Генетика и селекция

Использование микроорганизмов для производства ряда продуктов — белков, аминокислот, антибиотиков, витаминов, гормонов и пищевых продуктов

Генетика- теоретическая основа селекции

Генетика является теоретической основой селекции. Так как именно знание законов генетики позволяет целенаправленно управлять появление мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов. Современный период развития селекции начинается с формирования новой науки-генетики. Генетика-это наука, изучающая наследственность и изменчивость живых организмов(растения, животные, микроорганизмы, люди). Наследственность-это свойство всех живых организмов передавать определенные особенности из поколения в поколение. Изменчивость-это свойство всех живых организмов в процессе своей жизнедеятельности приобретать новые признаки. Изменчивость обусловлена мутациями и различными их комбинациями. Комбинация генов при их взаимодействии может привести к появлению новых признаков или к новому их сочетанию. Селекция-это наука о методах создания новых сортов растений, пород животных или их усовершенствовании . Селекция-это наиболее эффективное средство обеспечения устойчивых урожаев и высокой продуктивности сельскохозяйственных растений и животных. Потому что в случае селекции применяется искусственный отбор, благодаря которому в последующих видах возможно закрепить нужный признак. Все современные методы селекции основаны на принципах генетики.

К особенности селекции животных относят:

1) Для селекции животных характерно только половое размножение;

2) В основном, очень редкая смена поколений;

3) Количество особей в потомстве невелико;

4) Затруднительно выведение чистых линий, так как животные не способны к самооплодотворении.

Основоположником генетики является чешский учёный Грегор Иоганн Мендель(1822-1884). Открытые им закономерности наследования моногенных признаков стали первыми шагами к открытию современной генетики. Мендель поставил серию опытов на горохе, тем самым доказав и установив механизм наследования признаков у живых организмов, которые отличаются по одному признаку. В опытах с огородным горохом учёный показал, что признаки родительских растений при скрещивании не уничтожаются и не смешиваются. Они предаются либо в форме, характерной одному из родителей. Или промежуточной, которая может проявиться вновь в последующих поколениях. Его опыты также доказали, что гены-это материальные носители наследственности. И они различны для каждого. В селекционной работе используют следующие методы гибридизации: инбридинг(близкородственное скрещивание), аутбридинг(межпородное или межсортовое скрещивание) и отдалённую гибридизацию(скрещивание организмов, относящихся к разным видам и родам).

К задачи современной селекции относят:

1) повышение продуктивности организмов;

2) улучшение качества продукции (вкуса ,внешнего вида, химического состава);

3) улучшение хозяйственно-важных физиологических свойств (устойчивости к болезням и вредителям, отзывчивости на удобрения или корм).

Основы научных методов селекции в нашей стране заложил Н.И.Вавилов.

Основные методы селекционной работы это -гибридизация и отбор. Вавилов установил, что у родственных растений возникают мутационные изменения. Он также установил семь центров происхождения культурных растений и их диких сородичей

1. южно-азиатский или тропический-рис, сахарный тростник, цитрусовые, огурец, баклажан

2. восточноазиатский- соя, просо, гречиха, слива, вишня ,яблоня

4. средиземноморский- капуста, свёкла, петрушка, маслины, лук

5. абиссинский- твёрдая пшеница, ячмень, кофейное дерево, банан, арбуз

7. южноамериканский-картофель, табак, ананас

Генетика и селекция

Темы раздела 6 «Генетика и селекция» :
6.1. Наследственность. 6.1.1. Основные понятия. 6.1.2. Законы Г. Менделя. 6.1.3. Сцепленное наследование. Нарушение сцепления. 6.1.4. Генетика пола. 6.1.5. Генетика крови. 6.1.6. Взаимодействие генов. 6.1.7. Хромосомная теория наследственности. 6.1.8. Нехромосомное наследование. 6.1.9. Основные методы генетики.
6.2. Изменчивость. 6.2.1. Ненаследственная (модификационная) изменчивость. 6.2.2. Наследственная (генотипическая) изменчивость. 6.2.3. Мутагенные факторы.
6.3. Селекция. 6.3.1. Основные методы селекции. 6.3.1.1. Отбор. 6.3.1.2. Гибридизация. 6.3.1.3. Полиплоидия. 6.3.1.4. Индуцированный мутагенез. 6.3.1.5. Клеточная и генная инженерия. 6.3.2. Селекция растений, животных и микроорганизмов. 6.3.2.1. Селекция растений. 6.3.2.2. Селекция животных. 6.3.2.3. Селекция микроорганизмов.

6. Генетика и селекция

Генетика — наука, изучающая наследственность и изменчивость организмов.

Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, функций, развития).

Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки. Наследственность и изменчивость — два противоположных, но взаимосвязанных свойства организма.

Побиологии.рф

Все особи внутри породы или сорта должны иметь сходные, наследственно закрепленные и ценные для человека свойства – продуктивность, определенный комплекс физиологических и морфологических качеств, а также однотипную реакцию на определенные факторы среды. Наследственная изменчивость исходных организмов — основание для создания новых пород животных или сортов растений.

Зная закономерности наследования отдельных признаков, можно сочетать их (путем скрещивания) у потомков. Так, например, у пшеницы можно добиться сочетания типа колоса и характера развития (яровой или озимый).

Все созданные и создаваемые породы и сорта отличаются от диких предков. Это объясняется тем, что селекционеры целенаправленно отбирают для скрещивания особей, обладающих какими-то мутантными признаками, и производят их комбинации путем скрещивания.

Задачи и методы селекции

Селекция разрабатывает методы создания новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с необходимыми человеку признаками. Породы животных, сорта растений, штаммы микроорганизмов представляют собой сово­купности особей, созданных человеком с помощью методов селек­ции, и характеризуются определенными наследственными особен­ностями, морфологическими и физиологическими хозяйственно ценными качествами. Поскольку свойства живых организмов обу­словлены их нормой реакции на основе определенной генетической информации и подвержены модификационной и наследственной изменчивости, развитие селекции основано на закономерностях ге­нетики. В селекционной работе используют следующие методы.

Стихийный (бессознательный). Проводился чело­веком для сохранения особей с наиболее ценными признаками, без стремления улучшить породу или сорт.

Методический (сознательный). Характеризуется тем, что че­ловек осознано и систематически стремится к выведению сорта или породы с желаемыми качествами. Подразделяется на: мас­совый — проводится по фенотипу. При этом отбирается груп­па особей, имеющих внешнее сходство. Поскольку генотипы ото­бранных особей по фенотипу неоднородны, отбор время от вре­мени повторяют; индивидуальный — от каждой особи получают отдельное потомство и при последующих близкородственных скрещиваниях у животных и самоопылении у растений выводят чистые линии. Чистые линии — группы генетически однород­ных (гомозиготных) организмов представляют ценный исходный материал для селекции.

Внутривидовая — основу составляет направлен­ное скрещивание особей с интересующими селекционера свойст­вами и последующий отбор потомков с максимальным проявле­нием этих свойств.

Близкородственная, или инбридинг, — проводится между братьями и сестрами или между родителями и потомством. В результате увеличивается доля гомозиготных организмов. В связи с переходом генов в гомозиготное состояние у потомков проявляются рецессивные мутации, что приводит к ослаблению потомства, появлению наследственных заболеваний.

Межвидовая (отдаленная, неродственная) — проводится ме­жду особями разных видов и разных родов. Ее используют как селекционный метод, позволяющий объединить в гибриде цен­ные хозяйственные признаки родительских форм. В силу генети­ческих, морфологических, физиологических и иных различий ор­ганизмов разных видов отдаленная гибридизация, как правило, осуществляется с большим трудом и требует применения специ­альных методов преодоления нескрещиваемости. Межвидовые гибриды часто оказываются бесплодными вследствие наруше­ния процессов гаметогенеза, так как хромосомы, полученные от разных видов, различаются между собой и не конъюгируют, по­этому мейоз не происходит.

Аутбридинг (скрещивание неродственных особей) — скре­щивание особей разных линий. При данном скрещивании удает­ся получить гетерозисные гибриды, превосходящие по своей мощности не только родительские линии, но и исходные формы, из которых эти линии были получены. Гетерозис заключается в повышенной мощности гибридов первого поколения по сравнению с родительскими формами. Основной причиной эффекта гетерозиса является отсутствие проявления вредных рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии.

Увеличение числа наборов хромосом под действием на делящуюся клетку ядов, разрушающих веретено деления (например, колхицином).

Индуцированный (искусственно вызванный) мутагенез

В естественных условиях частота мутирования генов сравнительно невелика. Мутагенез повышает количество мутаций под воздействием на организм различных мутагенов: ультрафиолетовых лучей, ионизирующего излучения, некоторых химических веществ. Мутации в целом не носят направленный характер, селекционер отбирает и культивирует организмы с интересующими его признаками. Чаще всего используется в селекции микроорганизмов.

В настоящее время активно развивается биотехнология — наука о способах получения необходимых человеку веществ с использованием живых организмов и биохимических процессов в производстве.

Основные направления биотехнологии

Микробиологическое производство

Клеточная инженерия

Генная инженерия

Использование микроорганизмов для производства ряда продуктов — белков, аминокислот, антибиотиков, витаминов, гормонов и пищевых продуктов

Основана на культивировании клеток и тканей высших организмов. Клетки помещаются на питательную среду, где они начинают делиться. Данным способом из клеток растений можно вырастить целое растение. Разработан метод слияния клеток, который позволяет получить гибриды между видами, не скрещивающимися в природе

Занимается исследованиями по перестройке генотипа. В геном микроорганизмов водят различные гены для производства того или иного вещества

Успехи селекционной работы в определенной степени зави­сят от генетического разнообразия исходной группы организмов. Многолетнее изучение наследственной изменчивости растений дикой и культурной фауны пяти континентов позволило Н. И. Вавилову сформулировать представления о центрах про­исхождения культурных растений.

Источник: Краснодембский Е. Г.”Общая биология: Пособие для старшеклассников и поступающих в вузы”

А.Г. Лебедев “Готовимся к экзамену по биологии”