Закон гомологических рядов
Сохрани ссылку в одной из сетей:
Закон гомологических рядов
Обработка обширного материала наблюдений и опытов, детальное исследование изменчивости многочисленных линнеевских видов (линнеонов), огромное количество новых фактов, полученных главным образом при изучении культурных растений и их диких родичей, позволили Н.И.
Вавилову свести в единое целое все известные примеры параллельной изменчивости и сформулировать общий закон, названный им «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости» (1920 г.), доложенный им на Третьем Всероссийском съездеселекционеров, проходившем в Саратове. В 1921 г. Н.И.
Вавилов был командирован в Америку на Международный конгресс по сельскому хозяйству, где выступил с сообщением о законе гомологических рядов. Закон параллельной изменчивости близких родов и видов, установленный Н.И. Вавиловым и связываемый с общностью происхождения, развивающий эволюционное учение Ч.
Дарвина, был по достоинству оценен мировой наукой. Он был воспринят слушателями как крупнейшее событие в мировой биологической науке, которое открывает самые широкие горизонты для практики.
Закон гомологических рядов, прежде всего, устанавливает основы систематики огромного разнообразия растительных форм, которыми так богат органический мир, позволяет селекционеру получить ясное представление о месте каждой, даже самой мелкой, систематической единицы в мире растений и судить о возможном разнообразии исходного материала для селекции.
Основные положения закона гомологических рядов следующие.
«1. 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. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и линнеоны, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.
2. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейства».
Еще на III Всероссийском съезде по селекции (Саратов, июнь 1920 г.), где Н.И.
Вавилов впервые доложил о своем открытии, все участники съезда признали, что «подобно таблице Менделеева (периодическая система)» закон гомологических рядов позволит предсказывать существование, свойства и строение неизвестных еще форм и видов растений и животных, и высоко оценили научное и практическое значение этого закона. Современные успехи молекулярно-клеточной биологии позволяют понять механизм существования гомологической изменчивости у близких организмов – на чем именно основывается сходство будущих форм и видов с имеющимися — и осмысленно синтезировать новые, не имеющиеся в природе формы растений. Теперь в закон Вавилова вкладывается новое содержание, точно так же как появление квантовой теории дало новое более глубокое содержание периодической системе Менделеева.
Учение о центрах происхождения культурных растений
Уже к середине 20-х годов изучение географического распространения и внутривидового разнообразия различных сельскохозяйственных культур, проводимое Н.И.
Вавиловым и под его руководством, позволило Николаю Ивановичу сформулировать представления о географических центрах происхождения культурных растений. Книга «Центры происхождения культурных растений» вышла в 1926 г.
Глубоко теоретически обоснованная идея центров происхождения давала научную основу для целенаправленных поисков растений, полезных человеку, была широко использована в практических целях.
Не меньшее значение для мировой науки имеет учение Н.И.Вавилова о центрах происхождения культурных растений и о географических закономерностях в распределении их наследственных признаков (впервые опубликованы в 1926 и 1927 гг.). В этих классических трудах Н.И.
Вавилов впервые представил стройную картину сосредоточения огромного богатства форм культурных растений в немногочисленных первичных очагах их происхождения и совершенно по-новому подошел к решению вопроса о происхождении культурных растений. Если до него ботаники-географы (Альфонс Де-Кандоль и др.
) искали «вообще» родину пшеницы, то Вавилов искал центры происхождения отдельных видов, групп видов пшеницы в различных областях земного шара.
При этом особо важно было выявить области естественного распространения (ареалы) разновидностей данного вида и определить центр наибольшего разнообразия его форм (ботанико-географический метод).
Чтобы установить географическое распределение разновидностей и рас культурных растений и их диких родичей, Н.И.
Вавилов изучал очаги древнейшей земледельческой культуры, начало которой он видел в горных районах Эфиопии, Передней и Средней Азии, Китая, Индии, в Андах Южной Америки, а не в широких долинах крупных рек — Нила, Ганга, Тигра и Евфрата, как утверждали ученые прежде. Результаты последующих археологических исследований подтверждают эту гипотезу.
Для отыскания центров разнообразия и богатства растительных форм Н.И. Вавилов организовал по определенному, соответствующему его теоретическим открытиям (гомологические ряды и центры происхождения культурных растений) плану многочисленные экспедиции, которые за 1922–1933 гг. побывали в 60 странах мира, а также в 140 районах нашей страны.
В результате был собран ценный фонд мировых растительных ресурсов, насчитывающий свыше 250000 образцов. Собранная богатейшая коллекция была тщательно изучена с применением методов селекции, генетики, химии, морфологии, систематики и в географических посевах. Она до сих пор хранится в ВИРе и используется нашими и зарубежными селекционерами.
Создание Н.И. Вавиловым современного учения о селекции
Планомерное изучение мировых растительных ресурсов важнейших культурных растений коренным образом изменило представление о сортовом и видовом составе даже таких хорошо изученных культур, как пшеница, рожь, кукуруза, хлопчатник, горох, лен и картофель.
Среди видов и множества разновидностей этих культурных растений, привезенных из экспедиций, почти половина оказались новыми, еще не известными науке. Открытие новых видов и разновидностей картофеля совершенно изменило прежнее представление об исходном материале для его селекции. На материале, собранном экспедициями Н.И.
Вавилова и его сотрудников, основывалась вся селекция хлопчатника, и было построено освоение влажных субтропиков в СССР.
На основе результатов подробного и длительного изучения сортовых богатств, собранных экспедициями, были составлены дифференциальные карты географической локализации разновидностей пшеницы, овса, ячменя, ржи, кукурузы, проса, льна, гороха, чечевицы, бобов, фасоли, нута, чины, картофеля и других растений.
На этих картах можно было видеть, где концентрируется основное сортовое разнообразие названных растений, т. е. где надлежит черпать исходный материал для селекции данной культуры.
Даже для таких древних растений, как пшеница, ячмень, кукуруза, хлопчатник, давно расселившихся по всему земному шару, удалось с большой точностью установить основные области первичного видового потенциала.
Кроме того, было установлено совпадение ареалов первичного формообразования для многих видов и даже родов. Географическое изучение привело к установлению целых культурных самостоятельных флор, специфических для отдельных областей.
Изучение мировых растительных ресурсов позволило Н.И. Вавилову полностью овладеть исходным материалом для селекционной работы в нашей стране, и им заново поставлена и разрешена проблема исходного материала для генетических и селекционных исследований.
Он разработал научные основы селекции: учение об исходном материале, ботанико-географическую основу познания растений, методы селекции по хозяйственным признакам с привлечением гибридизации, инцухта и др., значение отдаленной межвидовой и межродовой гибридизации.
Все эти работы не утратили своего научного и практического значения в настоящее время.
Ботанико-географическое изучение большого числа культурных растений привело к внутривидовой систематике культурных растений, в результате чего появились работы Н.И. Вавилова «Линнеевский вид как система» и «Учение о происхождении культурных растений после Дарвина».
Источник: http://works.doklad.ru/view/QRMl1jmf4wc.html
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости
Тема:Селекция и семеноводство
В огромном количестве разнообразных наследственных изменений можно установить определенные закономерности: родственные в систематическом отношении виды характеризуются сходными типами мутаций.
Изучение этого вопроса позволило Н. И. Вавилову показать, что систематически близкие виды растений имеют сходные и параллельные ряды наследственных форм, и чем ближе друг к другу стоят виды по происхождению, тем резче проявляется сходство между рядами морфологических и физиологических признаков.
Например, у различных родов злаков — ржи, пшеницы, ячменя, овса, проса, сорго, кукурузы, риса и пырея — был обнаружен ряд сходных наследственных изменений по пленчатости зерна, остистости колоса, окраске, форме и консистенции зерна, скороспелости, холодостойкости, отзывчивости на удобрения и т. д.
На основе обобщения большого числа подобных наблюдений Н. И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Согласно этому закону, генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предсказать параллельные формы у других видов и родов.
В основе гомологической изменчивости лежат две причины: единство генетической структуры ближайших видов и родов, общность их происхождения; определенное действие отбора в относительно сходных условиях внешней среды.
Использование закона гомологических рядов в селекции позволяет правильно ориентироваться в многообразии наследственных изменений, находить нужные, но отсутствующие в данное время у того или иного вида формы, если они имеются у родственного вида, или создавать их искусственно.
Так, до 20-х годов текущего столетия у твердой пшеницы были известны только остистые разновидности.
Но наличие безостых разновидностей у мягкой пшеницы указывало на возможность существования или создания путем гибридизации безостых форм твердой пшеницы. Они действительно были обнаружены Н. И.
Вавиловым в Абиссинии (Эфиопия), а известный селекционер А. П. Шехурдин в результате скрещивания твердых остистых сортов с мягкими безостыми вывел безостые сорта твердой яровой пшеницы.
Мягкая пшеница представлена в культуре озимыми и яровыми формами. У твердой пшеницы до последнего времени были известны лишь типичные яровые формы.
На основании закона гомологических рядов в наследственной изменчивости можно было предположить, что и у этого вида будут обнаружены или созданы такие сорта. И они действительно получены Ф. Г. Кириченко.
С учетом этого же закона выведены безъязычковые формы ячменя, обнаружены и созданы формы и сорта чечевицы с зелеными семядолями, найдены формы сои с неопушенными бобами и т. д.
Закон гомологических рядов выражает общую закономерность мутационного процесса и формообразования организмов.
Источник: http://www.activestudy.info/zakon-gomologicheskix-ryadov-v-nasledstvennoj-izmenchivosti/
Параллельная изменчивость. Закон гомологических рядов
С проявлением спонтанного мутогенеза связано проявление наследственной изменчивости у разных систематических групп растений. Изучение такой изменчивости было проведено Вавиловым, который сформулировал закон: «закон гомологических рядов наследственной изменчивости».
Этот закон включает 2 положения: 1- виды и роды генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд формул в пределах одного вида можно предвидеть параллельные формы у других видов и рядов.
2-целые семейства растений, в общем, характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящий через все роды и виды составляющих семейств. В основе описываемого закона лежит представление о том, что в генетически родственных формах гены изменяются однотипно.
В результате чего появляются сходные мутации.
16.
По причинам вызывающим мутации их подразделяют на спонтанные и индуцированные.
Спонтанные мутации происходят под действием естественных мутагенных факторов, без вмешательства человека.
Индуцированные мутации – результат направленного воздействия определенных мутагенных факторов.
По действию мутантного гена условно мутации разделяют физиологические, морфологические и биохимические.
Морфологические – изменяют характер роста, и формирования органов они обуславливают коротконогость, безглазость, гигантизм, карликовость, бескрылость.
У самых различных организмов известно большое количество физиологических мутаций повышающих или понижающих жизнеспособность. Например, существуют летальные или полулетальные мутации.
К биохимическим, относятся мутации изменяющие синтез определенных химических веществ.
По мутировавшим клеткам мутации делят на соматические и генеративные.
Генеративные, происходят в половых клетках и передаются по наследству при половом размножении.
Соматические, происходят в соматических клетках, и передается по наследству только при вегетативном размножении.
По изменению генетического материала мутации подразделяют: геномные, хромосомные, генные.
Геномные мутации обусловлены изменением числа хромосом, к ним относятся: полиплоидия, гаплоидия, анеуплоидия. Аномалии числа хромосом вызываются разными причинами: 1 нерасхождение хромосом в анафазе; 2 анафазное отставание, когда одна или несколько хромосом в процессе анафазного движения отстают от других.
Полиплоидия- кратное гаплоидному увеличение числа хромосом
Гаплоидия- одинарный набор хромосом, для человека летальный исход.
Анеуплоидия- кратное гаплоидному уменьшение числа хромосом(2n+1; 2n-1)
Хромосомные мутацииобуславливают изменение структуры хромосом,могут быть внутри- и межхромосомными.
К внутрихромосомным мутациям относят перестройки внутри одной хромосомы. К ним относят:
Делеция- выпадение участка хромосомы, нарушается эмбриональное развитие и проявл. множественными врожденными пороками.
Дубликация – удвоение участка хромосомы, приводит к тяжелым нарушениям.
Инверсия- разрыв хромосом и поворот участка хромосомы на 180 Co с последующим прикреплением на месте разрыва. Наруш. порядок располож. генов на хромосоме.
Межхромосомные мутации:
Транслокации- обмен участками между негомологичными хромосомами. Различают:
а)реципрокные транслокации – когда 2 негомологичные хромосомы обмениваются участками.
б)нереципркные – это перенесение участков из одной хромосомы в другую негомологичную.
в) робертсоновские перестройки – 2 акроцентрические хромосомы объединяются в 1.
Генные мутациисвязаны с изменением структуры генов.
1. сдвиг рамки считывания
2. транзиция – замена азотистых оснований: пуриновых на пуриновые, пиримидиновых на пиримидиновые. При этом изменяется только тот кодон, в котором произошли танзиции.
3. Трансверсия – замена пуриновых оснований на пиримидиновые или пиримидиновые на пуриновые.
18.
Под полиплоидией понимают кратное увеличение основного числа хромосом в ядре, а всякое отклонение числа хромосом от нормального диплоидного в сторону как увеличения, так и уменьшения, а также кратное и некратное называют гетерополиплоидией или гетероплоидией.
В 1916 г. Г. Винклер, изучая прививки паслена на томат, обнаружил в местах соединения привоя и подвоя клетки с увеличенным набором хромосом. Ученый назвал это явление полиплоидией (от греч. poly — многократный и plooseidos — вид).
Интерес к полиплоидии еще больше возрос в 40-х годах XX в., когда американские исследователи Блексли и Эйвери, а также Эйгсти, Небель и Раттл (1937) провели многочисленные успешные опыты по обработке семян и растений колхицином с целью получения полиплоидов и разработали основные способы удвоения числа хромосом в клетках растений.
Механизм действия колхицина на делящиеся клетки состоит в том, что он блокирует веретено деления в метафазе, в результате чего дочерние хромосомы не расходятся к полюсам, а остаются в центре материнской клетки (С-митоз или K-митоз).
Экспериментально возникшая в 30-х годах XX в. полиплоидия стала играть огромную роль в селекции сельскохозяйственных растений, а также в генетической инженерии.
Полиплоидия.Классификация полиплоидов: автополиплоидия, аллополиплоидия, анеуплоидия.
ЭУПЛОИДИЯ (от греч. éu — хорошо, полностью, ploos — кратный и eidos — вид) — кратное увеличение основного набора хромосом в клетке (три-, тетра-, пентаплоидия и т.д.).
Изменение числа хромосом в клетке может происходит за счет увеличения или уменьшения целых гаплоидных наборов или отдельных хромосом. Орг-мы, у которых произошло измен-е гаплоидных наборов, наз. собственно полиплоидами. Организмы, у которых число хромосом не кратное гаплоидному наз. гетероплоидами.
Полиплоиды возникают 2-мя путями: 1 при нарушении митоза – митотич. полиплоидия
2 при нарушении мейоза – мейотическая полиплоидия.
Полиплоидные ряды
Кратное измен-е числа хромосом явл. важным источником изменчивости и применяется в селекции растений. Первые экспериментально полученные полиплоиды опис.Винклер в 1916. В настоящее время известно, что более 1/3 всех цветковых раст. являются полиплоидами.
Полиплоидный ряд-группа родственных видов, у кот. наборы хромосом составляют ряд возрост-го кратного увелич. основного (n) числа хромосом.
Сущ. роды раст. с таким полиплоидным рядом, когда увелич. набора хромосом соответ. одному основному числу.
Полиплоиды, возникшие на основе умнож. хромосомных наборов одного вида наз. автополиплоидами – исп. в селекции.
Полиплоиды, возникшие на основе умнож. генома в разл. видах наз. аллополиплоидами.
Подавляющее большинство аллополиплоидов обр. не жизнеспособные гаметы.
Изменение числа хромосом, не кратное гаплоид. наз. гетероплоидией или анеуплоидией (открыл Бриджес)
Эуплоидия-состояние клеток, тканей или организмов, при котором в них существует полный набор хромосом или когда каждая клетка содержит все хромосомы из данного набора.
20.
Популяция – совокупность особей одного вида, длительно населяющих определ. террит. и имеющих сходный генофонд в следствие свободного скрещивания между собой.
Обширность ареола, население популяций, зависит от многих факторов
Одним из факторов явл. подвижность особей.
Совокупность всех генов в популяции наз. генофондом. Генофонды популяций объед. и образуют генофонд вида.
В популяции могут сущ-ть чистые линии – гомозиготные организмы. Поэтому отбор может идти только в полиморфных популяциях.
Все популяции можно разделить на 3 категории, в зависимости от степени их изоляции, от регулярности и постоянства связей м/у особями разных популяций.
1. географические- разобщены географ факторами(горы, реки)
2. экологические- разобщены м/ду соб вследствие действия эколог факторов(сезонность)
3. элементарные- изоляция в таких популяциях носит эпизодический характер.В этих попул-х осущ-ся регулярн и частые миграции особей из одной популяции в другую.
Наследственность популяции- распределение в ней генотипов и фенотипов аллелей.Генетич состав попул относительно постоянен.
21.
Основные положения хромосомной теории наследственности
Сформулировал Морган: 1. главным клеточными структурами ответственными за передачу наследственной информации, явл хромосомы кот содержат гены – носители генетической информации. 2.
в хромосомах гены расположены линейно, в пределах одной хромосомы гены образуют одну группу сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом. 3.
В мейозе между гомологичными хромосомами мажет происходить кроссинговер, что явл основой биологического разнообразия видов и базой для естественного отбора организмов.
В ядре наход хромосомы. Различ два вида хромосом гаплоидный и диплоидный. На стадии метафазы и ранней анафазы митоза и мейоза легче всего опред форму и размер хромосом. Совок всех морф признаков назыв кариотипом.
Форма каждой хромосомы определяется положением первичной перетяжки, где располагается центромера. Ген – элементарная единица наследственности. Ген часть хромосомы ответственная за проявления отдельного признака организма. Гены отдельн признаков лежат в опред местах хромосом – локусах.
Хромосомы в клетках парные. Парные гены назыв аллеями. Гены классифицируют по признакам которыми они управляют. Аддитивные гены имеют слабый эффект контролируют один и тот же признак. Гены доминантные вызывает выраженность признака.
Рецессивный ген – это ген действ кот проявляется очень слабо или совсем не проявляется. Эпистатические гены если один ген по отношению к другоме доминантен и если эти гены не аллельны.
Гетерозис.
Гетерозис — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это явление противоположно результатам инбридинга, или близкородственного скрещивания, приводящего к гомозиготности.
Увеличение жизнеспособности гибридов первого поколения в результате гетерозиса связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние, приэтом рецессивные летальные и полулетальные аллели, снижающие жизнеспособность гибридов, не проявляются.
Также в результате гетерозиготации могут образовываться несколько аллельных вариантов фермента, действующих в сумме более эффективно, чем поодиночке (в гомозиготном состоянии). Механизм действия гетерозиса ещё не окончательно выяснен.
Явление гетерозиса зависит от степени родства между родительскими особями: чем более отдалёнными родственниками являются родительские особи, тем в большей степени проявляется эффект гетерозиса у гибридов первого поколения.
Явление гетерозиса наблюдалось ещё до открытия законов Менделя И. Г. Кёльрейтером, термин «гетерозис» (в переводе с греческого языка — изменение, превращение), в 1908 Г. Шулл описал гетерозис у кукурузы.
У растений (по А. Густафсону) выделяют три формы гетерозиса: т. н.
репродуктивный гетерозис, в результате которого повышается плодородность гибридов и урожайность, соматический гетерозис, увеличивающий линейные размеры гибридного растения и его массу, и приспособительный гетерозис (называемый также адаптивным), повышающий приспособленность гибридов к действию неблагоприятных факторов окружающей среды.
Анализ эффекта гетерозиса с позиций открытых в начале XX в. основных генетических закономерностей гетерозиса:
1) гетерозиготным состоянием гибридов по многим генам;
2) возникновением взаимодействия доминантных благоприятных генов; 3) сверхдоминированием — гетерозигота превосходит гомозиготу.
В доказательство первого положения приводятся примеры получения межлинейных гибридов. При скрещивании гомозиготных инбредных линий гибриды первого поколения гетерозиготны по многим генам.
При этом действие вредных рецессивных мутантных аллелей подавляется доминантными аллелями обоих родителей.
Большой хозяйственный интерес представляют пути закрепления гетерозиса у древесных растений. Сохранение эффекта гетерозиса осуществляется вегетативным размножением уникальных гибридов.
Мы живем в век невиданных темпов научно-технического прогресса, обусловленного интенсивным развитием и огромными достижениями современной науки.
Среди наук, определяющих научно-технический прогресс, наряду с физикой, химией, электроникой и другими науками, все большее значение приобретают биологические, в особенности молекулярная биология, включающая молекулярную генетику и биохимию. Эти науки за последние 30 лет достигли выдающихся результатов в познании живого.
ГЕНЕТИКА ПОПУЛЯЦИЙ
Все виды живых организмов на Земле представлены определенными группами особей, которые называются популяциями. Популяция — это элементарная единица эволюции.
Действительно, вид, занимающий часто огромный ареал, содержащий многообразие форм, различных в каждом географическом районе, оказывается слишком громоздкой системой для однозначного ответа на действие естественного отбора, имеющего различные направления, характер и силу в разных районах.
В то же время отдельный организм (особь) также не может быть единицей эволюции, так как содержит лишь незначительную часть генетической информации вида, а с его смертью утрачивается и эта доля информации.
Таким образом, единицей эволюции может быть только достаточно большая группа особей вида, которая будет репрезентативной (представительной) и в то же время достаточно малой, чтобы быть подвижной системой, чутко реагирующей, на воздействие естественного отбора. Такой группой особей оказалась популяция.
Впервые термин популяция был предложен 3. Л. Иоганнсеном 1907 г. в работе «Чистые линии и популяции».
В его трактовке популяция — это группа особей, отличающихся от чистой линии тем, что каждый признак в ней представлен многими аллелями основного, определяющего его гена.
В чистой линии признак представлен моноаллельно. Другими словами, гетерозиготность признака отличает популяцию от гомозиготности его в чистой линии.
Современный этап экспериментального изучения популяции начался с выхода в 1926 г. работы С. С. Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики». Учение о популяциях как раздел общей биологии еще только развивается и не достигло уровня законченного исследования.
Однако значение этого раздела трудно переоценить, так как учение о популяциях имеет прикладное значение.
Учение о популяциях включает вопросы: динамики численности вида, микроэволюционных процессов и пусковых механизмов в эволюции, систематики и таксономии и, наконец, что особенно важно для лесоводства, вопросы, связанные с изучением генетики объектов, обычный генетический анализ которых сильно затруднен.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
Источник: https://zdamsam.ru/b52079.html
Загрузка...
