XX.
Центры происхождения культурных растений
Прежде чем начать выведение нового сорта, селекционер подбирает из диких видов и культурных сортов экземпляры, наделенные интересующими его свойствами. Успех селекционной работы во многом зависит от степени разнообразия исходных растений.
Решая проблему генетического материала для селекции, Н. И. Вавилов с коллективом сотрудников в многочисленных экспедициях обследовал земной шар и собрал около 250 тыс. образцов культурных растений.
В результате выявилось восемь районов с наибольшим их разнообразием. Географически они совпали с очагами древних цивилизаций.
Дальнейшие исследования ученых выявили еще четыре района: Австралийский, Африканский, Североамериканский и Европейско-Сибирский.
Если ранее предполагалось, что возделывание окультуренных сортов началось в плодородных долинах Нила, Тигра, Евфрата и других крупных рек, то после исследований Вавилова стало понятно, что все культурные растения появились в горных районах тропиков, субтропиков и умеренной зоны.
Родиной картофеля считается Южная Америка, риса — Китай и Япония, кукурузы — Мексика, пшеницы и ржи — Средняя Азия и Закавказье. С этими же территориями, как показали археологические исследования, связаны и районы одомашнивания животных.
В Индии и Южном Китае впервые одомашнены куры, утки, гуси и свиньи, а на территории Малой и Средней Азии и Афганистана были одомашнены овцы. Предком свиньи считается дикий кабан, домашней курицы — дикая красная курица джунглей, а домашней кошки — дикая африканская кошка.
Всего Вавилов выделил семь основных центров, называемых центрами доместикации (?лат. domesticus домашний).
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Изучая богатейшую коллекцию растений, Н. И. Вавилов обнаружил, что ряды изменчивости разных видов похожи между собой.
Одни и те же признаки в этих рядах устойчиво повторяются. У мягкой пшеницы существуют сорта с остистыми, безостыми и полуостистыми колосьями, присутствуют и вариации цвета: белоколосые, красноколосые, черноколосые.
Родственные мягкой пшенице виды имеют те же вариации.
Свои обобщения Вавилов сформулировал в виде закона: “Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов”.
Закон гомологических рядов позволяет на основе изучения изменчивости какого-либо вида предсказать наличие похожих признаков у родственных видов и добиваться их получения методами селекции. Точно так же периодическая система элементов Д. И. Менделеева предсказывала наличие еще не открытых элементов и их свойства. Высоко оценивая открытие Вавилова, коллеги назвали его Менделеевым в биологии.
Н. И. Вавилов указывал на применимость открытой им закономерности и к животным. Так, у грызунов существуют гомологические ряды изменчивости по окраске шерсти. Параллелизм наследственной изменчивости прослеживается и между далекими видами, хотя выражен менее полно.
У млекопитающих наблюдается альбинизм и отсутствие шерсти, у птиц — альбинизм и отсутствие перьев, у рыб — отсутствие чешуи. У животных обнаружены многие наследственные заболевания и уродства, сходные с наблюдаемыми у человека. На животных с такими аномалиями изучают болезни человека.
Гемофилия бывает у кошек и мышей; катаракта глаз — у собак, лошадей, мышей и крыс; врожденная глухота — у собак, мышей и морских свинок.
Сходство наследственной изменчивости самых разнообразных растений и животных, в том числе далеких видов, по мнению ряда ученых, может свидетельствовать о наличии единого творческого замысла Создателя. Принцип, по которому был составлен ряд свойств растений или животных одного вида, проявился в строении и внешней форме множества других видов.
Вопросы учителя
1. Что называют селекцией в широком и узком смыслах?
2. Какие процессы носят название одомашнивания?
3. Охарактеризуйте семь основных центров доместикации.
4. Сформулируйте закон гомологических рядов.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.portal-slovo.ru/
Источник: https://www.BiblioFond.ru/view.aspx?id=56673
16. Генетические основы селекции
Селекция-это наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.
Развитие селекции должно быть основано на законах генетики как науки о наследственности и изменчивости, поскольку свойства живых организмов определяются их генотипом и подвержены наследственной и модификационной изменчивости.
Именно генетика прокладывает пути эффективного управления наследственностью и изменчивостью организмов. Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук:
- систематики и географии растений и животных,
- цитологии,
- эмбриологии,
- биологии индивидуального развития,
- молекулярной биологии,
- физиологии и биохимии.
Бурное развитие этих направлений естествознания открывает совершенно новые перспективы. Уже на сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами.
Генетике принадлежит определяющая роль в решении практически всех селекционных задач.
Она помогает рационально, на основе законов наследственности и изменчивости, планировать селекционный процесс с учетом особенностей наследования каждого конкретного признака.
Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И. Вавилов особо выделял значение:
- изучения сортового, видового и родового разнообразия культур;
- изучения наследственной изменчивости;
- влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
- знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;
- особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей;
- стратегии искусственного отбора.
Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями:
- продуктивностью,
- морфологическими,
- физиологическими признаками.
Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород. Селекционная работа начинается с подбора исходного материала, в качестве которого могут быть использованы культурные и дикие формы растений.
В современной селекции применяют следующие основные виды и способы получения исходного материала.
Естественные популяции. К этому виду исходного материала относятся дикорастущие формы, местные сорта культурных растений, популяции и образцы, представленные в мировой коллекции сельскохозяйственных растений ВИР.
Гибридные популяции, создаваемые в результате скрещивания сортов и форм в пределах одного вида (внутривидовые) и получаемые в результате скрещивания разных видов и родов растений (межвидовые и межродовые).
Самоопыленные линии (инцухт-линии). У перекрестноопыляющихся растений важный источник исходного материала — самоопыленные линии, получаемые путем многократного принудительного самоопыления.
Лучшие линии скрещивают между собой или с сортами, а полученные семена используют в течение одного года для выращивания гетерозисных гибридов.
Гибриды, созданные на основе самоопыленных линий, в отличие от обычных гибридных сортов нужно ежегодно воспроизводить.
Искусственные мутации и полиплоидные формы. Этот вид исходного материала получают путем воздействия на растения различными видами радиации, температурой, химическими веществами и другими мутагенными средствами.
Во Всесоюзном институте растениеводства Н.И.
Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара, которая в настоящее время пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.
Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации. Именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводятся искусственный отбор и селекция растений.
Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.
Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений (рожь, кукуруза, подсолнечник). В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.
Индивидуальный отбор применяют при селекции самоопыляемых растений (пшеница, ячмень, горох). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. Так как постоянно происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает.
Естественный отбор. Этот вид отбора играет в селекции определяющую роль. На любое растение в течение его жизни действует комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному и водному режиму.
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. В селекции растений наиболее распространён метод гибридизации форм или сортов в пределах одного вида.
С помощью этого метода создано большинство современных сортов сельскохозяйственных растений.
Отдалённая гибридизация — более сложный и трудоёмкий метод получения гибридов. Основное препятствие получения отдалённых гибридов — несовместимость половых клеток скрещиваемых пар и стерильность гибридов первого и последующих поколений.
Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам.
Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.
Гетерозис («гибридная сила») — явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%.
В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает. Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии.
Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии, тем больше эффект гетерозиса.
| Р | ♀AAbbCCdd | × | ♂aaBBccDD |
| F1 | AaBbCcDd |
Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования. Сверхдоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором гетерозиготы превосходят по своим характеристикам (по массе и продуктивности) соответствующие гомозиготы. Начиная со второго поколения гетерозис затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.
Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Например, при селекции пшеницы поступают следующим образом.
У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в сосуде с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором.
В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.
Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются автополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином.
Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становятся тетраплоидными.
Использование соматических мутаций. Соматические мутации применяются для селекции вегетативно размножающихся растений. Это использовал в своей работе еще И.В. Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.
Экспериментальный мутагенез. Основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использовании химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций. Сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.
Методы селекции растений, предложенные И.В. Мичуриным. С помощью метода ментора И.В. Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону.
Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества, или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В.
Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах повышается их морозостойкость.
Источник: https://vseobiology.ru/konspekty-k-gosam/14-genetika-gos/102-geneticheskie-osnovy-selektsii
Основы селекции. Работы Н.И. Вавилова
История селекции берет своё начало ещё с неолита, когда человек отбирал лучшие формы растений для рассадки и животных с интересующими его признаками. Можно сказать, что такой отбор был искусственным.
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.
Такой отбор являлся предшественником и основным методом селекции. Отбираются формы с какими-либо изменёнными и лучшими признаками, либо приспособлениями, которых нет у других форм. Которые полезны не для животного или растения, а для самого человека.
Навыки отбора, знания и опыт по высадке лучших форм, часто были засекречены. И считались достоянием отдельных хозяйств, переходя от поколения к поколению.
Селекция как наука оформилась лишь в последние десятилетия благодаря учёному Чарлзу Дарвину. Который обобщил опыт прошлого и выдвинул идею естественного и искусственного отбора, как фактора эволюции.
Так Чарлз Дарвин объяснял возникновение таких приспособлений тем, что человек во власти накоплять изменения, которые доставляет ему природа, путём подбора малозаметных отклонений.
До 16-17 веков человек не задумывался о том, что изменяет формы в нужном ему направлении, так как отбор был бессознательным.
Лишь в последнее столетие человек, стал использовать отбор сознательно, скрещивая те растения, которые имели лучшие признаки.
Селе́кция — это наука о методах создания новых и улучшении уже существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, которые имеют полезные для человека свойства.
Селекция позволяет разработать новые формы бактерий, растений, грибов, животных, которые имеют какие-либо особенности, отличающие их от исходных диких видов.
Таким образом, человеком создаются новые породы, виды сорта с усиленными признаками. Такие растения и животные уже не могут существовать в природных условиях без помощи человека.
Однако искусственно разведённые растения и животные способны давать человеку во много раз больше пищи, чем их дикие предки.
Селекция является одним из основных путей поднятия урожайности.
Так были созданы высокоурожайные сорта озимой пшеницы. Особенной известностью пользуется пшеница «Безостая 1», дающая урожай до 50 центнеров с 1 гектара. В советское время выпускали даже марки с ее изображением.
А урожайность сортов «Авроры» и «Кавказа», приближается к 100 центнерам с гектара.
Были выведены породы коров молочного направления.
Черно-пёстрая молочная порода коров. Эта порода была выведена учёными недавно, однако она быстро завоевала популярность. Порода отличалась жизнеспособностью и высокой молочной продуктивностью.
Ярославская порода коров даёт молоко жирностью более 4%, а надои – до 4500 кг в год. Такая порода устойчива к болезням, прекрасно переносит зимние морозы.
Также селекционерами выведены лучшие породы яичных кур. Лидерами по яйцекладности являются куры породы Ломан Браун. За год такие куры способны снести до 320 яиц весом 64 г. Они были выведены немецкими селекционерами компании Ломанн Терцухт, путём скрещивания гибридов четырёх пород.
Однако селекция направлена не только на создание сортов для питания. Но и для созерцания. Например, выведенный древовидный пион.
История культивирования древовидного пиона началась полторы тысячи лет назад в Китае. Японский селекционер Тоичи Ито первым провёл сенсационное скрещивание древовидного пиона, и травянистого. Подобное считалось совершенно нереальным. У гибридов древовидного пиона листья, как у древовидных, а стебли отмирают на зиму, как у травянистых форм.
Современная селекция практически безгранична. Создаются прекрасные чайно-гибридные розы, которые являются гибридами между повторно цветущими и чайными розами.
Созданные на основе дикорастущих роз, которые растут в природе, так называемые шиповники. Данные цветы являются родоначальниками всех существующих культурных роз.
Иногда работы селекционеров поражают.
Так несколько лет назад японским учёным удалось встроить в ДНК розы ген фиалки. В результате чего роза приобрела голубые тона.
Китайская зелёная роза – одна из самых удивительных в мире. У этой розы зелёные цветки с приятным запахом. Правда, ботаники считают, что они состоят не из лепестков, а из многочисленных чашелистиков.
А вот изображение селекционного преобразования арбуза на примере картины XVII века. Художник Джованни Станки нарисовал эту картину где-то между 1645 и 1672 годом. Благодаря картине мы можем увидеть, как селекционная деятельность человека преобразовывала некоторые овощи и фрукты.
А в наше время учёные Астраханской области представили арбузы с оранжевой и жёлтой мякотью. Цвет мякоти имеет такой окрас благодаря большому содержанию каротина.
Жёлтый арбуз, более странная фиолетовая картошка, необычная капуста, японский лимон Юзу, который похож на мандарин и жёлтая свёкла. Селекционные работы никогда не прекращаются.
История селекции берет своё начало с давних времён. Немаловажную роль в развитии этой науки сыграл Никола́й Ива́нович Вави́лов.
Российский и советский учёный-генетик, ботаник, селекционер, президент Всесоюзного географического общества.
Вавилов считал, что правильный выбор исходных особей с генетическим разнообразием лежит в основе селекции.
Учёный был организатором и участником ботанико-агрономических экспедиций.
В которой были выявлены древние очаги формообразования культурных растений. Экспедиция охватила большинство континентов (кроме Австралии и Антарктиды).
Результатом научных экспедиций стала уникальная коллекция культурных растений, насчитывавшая в 1940 году 1500 образцов. Она стала первым в мире важным банком генов, который применяется в селекционной практике.
По инициативе Вавилова в 1920-е годы была создана сеть опытных селекционных станций в 115 отделениях различных почвенно-климатических условиях СССР. От субтропиков до тундры шло изучение и испытание разных форм полезных растений.
Вавилов был человеком своего дела.
Вот что о нем писали, когда он находился на селекционной станции Петровской академии.
«Нужно иметь способности и выносливость Николая Ивановича Вавилова, чтобы выполнить все эти работы.
В течение дня его можно было встретить в самых различных местах академии: только что он был в вегетационном домике на селекционной станции, а через несколько минут уже шагал с защитной книжкой в поле, позже появлялся в дендрологическом саду, где осматривал коллекции шиповника, затем на участке фитопатологической станции.»
Так в своих исследованиях Вавилов заметил, что разнообразие сортов определенных видов культурных растений по станциям отличается.
И предположил, что район наибольшего генетического разнообразия какого-либо вида культурного растения является центром его происхождения.
На основании материалов о мировых растительных ресурсах, Вавилов выделял 8 основных географических центров происхождения культурных растений.
Индийский (Южноазиатский). В него входит полуостров Индостан, Южный Китай, юго-восточная Азия.
Индийский центр является родиной цитрусовых, риса, сахарного тростника, баклажанов и огурцов.
Второй центр происхождения культурных растений называется
Китайский (Восточноазиатский) центр, который включает в себя Центральный и Восточный Китай, Корею и Японию. Данный центр является родиной сои, гречки, редьки, вишни, сливы и проса.
Третий центр называется Среднеазиатский. Он охватывает страны Средней Азии, Иран, Афганистан, а так же Северо-Западную Индию. В этом центре были окультурены человеком абрикос, груша, морковь, лен, горох и пшеница.
Следующий центр происхождения культурных растений называется Переднеазиатский центр. Он расположен в Турции и странах Закавказья.
Это родина розы, инжира, ячменя и ржи.
Средиземноморский центр охватывает европейские, африканские и азиатские страны. То есть страны, которые расположены по берегам средиземного моря. Средиземноморский центр является родиной капусты, петрушки, сахарной свёклы, маслин и клевера.
Шестой центр Абиссинский является самым древним из всех центров выделенных Вавиловым. Он расположен в небольшом районе современной Эфиопии и на Южном побережье Аравийского полуострова. Абиссинский центр является родиной бананов, твердой пшеницы и сорго.
Центральноамериканский центр седьмой центр происхождения культурных растений. Включает в себя Мексику, Карибские острова и часть стран Центральной Америки. Центр является родиной кукурузы, табака, красного перца, тыквы и хлопчатника.
И последний центр, который выделил Вавилов в своих работах называется Южноамериканский. Он охватывает западное побережье Южной Америки.
Этот центр – родина картофеля, ананаса, томатов и фасоли.
Таким образом Вавилов сделал вывод, что в разных странах одомашнились одинаковые растения. Например, бобовые разводились и в Северной Азии (горох и бобы), и в южной Америке (фасоль).
При изучении близких групп культурных растений Вавилов обнаружил сходные варианты развития одного и того же признака, которые повторялись у разных видов растений. Таким образом Вавилов сформулировал закон гомологичных рядов наследственной изменчивости.
Гомология − это сходство структур организмов. Сходство, обусловлено происхождением от общего предка.
Закон Вавилова звучит так: «генетические близкие роды и виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм в пределах одного вида, можно представить нахождение параллельных форм у других родственных видов и родов».
Другими словами, зная признаки видов, можно представить себе, какие подобные признаки могут иметь родственные виды.
Вавилов обнаружил много схожих признаков семейства злаков. Это семейство самое многочисленное, так как включает около 6000 видов растений.
К нему относят всем известную пшеницу, рис, ячмень, овес, просо, сорго и другие кормовые травы полей и степей. Не вооруженным глазом заметна их схожесть и различия.
Окраска колосков чешуи и зерна, их формы, остистость, плотность соцветия, гладкость чешуи и другие признаки.
Так Вавилов и его сотрудники на основе закона гомологических рядов, изначально предполагали, какие признаки могут иметь растения. Искали и изучали похожие признаки у разных растений в предполагаемых центрах происхождения культурных растений. А затем и обнаруживали их.
Таким образом, был доказан закон гомологических рядов, сформулированный Вавиловым.
Позднее ученый рассмотрел явление изменчивости у грибов и животных. Вавилов пришёл к выводу, что закон проявляется не только у высших растений, но и у низших растений, равно как и у животных.
Источник: https://videouroki.net/video/35-osnovy-selekcii-raboty-n-i-vavilova.html
Методическая разработка урока по биологии на тему “Основы селекции: методы и достижения. Генетика – теоретическая основа селекции. Селекция. Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений”. (10 класс)
Методическая разработка урока для 10 класса.
Приемы использования патриотического воспитания на уроках биологии в 10 классе по теме: «Основы селекции: методы и достижения. Генетика – теоретическая основа селекции. Учение Н. И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений».
Тематика урока очень хорошо связывается с патриотической направленностью. В биологии очень много исследований и открытий сделано Российскими учеными, о которых необходимо говорить на уроках.
Хоть многие и считают, что биология не имеет никакого значения, но я думаю, что это ошибочное мнение вскоре измениться.
Биология это самый интересный и в тоже время сложный предмет, а как бывает увлекательно и интересно, если получишь свой, новый сорт растений, какая появляется гордость, такая же гордость появляется за Родину, за людей.
Данный урок хочется посвятить нашим непревзойдённым ученым, которым мы, сегодняшнее поколения обязаны тем, что у нас есть прекрасные виды необычных роз, тюльпанов, и высокоурожайные сорта пшеницы, риса, картофеля и др.
На этом уроке учащиеся узнают не только о селекции, но и о жизни русского биолога, генетика Н. И. Вавилова и его коллегах внесших огромный вклад в сохранение и преумножение богатства которое есть только у нас.
Тема: «Основы селекции: методы и достижения. Генетика – теоретическая основа селекции. Учение Н. И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений».
Задачи:
Образовательные: Дать определение селекции как науке. Сформировать знания о центрах происхождения культурных растений, открытых Н. И. Вавиловым, рассмотреть первые этапы селекции – одомашнивание диких животных и первые попытки выращивания растений.
Патриотические: прививать гордость за свой народ, который прошел трудный путь в Великой Отечественной Войне; показать, какой вклад ученые вложили в победу над фашизмом; сколько требовалось усилий для сохранения коллекции семян вовремя Великой Отечественной Войны, что от сохранения этой коллекции зависела жизнь будущих поколений.
Предварительная подготовка: мультимедиа оборудование, презентация, географическая карта Мира, таблица: «Центры происхождения культурных растений по Н. И. Вавилову», сообщение учащихся на тему: «Н.И. Вавилов – детство, формирование мировоззрения», «Творческий путь Н. И. Вавилова», «Вклад Н. И. Вавилова в Российскую науку», «Ученые в блокадном Ленинграде». Плакаты.
Ход урока:
Повторение.
Что изучает генетика?Что влияет на формирование фенотипа?Сформулируйте первый закон Г. Менделя?Сформулируйте второй закон Г. Менделя?Сформулируйте третий закон Г. Менделя?Сформулируйте закон Т. Моргана? Изучение нового материала.
Ученик: Сообщение: «Н.И. Вавилов – детство, формирование мировоззрения».
Учитель:
Что такое селекция. 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:
Изучение сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас культуры;Влияние среды на развитие интересующих селекционера признаков;Изучение наследственной изменчивости;Знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;Особенности селекционного процесса для само – или перекрестноопылителей;Стратегии искусственного отбора.
Породы, сорта, штаммы – искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.
Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.
Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н. И. Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара.
К 1940 году во Всероссийском институте растениеводства в г. Ленинграде насчитывалось 300 тыс. образцов. В настоящее время коллекция пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.
Ученик: Сообщение: «Творческий путь Н. И. Вавилова»
Учитель: Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации, именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводится искусственный отбор и селекция растений.
Селекция животных происходила в этих же районах. На первых этапах происходило одомашнивание, приручение животных. Выращивались детеныши животных, каким – либо образом попавшее к человеку. Среди них преимущественно выживали те, кто вел себя наименее агрессивно по отношению к человеку, кто легко размножался в неволе.
Отбор, который проводил человек, сначала был бессознательным – больше ценилась, и сохранялись лучшие животные, впоследствии становится методическим, человек хочет получать потомство от лучших производителей. Дикий тур стал родоначальником пород крупного рогатого скота, волк – пород домашней собаки, муфлон – различных пород овец, от тарпана произошли лошади.
Кабан стал родоначальником различных пород свиней, от дикой банкивской курицы произошли породы домашних кур.
Ученик: Сообщение: «Вклад Н. И. Вавилова в Российскую науку».
Учитель: с использованием географической карты рассказать и показать центры происхождения культурных растений.
Центры происхождения культурных растений по Н.И. Вавилову
Центры происхождения
Местоположения
Культивируемые растения
Южноазиатский тропический
Тропическая Индия, Индокитай, о-ва Юго-Восточной Азии
Рис, сахарный тростник, цитрусовые, баклажаны и др. (50% культурных растений)
Восточноазиатский
Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань.
Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры – слива, вишня и др. (20% культурных растений).
Юго – Западноазиатский
Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия.
Пшеница, рожь, бобовые культуры, лён, конопля, репа, чеснок, виноград и др. (14% культурных растений).
Средиземноморский
Страны по берегам Средиземного моря.
Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер (11% культурных растений)
Абиссинский
Абиссинское нагорье Африки.
Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, бананы, сорго.
Центрально – американский
Южная Мексика.
Кукуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник.
Южноамериканский
Западное побережье Южной Америки.
Картофель, ананас, хинное дерево.
Ученик: Сообщение: «Подвиг ученых в блокадном
Ленинграде».
Закрепление: Работа учащихся с географической и контурной картой.
Рефлексия:
Вопросы
Ответ
Понравился ли вам урок?
Узнали вы для себя что- то новое?
Что больше всего вам понравилось?
Какие моменты урока больше запомнились?
Задание на дом: Изучить текст параграфа, ответить на вопросы
Литература и интернет ресурсы:
Источник: https://www.InfoUroki.net/metodicheskaya-razrabotka-uroka-po-biologii-na-temu-osnovy-selekcii-metody-i-dostijeniya-genetika–teoreticheskaya-osnova-selekcii-selekciya-uchenie-n.html
Загрузка...
