Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


“ема: ќсновы селекций

ћинистерство образовани€ и науки –еспублики “атарстан

‘илиал √јѕќ” Ђ“ехникум нефтехимии и нефтепереработкиї

 

 

–≈‘≈–ј“

ѕредмет: ≈стествознание: Ѕиологи€

“ема: ќсновы селекций

–аботу выполнил:

обучающийс€ группы 656

—итдиковой.ƒ.H

–аботу проверил:

преподаватель (мастер)

ћаксимова.ј.√

 

г. ћенделеевск, 2015

 

 


—елекци€ (от лат. Ч выбор, отбор) Ч это наука о пут€х и методах создани€ новых и улучшени€ уже существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов с ценными дл€ практики признаками и свойствами.

«адачи селекции вытекают из ее определени€ Ч это выведение новых и совершенствование уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. —ортом, породой и штаммом называют устойчивую группу (попул€цию) живых организмов, искусственно созданную человеком и имеющую определенные наследственные особенности. ¬се особи внутри породы, сорта и штамма имеют сходные, наследственно закрепленные морфологические, физиолого-биохимические и хоз€йственные признаки и свойства, а также однотипную реакцию на факторы внешней среды. ќсновными направлени€ми селекции €вл€ютс€:

высока€ урожайность сортов растений, плодовитость и продуктивность пород животных;

качество продукции (например, вкус, внешний вид, лежкость плодов и овощей, химический состав зерна Ч содержание белка, клейковины, незаменимых аминокислот и т. д.);

физиологические свойства (скороспелость, засухоустойчивость, зимостойкость, устойчивость к болезн€м, вредител€м и неблагопри€тным климатическим услови€м);

интенсивный путь развити€ (у растений Ч отзывчивость на удобрени€, полив, а у животных Ч Ђоплатаї корма и т. п.).

÷ель данной работы Ц изучить селекцию и ее виды.

«адачи:

рассмотреть теоретические основы селекции;

изучить вопросы селекцию растений, животных и микроорганизмов.

1. “еоретические основы селекции

¬ последние годы особое значение приобретает селекци€ р€да насекомых и микроорганизмов, используемых с целью биологической борьбы с вредител€ми и возбудител€ми болезней культурных растений.

—елекци€ должна учитывать также и потребности рынка сбыта сельскохоз€йственной продукции, удовлетворени€ конкретных отраслей промышленного производства. Ќапример, дл€ выпечки высококачественного хлеба с эластичным м€кишем и хруст€щей корочкой необходимы сильные (стекловидные) сорта м€гкой пшеницы, с большим содержанием белка и упругой клейковины. ƒл€ изготовлени€ высших сортов печень€ нужны хорошие мучнистые сорта м€гкой пшеницы, а макаронные издели€, рожки, вермишель, лапша, вырабатываютс€ из твердой пшеницы.

ярким примером селекции с учетом потребностей рынка служит пушное звероводство. ѕри выращивании таких ценных зверьков, как норка, выдра, лиса, отбираютс€ животные с генотипом, соответствующим посто€нно мен€ющейс€ моде в отношении окраски и оттенков меха.

¬ целом развитие селекции должно быть основано на законах генетики как науки о наследственности и изменчивости, поскольку свойства живых организмов определ€ютс€ их генотипом и подвержены наследственной и модификационной изменчивости.

“еоретической основой селекции €вл€етс€ генетика. »менно генетика прокладывает пути эффективного управлени€ наследственностью и изменчивостью организмов. ¬месте с тем селекци€ опираетс€ и на достижени€ других наук: систематики и географии растений и животных, цитологии, эмбриологии, биологии индивидуального развити€, молекул€рной биологии, физиологии и биохимии. Ѕурное развитие этих направлений естествознани€ открывает совершенно новые перспективы. ”же на сегодн€шний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструировани€ организмов с нужными признаками и свойствами.

√енетике принадлежит определ€юща€ роль в решении практически всех селекционных задач. ќна помогает рационально, на основе законов наследственности и изменчивости, планировать селекционный процесс с учетом особенностей наследовани€ каждого конкретного признака. ƒостижени€ генетики, закон гомологических р€дов наследственной изменчивости, применение тестов дл€ ранней диагностики селекционной перспективности исходного материала, разработка разнообразных методов экспериментального мутагенеза и отдаленной гибридизации в сочетании с полиплоидизацией, поиск методов управлени€ процессами рекомбинации и эффективного отбора наиболее ценных генотипов с нужным комплексом признаков и свойств дали возможность расширить источники исходного материала дл€ селекции.  роме того, широкое использование в последние годы методов биотехнологии, культуры клеток и тканей позволили значительно ускорить селекционный процесс и поставить его на качественно новую основу. Ётот далеко не полный перечень вклада генетики в селекцию дает представление о том, что современна€ селекци€ немыслима без использовани€ достижений генетики.

”спех работы селекционера в значительной мере зависит от правильности выбора исходного материала (видов, сортов, пород) дл€ селекции, изучени€ его происхождени€ и эволюции, использовани€ в селекционном процессе организмов с ценными признаками и свойствами. ѕоиск нужных форм ведетс€ с учетом всего мирового генофонда в определенной последовательности. ѕрежде всего, используютс€ местные формы с нужными признаками и свойствами, затем примен€ютс€ методы интродукции и акклиматизации, т. е. привлекаютс€ формы, произрастающие в других странах или в других климатических зонах и, наконец, методы экспериментального мутагенеза и генетической инженерии1.

— целью изучени€ многообрази€ и географического распространени€ культурных растений Ќ. ». ¬авилов с 1924 г. и до конца 30-х гг. организовал 180 экспедиций по самым труднодоступным и зачастую опасным районам земного шара. ¬ результате этих экспедиций Ќ. ». ¬авилов изучил мировые растительные ресурсы и установил, что наибольшее разнообразие форм вида сосредоточено в тех районах, где этот вид возник.  роме того, была собрана уникальна€, сама€ крупна€ в мире коллекци€ культурных растений (к 1940 г. коллекци€ включала 300 тыс. образцов), которые ежегодно размножаютс€ в кол лекци€х ¬сероссийского института растениеводства имени Ќ. ». ¬авилова (¬»–) и широко используютс€ селекционерами как исходный материал дл€ создани€ новых сортов зерновых, плодовых, овощных, технических, лекарственных и других культур.

Ќа основании изучени€ собранного материала ¬авилов выделил 7 центров происхождени€ культурных растений (ѕриложение 1). ÷ентры происхождени€ важнейших культурных растений св€заны с древними очагами цивилизации и местом первичного возделывани€ и селекции растений. ѕодобные очаги одомашнивани€ (центры происхождени€) вы€влены и у домашних животных.

2. «начение селекции

÷ели и задачи селекции как науки обусловлены уровнем агротехники и зоотехники, уровнем индустриализации растениеводства и животноводства. Ќапример, в услови€х дефицита пресной воды уже выведены сорта €чмен€, которые дают удовлетворительные урожаи при орошении морской водой. ¬ыведены породы кур, не снижающие продуктивности в услови€х большой скученности животных на птицефабриках. ƒл€ –оссии очень важно создание сортов, продуктивных в услови€х мороза без снега при €сной погоде, поздних заморозков и т. д.

ќдним из важнейших достижений человека на заре его становлени€ и развити€ было создание посто€нного и достаточно надежного источника продуктов питани€ путем одомашнивани€ диких животных и возделывани€ растений. √лавным фактором одомашнивани€ служит искусственный отбор организмов, отвечающих требовани€м человека. ” культурных форм растений и животных сильно развиты отдельные признаки, часто бесполезные или даже вредные дл€ их существовани€ в естественных услови€х, но полезные дл€ человека. Ќапример, способность некоторых пород кур давать более 300 €иц в год лишена биологического смысла, поскольку такое количество €иц курица не сможет высиживать. ѕродуктивность всех культурных растени€ также значительно выше, чем у родственных диких видов, но вместе с тем они хуже адаптируютс€ к посто€нно мен€ющимс€ услови€м среды и не имеют средств защиты от поедани€ (горьких или €довитых веществ, шипов, колючек и т. п.). ѕоэтому в естественных услови€х культурные, т. е. одомашненные формы существовать не могут.

ќдомашнивание привело к ослаблению действи€ стабилизирующего отбора, что резко повысило уровень изменчивости: и расшир€ло его спектр. ѕри этом одомашнивание сопровождалось отбором, вначале бессознательным (отбор тех особей, которые лучше выгл€дели, имели более смирный нрав, обладали другими ценными дл€ человека качествами), затем осознанным, или методическим. Ўирокое использование методического отбора направлено на формирование у растений и животных определенных качеств, удовлетвор€ющих человека. ќпыт многих поколений людей позволил создать методы и правила отбора и сформировать селекцию как науку.

ѕроцесс одомашнивани€ новых видов растений и животных дл€ удовлетворени€ потребностей человека продолжаетс€ и в наше врем€. Ќапример, дл€ получени€ модной и высококачественной пушнины в нынешнем столетии создана нова€ отрасль животноводства Ч пушное звероводство.

3. —елекци€ растений, методы

¬ отличие от селекции микроорганизмов селекци€ растений не оперирует миллионами и миллиардами особей и скорость их размножени€ измер€етс€ не минутами и часами, а мес€цами и годами. ќднако по сравнению с селекцией животных, где число потомков единично, селекци€ растений находитс€ в более выгодном положении.  роме того, различаютс€ и методические подходы к селекции само- и перекрестноопыл€ющихс€ растений, размножающихс€ вегетативным и половым путем, одно- и многолетних растений и т. д.

ќсновными методами селекции растений €вл€ютс€ отбор и гибридизаци€. ƒл€ отбора необходимо наличие гетерогенности, т. е. различий, разнообрази€ в используемой группе особей. ¬ противном случае отбор не имеет смысла, он будет неэффективен, ѕоэтому сначала осуществл€етс€ гибридизаци€, а затем после по€влени€ расщеплени€ Ч отбор.

--PAGE_BREAK--

¬ случае, если селекционеру не хватает естественного разнообрази€ признаков, существующего генофонда, он использует искусственный мутагенез (получает генные, хромосомные или геномные мутации Ч полиплоиды), дл€ манипул€ций с отдельными генами Ч генетическую инженерию, а дл€ ускорени€ селекционного процесса Ч клеточную. ќднако классическими методами селекции были и остаютс€ гибридизаци€ и отбор.

–азличают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

ћассовый отбор Ч это выделение целой группы особей, обладающих ценными признаками. „аще он используетс€ при работе с перекрестноопыл€емыми растени€ми. ¬ этом случае сорт не €вл€етс€ гомозиготным. Ёто сорт-попул€ци€, обладающий сложной гетерозиготностью по многим генам, что обеспечивает ему пластичность в сложных услови€х среды и возможность про€влени€ гетерозисного эффекта. ќсновным достоинством метода €вл€етс€ то, что он позвол€ет сравнительно быстро и без больших затрат сил улучшать местные сорта, а недостатком Ч то, что не может контролироватьс€ наследственна€ обусловленность отбираемых признаков, в силу чего часто неустойчивы результаты отбора.

—крещивание, при котором родительские формы отличаютс€ только по одной паре альтернативных признаков, называетс€ моногибридным. ћендель до скрещивани€ разных форм гороха проводил их самоопыление. ѕри скрещивании белоцветковых горохов с такими же белоцветковыми он получал во всех последующих поколени€х только белоцветковые. јналогична€ ситуаци€ наблюдалась и в случае пурпурноцветковых. ѕри скрещивании же √орохов, имеющих пурпурные цветки, с белоцветковыми растени€ми все гибриды первого поколени€ –1 имели пурпурные цветки, но при их самоопылении среди гибридов второго поколени€ –2 кроме пурпурноцветковых растений (три части) по€вл€лись и белоцветковые (одна часть) (ѕриложение 2).

—крещивание, при котором родительские формы отличаютс€ по двум парам альтернативных признаков (по двум парам аллелей), называетс€ дигибридным.

ѕровод€ скрещивание гомозиготных родительских форм, имеющих желтые семена с гладкой поверхностью и зеленые семена с морщинистой, ћендель получил все растени€ с желтыми гладкими семенами и сделал вывод, что эти признаки €вл€ютс€ доминантными. ¬о втором поколении после самоопылени€ гибридов –1 он наблюдал следующее расщепление: 315 желтых гладких, 101 желтых морщинистых, 108 зеленых гладких и 32 зеленых морщинистых. »спользу€ другие гомозиготные родительские формы (желтые морщинистые и зеленые гладкие), ћендель получил аналогичные результаты и в первом, и во втором поколени€х гибридов, т. е. расщепление во втором поколении в отношении 9: 3: 3: 1 (ѕриложение 3).

ѕри индивидуальном отборе получают потомство от каждого растени€ отдельно при об€зательном контроле наследовани€ интересующих признаков. ќн примен€етс€ у самоопылителей (пшеница, €чмень). –езультатом индивидуального отбора €вл€етс€ увеличение числа гомозигот. Ёто св€зано с тем, что при самоопылении гомозигот будут образовыватьс€ только гомозиготы, а половина потомков самоопыленных гетерозигот также будут гомозиготами. ѕри индивидуальном отборе формируютс€ чистые линии. „истые линии Ч это группа особей, €вл€юща€с€ потомками одной гомозиготной самоопыленной особи. ќни обладают максимальной степенью гомозиготности. ќднако абсолютно гомозиготных особей практически не бывает, так как непрерывно происходит мутационный процесс, нарушающий гомозиготность.  роме того, даже самые строгие самоопылители иногда могут переопыл€тьс€ перекрестно. Ёто повышает их приспособленность к услови€м и выживаемость, поскольку народу с искусственным отбором на все органические формы действует и естественный.

≈стественный отбор играет важную роль в селекции, так как при проведении искусственного отбора селекционер не может избежать того, чтобы селекционный материал не подвергалс€ воздействию условий внешней среды. Ѕолее того, селекционерами часто привлекаетс€ и естественный отбор дл€ отбора форм, наиболее приспособленных к услови€м произрастани€ Ч влажности, температуры, устойчивости к естественным вредител€м и болезн€м2.

“ак как одним из методов селекции €вл€етс€ гибридизаци€, то большую роль играет выбор типа скрещиваний, т. е. система скрещиваний.

—истемы скрещивани€ могут быть разделены на два основных типа: близкородственное (инбридинг Ч разведение в себе) и скрещивание между неродственными формами (аутбридинг Ч неродственное разведение). ≈сли принудительное самоопыление приводит к гомозиготизации, то неродственные скрещивани€ Ч к гетерозиготизации потомков от этих скрещиваний.

»нбридинг, т.е. принудительное самоопыление перекрестноопыл€ющихс€ форм, кроме прогрессирующей с каждым поколением степени гомозиготности, приводит и к распадению, разложению исходной формы на р€д чистых линий. “акие чистые линии будут обладать пониженной жизнеспособностью, что, по-видимому, св€зано с переходом из генетического груза в гомозиготное состо€ние всех рецессивных мутаций, которые в. основном €вл€ютс€ вредными.

„истые линии, полученные в результате инбридинга, имеют различные свойства. ” них различные признаки про€вл€ютс€ по-разному.  роме того, различна и степень снижени€ жизнеспособности. ≈сли эти чистые линии скрещивать между собой, то, как правило, наблюдаетс€ эффект гетерозиса.

√етерозис Ч €вление повышенной жизнеспособности, урожайности, плодовитости гибридов первого поколени€, превышающих по этим параметрам обоих родителей. ”же со второго поколени€ гетерозисный эффект угасает. √енетические основы гетерозиса не имеют однозначного толковани€, но предполагаетс€, что гетерозис св€зан с высоким уровнем гетерозиготности у гибридов чистых линий (межлинейные гибриды). ѕроизводство чистолинейного материала кукурузы с использованием так называемой цитоплазматической мужской стерильности было широко изучено и поставлено на промышленную основу в —Ўј. ≈е использование исключало необходимость кастрировать цветки, удал€ть пыльники, так как мужские цветки растений, используемые в качестве женских, были стерильны.

–азные чистые линии обладают разной комбинационной способностью, т. е. дают неодинаковый уровень гетерозиса при скрещивани€х друг с другом. ѕоэтому, создав большое количество чистых линий, экспериментально определ€ют наилучшие комбинации скрещиваний, которые затем используютс€ в производстве.

ќтдаленна€ гибридизаци€ Ч это скрещивание растений, относ€щихс€ к различным видам. ќтдаленные гибриды, как правило, стерильны, что св€зано с содержанием в геноме различных хромосом, которые в мейозе не конъюгируют. ¬ результате этого формируютс€ стерильные гаметы. ƒл€ устранени€ данной причины в 1924 г. советским ученым √. ƒ.  арпеченко было предложено использовать удвоение числа хромосом у отдаленных гибридов, которое приводит к образованию амфидиплоидов.

“аким методом кроме тритикале были получены многие ценные отдаленные гибриды, в частности многолетние пшенично-пырейные гибриды и др. ” таких гибридов в клетках содержитс€ полный диплоидный набор хромосом одного и другого родител€, поэтому хромосомы каждого родител€ конъюгируют друг с другом и мейоз проходит нормально. ѕутем скрещивани€ с последующим удвоением числа хромосом терна и алычи удалось повторить эволюцию Ч произвести ресинтез вида сливы домашней.

ѕодобна€ гибридизаци€ позвол€ет полностью совместить в одном виде не только хромосомы, но и свойства исходных видов. Ќапример, тритикале сочетает многие качества пшеницы (высокие хлебопекарные качества) и ржи (высокое содержание незаменимой аминокислоты лизина, а также способность расти на бедных песчаных почвах).

Ёто один из примеров использовани€ в селекции полиплоидии, точнее аллоплоидии. ≈ще более широко используетс€ автополиплоиди€. Ќапример, в Ѕеларуси возделываетс€ тетраплоидна€ рожь, выведены сорта полиплоидных овощных культур, гречихи, сахарной свеклы. ¬се эти формы обладают более высокой урожайностью по сравнению с исходными формами, сахаристостью (свекла), содержанием витаминов и других питательных веществ. ћногие культуры представл€ют собой естественные полиплоиды (пшеница, картофель и др.).

¬ыведение новых высокопродуктивных сортов растений играет важнейшую роль в повышении урожайности и обеспечении населени€ продовольствием. ¬о многих странах мира идет Ђзелена€ революци€ї Ч резка€ интенсификаци€ сельскохоз€йственного производства за счет выведени€ новых сортов растений интенсивного типа. ¬ нашей стране также получены ценные сорта многих сельскохоз€йственных культур.

ѕри использовании новых методов селекции получены новые сорта растений. “ак, академиком Ќ. ¬. ÷ициным путем отдаленной гибридизации пшеницы с пыреем и последующей полиплоидизации выведены многолетние пшеницы. “акими же методами получены перспективные сорта новой зерновой культуры тритикале. ƒл€ селекции вегетативно размножаемых растений используютс€ соматические мутации (они использовались и ».¬. ћичуриным, но он называл их почковыми вариаци€ми). Ўирокое применение получили многие методы ». ¬. ћичурина после их генетического осмыслени€, хот€ некоторые из них теоретически так и не разработаны. Ѕольшие успехи достигнуты в использовании результатов мутационной селекции в выведении новых сортов зерновых, хлопчатника и кормовых культур. ќднако наибольший вклад во все возделываемые сорта внесли образцы коллекции мирового генофонда культурных растений, собранные Ќ. ». ¬авиловым и его учениками.

4. —елекци€ животных, методы

’от€ основные принципы селекции животных существенно не отличаютс€ от принципов селекции растений, все-таки они имеют р€д характерных особенностей. “ак, у животных существует только половое размножение, смена поколений происходит редко (через несколько лет), количество особей в потомстве невелико. ” них особенно сильно выражено модифицирующее вли€ние факторов внешней среды и затруднен анализ генотипа. ѕоэтому большую роль приобретает анализ совокупности внешних признаков, характерных дл€ породы.

ќдомашнивание животных началось, веро€тно, 10Ч 12 тыс. лет назад. ќно происходило в основном в тех же районах, где расположены и центры многообрази€ и происхождени€ культурных растений. ќдомашнивание привело к ослаблению действи€ стабилизирующего отбора, что резко повысило уровень изменчивости и расширило ее спектр. ѕоэтому одомашнивание сразу же сопровождалось и отбором. ѕо-видимому, сначала это был бессознательный отбор, т. е. отбор тех особей, которые лучше выгл€дели, имели более смирный нрав и т. д. ќднако постепенно начал использоватьс€ отбор методический, осознанный и направленный на формирование у животных определенных качеств, удовлетвор€ющих те или иные потребности человека в данных конкретных природных и экономических услови€х. ќпыт многих поколений позволил создать методы и правила племенного отбора и подбора и сформировать селекцию животных как науку.

“ипы скрещивани€ и методы разведени€ внедр€лись в селекцию животных часто путем экстрапол€ции из селекции растений. Ёто было св€зано с тем, что внедрение генетических знаний в селекцию растений началось гораздо раньше, чем в селекцию животных из-за дороговизны животных объектов, меньшего количества их в семье и т. д. “ака€ экстрапол€ци€, проводивша€с€ без учета специфики объекта, часто давала отрицательные результаты. “ак, в частности, метод инбридинга был внедрен из селекции растений-самоопылителей в селекцию животных как основной метод, хот€ позже была установлена необоснованность его широкого использовани€, так как породы животных скорее соответствуют сортам-попул€ци€м перекрестноопылителей. ѕороды €вл€ютс€ сложными полигетерозиготными комплексами, генотипы внутри которых приведены в определенную систему. ѕоэтому основной тип скрещиваний Ч аутбридинг, хот€ в селекции используетс€ и инбридинг Ч родственное скрещивание между брать€ми и сестрами или между родител€ми и потомством. “ак как инбридинг ведет к гомозиготности, то он ослабл€ет животных, снижает их устойчивость к услови€м среды, повышает заболеваемость. “ем не менее, при выведении новых пород зачастую возникает необходимость в инбридинге с целью закреплени€ в породе характерных хоз€йственно ценных признаков, предотвращени€ их Ђрастворени€ї, сглаживани€ в неродственных скрещивани€х. »ногда его практикуют даже в течение нескольких поколений с целью получени€ в чистом виде какого-то важного признака, а затем об€зательно используют аутбридинг и вывод€т гетерозисное потомство. Ќеродственное скрещивание в пределах породы и даже между породами ведет к поддержанию и усилению ценных качеств породы, если такое скрещивание сопровождаетс€ отбором характерных признаков (ѕриложение 4).

’орошим примером межпородного скрещивани€ может служить выведенна€ академиком ћ. ‘. »вановым высокопродуктивна€ порода свиней бела€ степна€ украинска€ от скрещивани€ местных беспородных украинских свиней с высокопродуктивными белыми английскими (на первом этапе). «атем примен€лось повторное межпородное скрещивание, несколько поколений инбридинга, давшего начало нескольким отобранным чистым лини€м, которые были скрещены между собой. “аким образом, удел€€ должное внимание подбору исходных производителей, их качеству, комбиниру€ аутбридинг, инбридинг и использу€ жесткий отбор потомства по необходимым признакам, селекционер реализует свою идею, свои планы, свое представление о породе.

продолжение
--PAGE_BREAK--

ќсновными методами анализа наследственных хоз€йственно ценных признаков у животных производителей €вл€ютс€ анализ экстерьера и оценка по потомству. ƒл€ выведени€ новой породы животных, обладающей комплексом ценных признаков в соответствии с планом селекционера и требовани€ми производства, большое значение имеют правильный подбор и оценка качества исходных производителей. ќценку производ€т в первую очередь по экстерьеру, т. е. фенотипу. ѕод экстерьером понимают всю совокупность наружных форм и признаков животных, включа€ их телосложение, соотношение частей тела животного и даже масти и наличи€ дл€ каждой породы своей экстерьерной Ђметкиї. ѕри этом дл€ опытного селекционера несущественные признаки интереса не представл€ют, им выбираютс€ главные. Ќо в то же врем€, исследовав коррел€тивные св€зи между признаками, можно по чисто внешним несущественным фенотипическим про€влени€м проследить за наследованием трудно контролируемых, св€занных с ними хоз€йственно ценных признаков.

“ак как подбор производителей в некотором смысле €вл€етс€ решающим фактором, то во избежание ошибок селекционерами часто используетс€ как бы Ђпристрелочныйї предварительный эксперимент, суть которого состоит в оценке производителей по потомству, что особенно важно при оценке признаков, не про€вл€ющихс€ у самцов. ƒл€ оценки проводитс€ скрещивание производителей-самцов с несколькими самками, определ€ютс€ продуктивность и другие качества потомства. „тобы оценить качество наследственности, например быков-производителей по жирномолочности, петухов по €йценоскости и т. д., признаки полученного потомства сравниваютс€ со средне-породными и материнскими признаками.

ќтдаленна€ гибридизаци€ домашних животных менее продуктивна, чем у растений, так как преодолеть стерильность отдаленных гибридов невозможно, если она про€вл€етс€. ѕравда, в некоторых случа€х отдаленна€ гибридизаци€ видов с родственными хромосомными наборами не приводит к нарушению мейоза, а ведет к нормальному сли€нию гамет и развитию зародыша у отдаленных гибридов, что позволило получить некоторые ценные породы, сочетающие полезные признаки обоих использованных в гибридизации видов. Ќапример, получены породы тонкорунных архаромериносов, которые, как и архары, могут использовать высокогорные пастбища, недоступные дл€ тонкорунных мериносов. ”спешно завершились попытки улучшить породы местного крупного рогатого скота скрещиванием его с зебу и €ками.

—ледует отметить, что не всегда необходимо добиватьс€ плодовитого потомства от отдаленной гибридизации. »ногда полезны и стерильные гибриды, как, например, веками использующиес€ мулы Ч стерильные гибриды лошади и осла, отличающиес€ выносливостью и долговечностью3.

5. —елекци€ микроорганизмов, методы

  микроорганизмам относ€тс€, прежде всего, прокариоты (бактерии, актиномицеты, микоплазмы и др.) и одноклеточные эукариоты Ч простейшие, дрожжи и др. »з более 100 тыс. видов, известных в природе микроорганизмов, в хоз€йственной де€тельности человека используетс€ уже несколько сотен, и число это растет.  ачественный скачок в их использовании произошел в последние 20-30 лет, когда были установлены многие генетические механизмы регул€ции биохимических процессов, происход€щих в клетках микроорганизмов.

ћикроорганизмы играют исключительно важную роль в биосфере и в жизни человека. ћногие из них продуцируют дес€тки видов органических веществ Ч аминокислот, белков, антибиотиков, витаминов, липидов, нуклеиновых кислот, ферментов, пигментов, —ахаров и т. п., широко используемых в разных област€х промышленности и медицины. “акие отрасли пищевой промышленности, как хлебопечение, производство спирта, некоторых органических кислот, виноделие и многие другие, основаны на де€тельности микроорганизмов.

ћикробиологическа€ промышленность предъ€вл€ет к продуцентам различных соединений жесткие требовани€, которые важны дл€ технологии производства: ускоренный рост, использование дл€ жизнеде€тельности дешевых субстратов и устойчивость к заражению микроорганизмами. Ќаучна€ основа этой промышленности Ч умение создавать микроорганизмы с новыми, заранее определенными генетическими свойствами и умение использовать их в промышленных масштабах.

—елекци€ микроорганизмов (в отличие от селекции растений и животных) имеет р€д особенностей:

у селекционера имеетс€ неограниченное количество материала дл€ работы Ч за считанные дни в чашках ѕетри или пробирках на питательных средах можно вырастить миллиарды клеток;

более эффективное использование мутационного процесса, поскольку геном микроорганизмов гаплоидный, что позвол€ет вы€вить любые мутации уже в первом поколении;

организаци€ генома бактерий более проста: меньше генов в геноме, менее сложна и генетическа€ регул€ци€ взаимодействи€ генов.

Ёти особенности накладывают свой отпечаток на методы селекции микроорганизмов, которые во многом существенно отличаютс€ от методов селекции растений и животных. Ќапример, в селекции микроорганизмов обычно используютс€ их естественные способности синтезировать какие-либо полезные дл€ человека соединени€ (аминокислоты, витамины, ферменты и др.). ¬ случае использовани€ методов генной инженерии можно заставить бактерии и другие микроорганизмы продуцировать те соединени€, синтез которых в естественных природных услови€х им никогда не был присущ (например, гормоны человека и животных, биологически активные соединени€).

ѕриродные микроорганизмы, как правило, обладают низкой продуктивностью тех веществ, которые интересуют селекционера. ƒл€ использовани€ в микробиологической промышленности нужны высокопродуктивные штаммы, которые создают различными методами селекции, в том числе отбором среди природных микроорганизмов.

ќтбору высокопродуктивных штаммов предшествует целенаправленна€ работа селекционера с генетическим материалом исходных микроорганизмов. ¬ частности, широко используют различные способы рекомбинировани€ генов: конъюгацию, трансдукцию, трансформацию и другие генетические процессы. Ќапример, конъюгаци€ (обмен генетическим материалом между бактери€ми) позволила создать штамм, способный утилизировать углеводороды нефти. „асто прибегают к трансдукции (перенос гена из одной бактерии в другую, посредством бактериофагов), трансформации (перенос ƒЌ , изолированной из одних клеток, в другие) и амплификации (увеличение числа копий нужного гена).

“ак, у многих микроорганизмов гены биосинтеза антибиотиков или их регул€торы наход€тс€ в плазмиде, а не в основной хромосоме. ѕоэтому увеличение путем амплификации числа этих плазмид позвол€ет существенно повысить производства антибиотиков.

¬ажнейшим этапом в селекционной работе €вл€етс€ индуцирование мутаций. Ёкспериментальное получение мутаций открывает почти неограниченные перспективы дл€ создани€ исходного материала в селекции. ¬еро€тность (частота) возникновени€ мутаций у микроорганизмов (10-10 Ч 10-6) ниже, чем у всех других организмов (10-6 Ч10-4). Ќо веро€тность выделени€ мутаций по данному гену у бактерий значительно выше, чем у растений и животных, поскольку получить многомиллионное потомство у микроорганизмов довольно просто и быстро.

ƒл€ выделени€ мутаций служат селективные среды, на которых способны расти мутанты, но погибают исходные родительские особи дикого типа. ѕроводитс€ так же отбор по окраске и форме колоний, скорости роста мутантов и диких форм и т. д.

ќтбор по продуктивности (например, продуцентов антибиотиков) осуществл€етс€ по степени антагонизма и угнетени€ роста чувствительного штамма. ƒл€ этого штамм-продуцент высеваетс€ на Ђгазонї чувствительной культуры. ѕо размеру п€тна, где отсутствует рост чувствительного штамма вокруг колонии штамма-продуцента, суд€т о степени активности (в данном случае антибиотической). ƒл€ размножени€, естественно, отбираютс€ наиболее продуктивные колонии. ¬ результате селекции производительность продуцентов удаетс€ увеличить в сотни Ч тыс€чи раз. Ќапример, комбиниру€ мутагенез и отбор в работе с грибом Penicillium, выход антибиотика пенициллина увеличили примерно в 10 тыс. раз по сравнению с исходным диким штаммом.

–оль микроорганизмов в микробиологической, пищевой промышленности, в сельском хоз€йстве и других област€х трудно переоценить. ќсобенно важно отметить то, что многие микроорганизмы дл€ производства ценных продуктов используют отходы промышленного производства, нефтепродукты и тем самым производ€т их разрушение, предохран€€ от загр€знени€ окружающую среду4.

6. Ѕиотехнологи€, генетическа€ и клеточна€ инженери€

Ѕиотехнологи€ Ч это сознательное производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов и биологических процессов.

— незапам€тных времен биотехнологи€ примен€лась преимущественно в пищевой и легкой промышленности: в виноделии, хлебопечении, сбраживании молочных продуктов, при обработке льна и кож, основанных на применении микроорганизмов. ¬ последние дес€тилети€ возможности биотехнологии необычайно расширились. Ёто св€зано с тем, что ее методы выгоднее ќбычных по той простой причине, что в живых организмах биохимические реакции, катализируемые ферментами, идут при оптимальных услови€х (температуре и давлении), более производительны, экологически чисты и не требуют химических реактивов, отравл€ющих среду.

ќбъектами биотехнологии €вл€ютс€ многочисленные представители групп живых организмов Ч микроорганизмы (вирусы, бактерии, простейшие, дрожжевые грибы), растени€, животные, а также изолированные из них клетки и субклеточные компоненты (органеллы) и даже ферменты. Ѕиотехнологи€ базируетс€ на протекающих в живых системах физиолого-биохимических процессах, в результате которых осуществл€ютс€ выделение энергии, синтез и расщепление продуктов метаболизма, формирование химических и структурных компонентов клетки.

√лавным направлением биотехнологии €вл€етс€ производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток биологически активных соединений (ферменты, витамины, гормоны), лекарственных препаратов (антибиотики, вакцины, сыворотки, высокоспецифичные антитела и др.), а также ценных соединений (кормовые добавки, например, незаменимые аминокислоты, кормовые белки и т. д.). ћетоды генетической инженерии позволили осуществить синтез в промышленных количествах таких гормонов, как инсулин и соматотропин (гормон роста), которые необходимы дл€ лечени€ генетических болезней человека.

ќдним из важнейших направлений современной биотехнологии €вл€етс€ также использование биологических методов борьбы с загр€знением окружающей среды (биологическа€ очистка сточных вод, загр€зненной почвы и т. п.).

“ак, дл€ извлечени€ металлов из сточных вод могут широко использоватьс€ штаммы бактерий, способные накапливать уран, медь, кобальт. ƒругие бактерии родов Rhodococcus и Nocardia с успехом примен€ют дл€ эмульгировани€ и сорбции углеводородов нефти из водной среды. ќни способны раздел€ть водную и нефт€ную фазы, концентрировать нефть, очищать сточные воды от примесей нефти. јссимилиру€ углеводороды нефти, такие микроорганизмы преобразуют их в белки, витамины из группы ¬ и каротины.

Ќекоторые из штаммов галобактерий с успехом примен€ют дл€ удалени€ мазута с песчаных пл€жей. ѕолучены также генно-инженерные штаммы, способные расщепл€ть октан, камфару, нафталин, ксилол, эффективно утилизировать сырую нефть.

Ѕольшое значение имеет использование методов биотехнологии дл€ защиты растений от вредителей и болезней.

Ѕиотехнологи€ проникает в т€желую промышленность, где микроорганизмы используютс€ дл€ добычи, превращени€ и переработки природных ископаемых. ”же в древности первые металлурги получали железо из болотных руд, производимых железобактери€ми, которые способны концентрировать железо. “еперь разработаны способы бактериальной концентрации р€да других денных металлов: марганца, цинка, меди, хрома и др. Ёти методы используютс€ дл€ разработки отвалов старых рудников и бедных месторождений, где традиционные методы добычи экономически невыгодны5.

√енетическа€ инженери€ Ч один из важнейших методов биотехнологии. ќна предполагает целенаправленное искусственное создание определенных комбинаций генетического материала, способных нормально функционировать в клетке, т. е. размножатьс€ и контролировать синтез конечных продуктов. ћожно выделить несколько разновидностей метода генетической инженерии в зависимости от уровн€ и особенностей его использовани€.

продолжение
--PAGE_BREAK--

√енетическа€ инженери€ используетс€ в основном на прокариотах и микроорганизмах, хот€ в последнее врем€ начала примен€тьс€ и на высших эукариотах (например, на растени€х). Ётот метод включает выделение из клеток отдельных генов или синтез генов вне клеток (например, на основе матричной –Ќ , синтезированной данным геном), направленную перестройку, копирование и размножение выделенных или синтезированных генов (клонирование генов), а также их перенос и включение в подлежащий изменению геном. “аким путем можно добитьс€ включени€ в клетки бактерий Ђчужихї генов и синтеза бактери€ми важных дл€ человека соединений. Ѕлагодар€ этому в геном кишечной палочки удалось ввести ген синтеза инсулина из генома человека. »нсулин, синтезированный бактери€ми, используетс€ дл€ лечени€ больных сахарным диабетом.

–азвитие генетической инженерии стало возможным благодар€ открытию двух ферментов Ч рестриктаз, разрезающих молекулу ƒЌ  в строго определенных участках, и лигаз, сшивающих кусочки различных молекул ƒЌ  друг с другом.  роме того, в основе генетической инженерии лежит открытие векторов, которые представл€ют собой короткие, самосто€тельно размножающиес€ в клетках бактерий кольцевые молекулы ƒЌ . — помощью рестриктаз и лигаз в векторы и встраивают необходимый ген, добива€сь впоследствии его включени€ в геном клетки-хоз€ина.

 леточна€ инженери€ Ч это метод конструировани€ клеток нового типа на основе их культивировани€, гибридизации и реконструкции. ќна базируетс€ на использовании методов культуры клеток и тканей. ¬ыдел€ютс€ два направлени€ клеточной инженерии: 1) использование клеток, переведенных в культуру, дл€ синтеза различных полезных дл€ человека соединений; 2) применение культивируемых клеток дл€ получени€ из них растений-регенерантов.

–астительные клетки в культуре Ч это важный источник ценнейших природных веществ, так как они сохран€ют способность синтезировать свойственные им вещества: алкалоиды, эфирные масла, смолы, биологически активные соединени€. “ак, переведенные в культуру клетки женьшен€ продолжают синтезировать, как и в составе целостного растени€, ценное лекарственное сырье. ѕричем, в культуре с клетками и их геномами можно проводить любые манипул€ции. »спользу€ индуцированный мутагенез, можно повышать продуктивность штаммов культивируемых клеток и проводить их гибридизацию (в том числе и отдаленную) гораздо легче и проще, чем на уровне целостного организма.  роме этого, с ними, как и с прокариотическими клетками, можно проводить генно-инженерные работы.

ѕутем гибридизации лимфоцитов (клеток, синтезирующих антитела, но неохотно и недолго растущих в культуре) с опухолевыми клетками, обладающими потенциальным бессмертием и способными к неограниченному росту в искусственной среде, решена одна из важнейших задач биотехнологии на современном этапе Ч получены клетки гибридомы, способные к бесконечному синтезу высокоспецифических антител определенного типа.

“аким образом, клеточна€ инженери€ позвол€ет конструировать клетки нового типа с помощью мутационного процесса, гибридизации и, более того, комбинировать отдельные фрагменты разных клеток (€дра, митохондрии, пластиды, цитоплазму, хромосомы и т. д.), клетки различных видов, относ€щиес€ не только к разным родам, семействам, но и царствам. Ёто облегчает решение многих теоретических проблем и имеет практическое значение.

 леточна€ инженери€ широко используетс€ в селекции растений. ¬ыведены гибриды томата и картофел€, €блони и вишни. –егенерированные из таких клеток растени€ с измененной наследственностью позвол€ют синтезировать новые формы, сорта, обладающие полезными свойствами и устойчивые к неблагопри€тным услови€м среды и болезн€м. Ётот метод широко используетс€ и дл€ Ђспасени€ї ценных сортов, пораженных вирусными болезн€ми. »з их ростков в культуре выдел€ют несколько верхушечных клеток, еще не пораженных вирусом, и добиваютс€ регенерации из них здоровых растений сначала в пробирке, а затем пересаживают в почву и размножают.

«аключение

ƒл€ того чтобы обеспечить себ€ доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе, человечеству необходимо научитьс€ эффективно измен€ть наследственную природу живых организмов. ѕоэтому не случайно главной задачей селекционеров в наше врем€ стало решение проблемы создани€ новых форм растений, животных и микроорганизмов, хорошо приспособленных к индустриальным способам производства, устойчиво перенос€щих неблагопри€тные услови€, эффективно использующих солнечную энергию и, что особенно важно, позвол€ющих получать биологически чистую продукцию без чрезмерного загр€знени€ окружающей среды. ѕринципиально новыми подходами к решению этой фундаментальной проблемы €вл€етс€ использование в селекции генной и клеточной инженерии.

Ѕиотехнологи€ решает не только конкретные задачи науки и производства. ” нее есть более глобальна€ методологическа€ задача Ч она расшир€ет и ускор€ет масштабы воздействи€ человека на живую природу и способствует адаптации живых систем к услови€м существовани€ человека, т. е. к ноосфере. Ѕиотехнологи€, таким образом, выступает в роли мощного фактора антропогенной адаптивной эволюции.

” биотехнологии, генетической и клеточной инженерии многообещающие перспективы. ѕри по€влении все новых и новых векторов человек с их помощью будет внедр€ть нужные гены в клетки растений, животных и человека. Ёто позволит постепенно избавитьс€ от многих наследственных болезней человека, заставить клетки синтезировать необходимые лекарства и биологически активные соединени€, а затем Ч непосредственно белки и незаменимые аминокислоты, употребл€емые в пищу.

—писок литературы

Ѕиологи€. / Ќ.ѕ.—околова, ».».јндреева и др. Ц ћ.: ¬ысша€ школа, 1987. 304с.

 олесников —.». Ёкологи€. Ц –остов-на-ƒону: ‘еникс, 2003. Ц 384с.

Ћемеза Ќ.ј.,  амлюк Ћ.¬., Ћисов Ќ.ƒ. Ѕиологи€.Ц ћ.: јйрис-пресс, 2005. 512с.

ѕетров Ѕ.ё. ќбща€ биологи€. Ц —ѕб.: ’ими€, 1999. Ц 420с

ѕетров  .ћ. ¬заимодействие общества и природы: ”чебное пособие дл€ вузов. Ч —ѕб: ’ими€, 1998. Ц 408с.

ѕриложение 1

÷ентры происхождени€ культурных растений (по Ќ. ». ¬авилову)

÷ентры происхождени€

ћестоположение

 ультурные растени€

ёжноазиатский тропический

“ропическа€ »нди€, »ндокитай, ёжный  итай, о-ва ёго-¬осточной јзии

–ис, сахарный тростник, цитрусовые, огурец, баклажаны и др. (50 % культурных растений)

¬осточноазиатский

÷ентральный и ¬осточный  итай, япони€,  оре€, “айвань

—о€, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры Ч слива, вишн€ и др. (20 % культурных растений)

ёго-«ападноазиатский

ћала€ и —редн€€ јзи€, »ран, јфганистан, ёго-«ападна€ »нди€

ѕшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопл€, репа, морковь, виноград, чеснок, груша, абрикос и др. (14 % культурных растений)

—редиземноморский

—траны по берегам —редиземного мор€

 апуста, сахарна€ свекла, маслины, кормовые травы (11 % культурных растений)

јбиссинский

јбиссинское нагорье јфрики

“верда€ пшеница, €чмень, сорго, кофейное дерево, бананы

÷ентральноамериканский

ёжна€ ћексика

 укуруза, какао, тыква, табак, хлопчатник

ёжноамериканский

«ападное побережье ёжной јмерики

 артофель, ананас, кокаиновый куст, хинное дерево

ѕриложение 2

—хема менделевского скрещивани€ горохов пурпурноцветковых с белоцветковыми

пурпурный цветокбелый цветок

/>
черными кружками обозначены доминантные аллели; белыми Ч рецессивные

ѕриложение 3

ƒигибридное скрещивание горохов, различающихс€ по форме и окраске сем€н

/>

ѕриложение 4

Ќаследование формы гребн€ у кур

 

 



<== предыдуща€ лекци€ | следующа€ лекци€ ==>
информационные логистические системы в сфере снабжени€ | ѕодготовка к походу
ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1892 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ћогика может привести ¬ас от пункта ј к пункту Ѕ, а воображение Ч куда угодно © јльберт Ёйнштейн
==> читать все изречени€...

441 - | 446 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.1 с.