Un mesaj pe tema geneticii și baza teoretică a selecției. Genetica ca bază teoretică a selecției. Ce este selecția

GENETICA - BAZA TEORETICĂ A SELECȚIEI. CREȘTEREA ȘI METODELE EI.

• Selecția este știința creșterii noi și a îmbunătățirii vechilor soiuri existente de plante, rase de animale și tulpini de microorganisme cu proprietăți necesare oamenilor.
• Un soi este o populație de plante creată artificial de om, care se caracterizează printr-un anumit grup de gene, caracteristici morfologice și fiziologice fixate ereditar și un anumit nivel și natură a productivității.
• O rasă este o populație de animale creată artificial de om, care se caracterizează printr-un anumit grup de gene, caracteristici morfologice și fiziologice fixate ereditar și un anumit nivel și natură a productivității.
• O tulpină este o populație de microorganisme create artificial de om, care se caracterizează printr-un anumit grup de gene, caracteristici morfologice și fiziologice fixate ereditar și un anumit nivel și natură a productivității.

2. Care sunt principalele obiective ale selecției ca știință?

1. Creșterea productivității soiurilor de plante, raselor de animale și tulpinilor de microorganisme;
2. Studierea diversității soiurilor de plante, raselor de animale și tulpinilor de microorganisme;
3. Analiza tiparelor de variabilitate ereditară în timpul procesului de hibridizare și mutație;
4. Studiul rolului mediului în dezvoltarea caracteristicilor și proprietăților organismelor;
5. Dezvoltarea sistemelor de selecție artificială care contribuie la întărirea și consolidarea trăsăturilor utile omului în organismele cu diferite tipuri de reproducere;
6. Crearea de soiuri și rase rezistente la boli și condiții climatice;
7. Obținerea de soiuri, rase și tulpini adecvate pentru cultivarea și creșterea industrială mecanizată.

3. Care este baza teoretică a selecției?

Răspuns: Baza teoretică a selecției este genetica. De asemenea, folosește progrese în teoria evoluției, biologia moleculară, biochimie și alte științe biologice.

4. Completați tabelul "Metode de selecție”.

5. Care este importanța selecției în activitatea economică umană?

Răspuns: Selecția vă permite să creșteți productivitatea soiurilor de plante, raselor de animale și tulpinilor de microorganisme; dezvoltarea sistemelor de selecție artificială care ajută la întărirea și consolidarea trăsăturilor benefice oamenilor în diferite organisme; creați soiuri și rase rezistente la boli și condiții climatice; obțineți soiuri, rase și tulpini adecvate pentru cultivarea și creșterea industrială mecanizată.

PREDAREA N.I. VAVILOV DESPRE CENTRELE DE DIVERSITATE SI ORIGINEA PLANTELOR DE CULTURA.

1. Dați definiții conceptelor.

• Centrul diversității și originii este teritoriul (aria geografică) în cadrul căruia s-a format și de unde s-a răspândit o specie sau altă categorie sistematică de culturi agricole.
• Seria omologă este o serie similară de variabilitate ereditară în specii și genuri apropiate genetic.

2. Formulați legea serielor omologice de variabilitate ereditară.

Răspuns: Speciile și genurile care sunt apropiate genetic sunt caracterizate de serii similare de variabilitate ereditară cu o asemenea regularitate încât, cunoscând seria de forme din cadrul unei specii, se poate prezice prezența formelor paralele în alte specii și genuri. Cu cât genurile și speciile sunt localizate genetic mai aproape în sistemul general, cu atât este mai completă asemănarea în serie a variabilității lor. Familii întregi de plante se caracterizează în general printr-un anumit ciclu de variație, care trece prin toate genurile și speciile care alcătuiesc familia.

3. Completați tabelul " Centre de origine și diversitate a plantelor cultivate.”

BIOTEHNOLOGIA, REALIZĂRI ȘI PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE.

1. Dați definiții conceptelor.

• Biotehnologia este o disciplină care studiază posibilitățile de utilizare a organismelor vii, a sistemelor lor sau a produselor activității lor vitale pentru a rezolva probleme tehnologice, precum și posibilitatea de a crea organisme vii cu proprietățile necesare folosind inginerie genetică.
• Ingineria celulară este crearea unui nou tip de celule bazate pe hibridizarea, reconstrucția și cultivarea acestora. În sensul restrâns al cuvântului, acest termen se referă la hibridizarea protoplastelor sau a celulelor animale, în sens larg - diverse manipulări cu acestea menite să rezolve probleme științifice și practice.
• Ingineria genetică este un set de tehnici, metode și tehnologii pentru obținerea de ARN și ADN recombinant, izolarea genelor dintr-un organism, manipularea genelor și introducerea lor în alte organisme.

2. Care este rolul biotehnologiei în activitățile umane practice?

Răspuns: Procesele biotehnologice sunt utilizate în coacere, vinificație, fabricare a berii și prepararea produselor lactate fermentate; procese microbiologice - pentru producerea de acetonă, butanol, antibiotice, vitamine, proteine ​​furajere; biotehnologia include, de asemenea, utilizarea organismelor vii, a sistemelor sau a produselor lor vitale pentru rezolvarea problemelor tehnologice, posibilitatea de a crea organisme vii cu proprietățile necesare.

3. Care sunt perspectivele de dezvoltare a biotehnologiei?

Dezvoltarea în continuare a biotehnologiei va ajuta la rezolvarea unui număr de probleme importante:

1. Rezolvați problema penuriei de alimente.
2. Creșteți productivitatea plantelor cultivate, creați soiuri mai rezistente la efectele adverse și găsiți, de asemenea, noi modalități de a proteja plantele.
3. Creați noi îngrășăminte biologice, vermicompost.
4. Găsiți surse alternative de proteine ​​animale.
5. Înmulțiți plantele vegetativ folosind cultura de țesut.
6. Creați noi medicamente și suplimente alimentare.
7. Efectuați diagnosticarea precoce a bolilor infecțioase și a neoplasmelor maligne.
8. Pentru a obține combustibili ecologici prin prelucrarea deșeurilor industriale și agricole.
9. Procesați mineralele în moduri noi.
10. Utilizați metode biotehnologice în majoritatea industriilor în beneficiul umanității.

4. Care credeți că sunt posibile consecințe negative ale cercetării necontrolate în biotehnologie?

Răspuns: Produsele transgenice pot fi dăunătoare sănătății și pot provoca tumori maligne.Clonarea umană este inumană și contrară viziunilor multor națiuni asupra lumii. Ultimele evoluții în biotehnologie pot duce la consecințe incontrolabile: crearea de noi viruși și microorganisme extrem de periculoase pentru oameni, precum și controlate: crearea de arme biologice.

Perioada modernă de dezvoltare a selecției începe cu formarea unei noi științe - genetica. Genetica este o știință care studiază ereditatea și variabilitatea organismelor. O contribuție foarte importantă la elucidarea esenței eredității a adus-o G. Mendel (1822-1884), ale cărui experimente în încrucișarea plantelor stau la baza celor mai moderne cercetări asupra eredității. Ceh de naționalitate, călugăr al mănăstirii franciscane din Brunn (azi Brno), G. Mendel preda în același timp științe ale naturii la o școală adevărată și era foarte interesat de grădinărit. Timp de mulți ani, și-a dedicat tot timpul liber experimentelor de încrucișare a diferitelor plante cultivate. Ca urmare, au fost descoperite modele de transmitere a trăsăturilor către descendenți. G. Mendel și-a raportat rezultatele la o reuniune a „Societății Oamenilor de Științe Naturale” din Brno, iar apoi le-a publicat în 1866 în lucrările științifice ale acestei Societăți. Cu toate acestea, aceste prevederi au contrazis ideile existente despre ereditate la acel moment și, prin urmare, au primit recunoaștere la 34 de ani de la redescoperire.

În 1900 au apărut simultan trei lucrări, realizate de trei geneticieni: Hugo de Vries din Olanda, K. Correns din Germania și E. Cermak din Austria. Ei au confirmat legile eredităţii descoperite de G. Mendel.

Lucrarea publicată a lui de Vries, Correns și Cermak este de obicei numită redescoperirea legilor lui Mendel și 1900 este considerat data oficială a începutului existenței geneticii experimentale ca știință independentă.

Genetica ca știință independentă a fost separată de biologie la sugestia savantului englez Bateson în 1907. El a sugerat și numele științei – genetică.

De la redescoperirea legilor lui Mendel, N.P.Dubinin (1986) distinge trei etape în dezvoltarea geneticii.

Primul stagiu - Aceasta este epoca geneticii clasice, care a durat între 1900 și 1930. Acesta a fost momentul creării teoriei genelor și a teoriei cromozomiale a eredității. De mare importanță au avut și dezvoltarea doctrinei fenotipului și genotipului, interacțiunea genelor, principiile genetice ale selecției individuale în reproducere și doctrina mobilizării rezervelor genetice ale planetei în scopuri de selecție. Unele dintre descoperirile acestei perioade merită o mențiune specială.

Biologul german August Weismann (1834-1914) a creat o teorie care a anticipat în multe feluri teoria cromozomială a eredității.

Ipotezele lui Weisman despre sensul diviziunii de reducere. În plus, el a făcut distincția între trăsăturile care sunt moștenite și trăsăturile care sunt dobândite sub influența condițiilor externe sau a exercițiilor fizice.

A. Weisman a încercat să demonstreze experimental neheritabilitatea daunelor mecanice (de generații i-a tăiat cozile, dar nu a obținut urmași fără coadă).

Ulterior, conceptul general al lui A. Weisman a fost rafinat luând în considerare datele citologice și informații despre rolul nucleului în moștenirea caracteristicilor. În general, el a fost primul care a dovedit imposibilitatea moștenirii caracteristicilor dobândite în timpul ontogenezei și a subliniat autonomia celulelor germinale și, de asemenea, a arătat semnificația biologică a reducerii numărului de cromozomi în meioză ca mecanism de menținere a constantei setul de cromozomi diploid al speciei și baza variabilității combinative.

În 1901, G. De Vries a formulat o teorie a mutațiilor care coincide în mare măsură cu teoria eterogenezei (1899) a botanistului rus S. I. Korzhinsky (1861–1900). Conform teoriei mutației lui Korzhinsky - De Vries, caracteristicile ereditare nu sunt absolut constante, dar se pot schimba brusc datorită modificărilor - mutație a înclinațiilor lor.

Cea mai importantă piatră de hotar în dezvoltarea geneticii - crearea teoriei cromozomiale a eredității - este asociată cu numele embriologului și geneticianului american Thomas Gent Morgan (1866–1945) și al școlii sale. Pe baza experimentelor cu muștele de fructe - Drosophila melanogaster La mijlocul anilor 20 ai secolului nostru, Morgan și-a format ideea aranjamentului liniar al genelor în cromozomi și a creat prima versiune a teoriei genei - purtătorul elementar al informațiilor ereditare. Problema genelor a devenit problema centrală a geneticii. În prezent este în curs de dezvoltare.

Doctrina variabilității ereditare a fost continuată în lucrările omului de știință sovietic Nikolai Ivanovici Vavilov (1887–1943), care a formulat legea seriei omologice a variabilității ereditare în 1920. Această lege a rezumat o cantitate imensă de material despre paralelismul variabilității genurilor și speciilor apropiate, legând astfel sistematica și genetica. Legea a fost un pas major spre sinteza ulterioară a geneticii și a predării evoluției. N.I.Vavilov a creat și teoria centrelor genetice ale plantelor cultivate, ceea ce a facilitat foarte mult căutarea și introducerea genotipurilor de plante necesare.

În aceeași perioadă, unele alte domenii ale geneticii importante pentru agricultură au început să se dezvolte rapid. Acestea includ lucrări privind studiul modelelor de moștenire a trăsăturilor cantitative (în special, studii ale geneticianului suedez G. Nilsson-Ehle), despre elucidarea puterii hibride - heterosis (lucrări ale geneticienilor americani E. East și D. Jones), privind hibridizarea interspecifică a plantelor fructifere (I V. Michurin în Rusia și L. Burbank în SUA), numeroase studii dedicate geneticii private a diferitelor tipuri de plante cultivate și animale domestice.

Formarea geneticii în URSS aparține și ea acestei etape. În anii post-octombrie, au apărut trei școli genetice, conduse de oameni de știință proeminenți: N.K. Koltsov (1872–1940) la Moscova, Yu.A. Filipchenko (1882–1930) și N.I. Vavilov (1887–1943) la Leningrad, care a jucat rol important în dezvoltarea cercetării genetice.

Faza a doua, - Aceasta este etapa neoclasicismului în genetică, care a durat din 1930 până în 1953. start a doua faza poate fi asociat cu descoperirea de către O. Avery în 1944 a substanţei eredităţii – acidul dezoxiribonucleic (ADN).

Această descoperire a simbolizat începutul unei noi etape în genetică - nașterea geneticii moleculare, care a stat la baza unui număr de descoperiri în biologie din secolul al XX-lea.

În acești ani, s-a descoperit posibilitatea de a provoca artificial modificări ale genelor și cromozomilor (mutageneză experimentală); s-a descoperit că o genă este un sistem complex care poate fi împărțit în părți; sunt fundamentate principiile geneticii populației și ale geneticii evolutive; a fost creată genetica biochimică, care a arătat rolul genelor pentru toate biosintezele majore din celulă și organism;

Realizările acestei perioade includ în primul rând mutageneza artificială. Prima dovadă că mutațiile pot fi induse artificial a fost obținută în 1925 în URSS de G. A. Nadson și G. S. Filippov în experimente privind iradierea ciupercilor inferioare (drojdie) cu radiu, iar dovezi decisive ale posibilității obținerii experimentale a mutațiilor au fost date în 1927 d. .experimentele americanului Meller asupra efectelor razelor X.

Un alt biolog american J. Stadler (1927) a descoperit efecte similare în plante. Atunci s-a descoperit că razele ultraviolete pot provoca și mutații și că temperatura ridicată are aceeași capacitate, deși într-o măsură mai slabă. Curând au existat și informații că mutațiile ar putea fi cauzate de substanțe chimice. Această direcție a căpătat amploare larg datorită cercetărilor lui I. A. Rapoport în URSS și S. Auerbach în Marea Britanie. Folosind metoda mutagenezei induse, oamenii de știință sovietici conduși de A. S. Serebrovsky (1892–1948) au început să studieze structura genei la Drosophila Melanogaster. În studiile lor (1929–1937), ei au fost primii care au arătat structura sa complexă.

În aceeași etapă din istoria geneticii, a apărut și s-a dezvoltat o direcție cu scopul de a studia procesele genetice în evoluție. Lucrările fundamentale în acest domeniu au aparținut omului de știință sovietic S. S. Chetverikov (1880–1959), geneticienilor englezi R. Fisher și J. Haldane și geneticianului american S. Wright. S.S. Chetverikov și colaboratorii săi au efectuat primele studii experimentale ale structurii genetice a populațiilor naturale pe mai multe specii de Drosophila. Ei au confirmat importanța procesului de mutație în populațiile naturale. Apoi aceste lucrări au fost continuate de N.P.Dubinin în URSS și F. Dobzhansky în SUA.

La începutul anilor '40, J. Bill (născut în 1903) și E. Tatum (1909–1975) au pus bazele geneticii biochimice.

Prioritatea în descifrarea structurii moleculei de ADN îi revine virologului american James Dew Watson (născut în 1928) și fizicianului englez Francis Crick (născut în 1916), care au publicat modelul structural al acestui polimer în 1953.

Din acest moment, și anume 1953, începe a treia etapă în dezvoltarea geneticii - epoca geneticii sintetice. . Acest timp este de obicei numit perioada geneticii moleculare.

A treia etapă , care a început cu construirea unui model ADN, a continuat cu descoperirea codului genetic în 1964. Această perioadă este caracterizată de numeroase lucrări de descifrare a structurii genomilor. Deci, la sfârșitul secolului al XX-lea, au apărut informații despre decodificarea completă a genomului muștei Drosophila, oamenii de știință au compilat o hartă completă a Arabidopsis sau a muștarului mic, iar genomul uman a fost descifrat.

Descifrarea numai a secțiunilor individuale de ADN permite deja oamenilor de știință să obțină plante transgenice, de exemplu. plante cu gene introduse de la alte organisme. Potrivit unor surse, o suprafață egală cu Marea Britanie este semănată cu astfel de plante. Acestea sunt în principal porumb, cartofi și soia. În zilele noastre, genetica este împărțită în multe domenii complexe. Este suficient de remarcat realizările ingineriei genetice în producerea hibrizilor somatici și transgenici, realizarea primei hărți a genomului uman (Franța, 1992; SUA, 2000), producția de oi clonate (Scoția, 1997), purcei clonați. (SUA, 2000), etc.

Începutul secolului XXI se numește perioada post-genomică și, se pare, va fi marcat de noi descoperiri în domeniul geneticii legate de clonarea ființelor vii și de crearea de noi organisme bazate pe mecanisme de inginerie genetică.

Metodele acumulate până în prezent fac posibilă descifrarea mult mai rapidă a genomilor organismelor complexe, precum și introducerea de noi gene în ele.

Descoperiri majore în domeniul geneticii:

1864 – Legile fundamentale ale geneticii (G. Mendel)

1900 – Legile lui G. Mendel au fost redescoperite ( G. de Vries, K. Correns, E. Cermak)

1900–1903 – Teoria mutațiilor (G.de Vries)

1910 – Teoria cromozomală a eredității (T. Morgan, T. Boveri, W. Sutton)

1925–1938 – „o genă – o proteină” (J. Bill, E. Tatum)

1929 – divizibilitatea genelor (A.S. Serebrov, N.P. Dubinin)

1925 – mutații artificiale (G.A. Nadson, G.S. Filippov)

1944 – DNA – purtător de informații ereditare (O. Avery, K. McLeod)

1953 – Model structural ADN (J. Watson, F. Crick)

1961 – cod genetic (M. Nirenberg, R. Holley, G. Khorana)

1961 – principiul operon al organizării genelor și reglării activității genelor în bacterii (F. Jacob, J. Monod)

1959 – sinteza genelor (G. Khorana )

1974–1975 – metode de inginerie genetică ( K. Murray, N. Murray, W. Benton, R. Davis, E. Southern, M. Granstein, D. Hognes)

1978–2000 – descifrarea genomilor (F. Blatner, R. Clayton, M. Adams etc.)

Metode genetice

HIBRIDOLOGIC – p Se face o analiză a modelelor de moștenire a caracteristicilor și proprietăților individuale ale organismelor în timpul reproducerii sexuale, precum și o analiză a variabilității genelor și a combinatoriei lor (dezvoltată de G. Mendel).

CITOLOGIC - cu Folosind microscoapele optice și electronice, baza materială a eredității este studiată la nivel celular și subcelular (cromozomi, ADN).

CITOGENETIC – cu integrarea metodelor hibridologice și citologice asigură studiul cariotipului, modificări ale structurii și numărului de cromozomi.

POPULAȚIE-STATISTICĂ – o Se bazează pe determinarea frecvenței de apariție a diferitelor gene într-o populație, ceea ce face posibilă calcularea numărului de organisme heterozigote și, astfel, prezicerea numărului de indivizi cu o manifestare patologică (mutante) a acțiunii genei.

BIOCHIMIC- sunt studiate tulburările metabolice (proteine, grăsimi, carbohidrați, minerale) rezultate din mutațiile genice.

MATEMATIC – n Se efectuează o contabilitate cantitativă a moștenirii trăsăturilor.

GENEALOGIC – Exprimat în compilarea pedigree-urilor. Vă permite să stabiliți tipul și natura moștenirii trăsăturilor.

ONTOGENETIC – Vă permite să urmăriți acțiunea genelor în procesul de dezvoltare individuală; în combinație cu o metodă biochimică, face posibilă stabilirea prezenței genelor recesive în stare heterozigotă prin fenotip.

Selecţie este știința de a crea noi și de a îmbunătăți rase de animale existente, soiuri de plante și tulpini de microorganisme. Selecția se bazează pe metode precum hibridizare și selecție. Baza teoretică a selecției este genetica. Dezvoltarea selecției ar trebui să se bazeze pe legile geneticii ca știință a eredității și variabilității, deoarece proprietățile organismelor vii sunt determinate de genotipul lor și sunt supuse variabilității ereditare și de modificare. Genetica este cea care deschide calea pentru gestionarea eficientă a eredității și variabilității organismelor. În același timp, selecția se bazează și pe realizările altor științe:

• taxonomia și geografia plantelor și animalelor,
• citologie,
• embriologie,
• biologia dezvoltării individuale,
• biologie moleculara,
• fiziologie și biochimie.

Dezvoltarea rapidă a acestor domenii ale științelor naturii deschide perspective complet noi. Deja astăzi, genetica a atins nivelul de proiectare țintită a organismelor cu caracteristicile și proprietățile dorite. Genetica joacă un rol decisiv în rezolvarea aproape a tuturor problemelor de reproducere. Ajută rațional, pe baza legilor eredității și variabilității, la planificarea procesului de selecție, ținând cont de caracteristicile moștenire ale fiecărei trăsături specifice.

Pentru a rezolva cu succes problemele cu care se confruntă selecția, academicianul N.I. Vavilov a subliniat semnificația:

• studierea diversității varietale, a speciilor și generice a culturilor;
• studierea variabilității ereditare;
• influența mediului asupra dezvoltării trăsăturilor de interes pentru crescător;
• cunoașterea tiparelor de moștenire a trăsăturilor în timpul hibridizării;
• caracteristici ale procesului de selecție pentru auto-polenizatori sau încrucișați;
• strategii de selecție artificială.

Rase, soiuri, tulpini- create artificial de către om populații de organisme cu caracteristici fixe ereditar:

• productivitate,
• morfologic,
• semne fiziologice.

Fiecare rasă de animale, soi de plante, tulpină de microorganisme este adaptată la anumite condiții, prin urmare, în fiecare zonă a țării noastre există stații specializate de testare a soiurilor și ferme de reproducere pentru compararea și testarea noilor soiuri și rase. Munca de reproducereîncepe cu selecția materialului sursă, care poate fi folosit ca forme de plante cultivate și sălbatice.

În creșterea modernă, se folosesc următoarele tipuri și metode principale de obținere a materialului sursă.

Populații naturale. Acest tip de material sursă include forme sălbatice, soiuri locale de plante cultivate, populații și mostre prezentate în colecția mondială de plante agricole VIR.

Populații hibride create ca urmare a încrucișării soiurilor și formelor în cadrul unei singure specii (intraspecifice) și obținute ca urmare a încrucișării diferitelor specii și genuri de plante (interspecifice și intergenerice).

Linii autopolenizate (linii incubate). La plantele cu polenizare încrucișată, o sursă importantă de materie primă sunt liniile de autopolenizare obținute prin autopolenizare forțată repetată. Cele mai bune linii sunt încrucișate între ele sau cu soiuri, iar semințele rezultate sunt folosite timp de un an pentru a crește hibrizi heterotici. Hibrizii creați pe baza liniilor auto-polenizate, spre deosebire de soiurile hibride convenționale, au nevoie se reproduc anual.

Mutații artificiale și forme poliploide. Acest tip de material sursă se obține prin expunerea plantelor la diferite tipuri de radiații, temperatură, substanțe chimice și alți agenți mutageni.

La Institutul All-Union de Cultură a Plantelor N.I. Vavilov a colectat o colecție de soiuri de plante cultivate și strămoșii lor sălbatici de pe tot globul, care este în prezent în curs de reînnoire și stă la baza lucrărilor de selecție a oricărei culturi. Cele mai bogate din punct de vedere al numărului de culturi sunt centrele antice de civilizație. Acolo a avut loc cea mai timpurie cultură agricolă, iar selecția și selecția artificială a plantelor au fost efectuate pentru o perioadă mai lungă de timp.

Metodele clasice de ameliorare a plantelor au fost și rămân hibridizare și selecție. Există două forme principale de selecție artificială: în masă și individuală.

Selecția în masă utilizat în selecția plantelor cu polenizare încrucișată (secara, porumb, floarea soarelui). În acest caz, soiul este o populație formată din indivizi heterozigoți, iar fiecare sămânță are un genotip unic. Cu ajutorul selecției în masă, calitățile varietale sunt păstrate și îmbunătățite, dar rezultatele selecției sunt instabile din cauza polenizării încrucișate aleatoare.

Selecția individuală utilizat la selecția plantelor autopolenizate (grâu, orz, mazăre). În acest caz, descendentul păstrează caracteristicile formei parentale, este homozigot și se numește linie curată. O linie pură este descendentul unui individ homozigot auto-polenizat. Deoarece procesele de mutație apar în mod constant, practic nu există indivizi absolut homozigoți în natură.

Selecție naturală. Acest tip de selecție joacă un rol decisiv în selecție. Orice plantă este afectată de un complex de factori de mediu în timpul vieții sale, și trebuie să fie rezistentă la dăunători și boli și adaptată la o anumită temperatură și regim de apă.

Hibridizare- procesul de formare sau producere a hibrizilor, care se bazează pe combinarea materialului genetic al diferitelor celule dintr-o celulă. Poate fi efectuată în cadrul unei singure specii (hibridare intraspecifică) și între diferite grupuri sistematice (hibridare la distanță, în care sunt combinați genomi diferiți). Prima generație de hibrizi este adesea caracterizată de heteroză, care se exprimă prin adaptabilitate mai bună, fertilitate mai mare și viabilitate a organismelor. În hibridizarea la distanță, hibrizii sunt adesea sterili. Cel mai frecvent în ameliorarea plantelor metoda de hibridizare a formelor sau soiurilorîn cadrul unei singure specii. Folosind această metodă, au fost create majoritatea soiurilor moderne de plante agricole.

Hibridarea la distanță- o metodă mai complexă și mai consumatoare de timp de obținere a hibrizilor. Principalul obstacol în calea obținerii hibrizilor la distanță este incompatibilitatea celulelor germinale ale perechilor încrucișate și sterilitatea hibrizilor din prima și generațiile următoare. Hibridizarea la distanță este încrucișarea plantelor aparținând unor specii diferite. Hibrizii îndepărtați sunt de obicei sterili, deoarece au meioză(două seturi haploide de cromozomi din specii diferite nu se pot conjuga) și prin urmare nu se formează gameți.

Heteroza(„vigoarea hibridă”) este un fenomen în care hibrizii sunt superiori formelor lor parentale într-o serie de trăsături și proprietăți. Heteroza este caracteristică hibrizilor din prima generație; prima generație de hibrizi dă o creștere a randamentului de până la 30%. În generațiile următoare, efectul său slăbește și dispare. Efectul heterosis este explicat prin două ipoteze principale. Ipoteza dominantei sugerează că efectul heterozis depinde de numărul de gene dominante în starea homozigotă sau heterozigotă. Cu cât sunt mai multe gene într-o stare dominantă într-un genotip, cu atât este mai mare efectul heterozei.

Ipoteza supradominanței explică fenomenul de heteroză prin efectul de supradominare. Supradominare- un tip de interacțiune a genelor alelice în care heterozigoții sunt superiori în caracteristicile lor (în greutate și productivitate) față de homozigoții corespunzători. Începând cu a doua generație, heteroza se estompează, pe măsură ce unele gene devin homozigote.

Polenizare încrucișată autopolenizatoarele fac posibilă combinarea proprietăților diferitelor soiuri. De exemplu, atunci când cultivați grâu, procedați după cum urmează. Anterele florilor unei plante dintr-un soi sunt îndepărtate, o plantă dintr-un alt soi este plasată lângă ea într-un vas cu apă, iar plantele celor două soiuri sunt acoperite cu un izolator comun. Ca urmare, se obțin semințe hibride care combină caracteristicile diferitelor soiuri dorite de crescător.

Metoda de obtinere a poliploidelor. Plantele poliploide au o masă mai mare de organe vegetative și fructe și semințe mai mari. Multe culturi sunt poliploide naturale: grâu, cartofi; au fost crescute soiuri de hrișcă poliploide și sfeclă de zahăr. Sunt numite specii în care același genom este înmulțit de mai multe ori autopoliploide. Modul clasic de a obține poliploizi este tratarea răsadurilor cu colchicină. Această substanță blochează formarea microtubulilor fusi în timpul mitozei, setul de cromozomi din celule se dublează, iar celulele devin tetraploide.

Utilizarea mutațiilor somatice. Mutațiile somatice sunt utilizate pentru selecția plantelor înmulțite vegetativ. I.V. a folosit acest lucru în munca sa. Michurin. Prin înmulțirea vegetativă este posibilă păstrarea unei mutații somatice benefice. În plus, numai prin înmulțire vegetativă se păstrează proprietățile multor soiuri de culturi de fructe și fructe de pădure.

Mutageneză experimentală. Bazat pe descoperirea efectelor diferitelor radiații pentru a produce mutații și pe utilizarea mutagenilor chimici. Mutagenii fac posibilă obținerea unei game largi de mutații diferite. În zilele noastre, în lume au fost create peste o mie de soiuri, care descind din plante mutante individuale, obținute după expunerea la agenți mutageni.

Metode de ameliorare a plantelor propuse de I.V. Michurin. Folosind metoda mentorului I.V. Michurin a căutat să schimbe proprietățile hibridului în direcția dorită. De exemplu, dacă era necesar să se îmbunătățească gustul unui hibrid, butașii de la un organism părinte cu gust bun au fost altoiți în coroana acestuia sau o plantă hibridă a fost altoită pe un portaltoi, față de care a fost necesar să se schimbe calitățile hibrid. I.V. Michurin a subliniat posibilitatea de a controla dominanța anumitor trăsături în timpul dezvoltării unui hibrid. Pentru a realiza acest lucru, expunerea la anumiți factori externi este necesară în stadiile incipiente de dezvoltare. De exemplu, dacă hibrizii sunt cultivați în sol deschis, rezistența lor la îngheț crește pe soluri sărace.

Creșterea (din latină - alegere, selecție) este știința modalităților și metodelor de a crea noi și de a îmbunătăți soiurile existente de plante cultivate, rase de animale domestice și tulpini de microorganisme cu trăsături și proprietăți care sunt valoroase pentru practică.

Obiectivele selecției decurg din definiția acesteia: dezvoltarea de noi și îmbunătățirea soiurilor existente de plante, rase de animale și tulpini de microorganisme. O varietate, rasă și tulpină reprezintă un grup stabil (populație) de organisme vii, create artificial de om și având anumite caracteristici ereditare. Toți indivizii dintr-o rasă, soi și tulpină au caracteristici și proprietăți morfologice, fiziologice, biochimice și economice similare, fixate ereditar, precum și același tip de reacție la factorii de mediu. Principalele direcții de selecție sunt:

productivitatea ridicată a soiurilor de plante, fertilitatea și productivitatea raselor de animale;

calitatea produsului (de exemplu, gustul, aspectul, păstrarea calității fructelor și legumelor, compoziția chimică a cerealelor - conținut de proteine, gluten, aminoacizi esențiali etc.);

proprietăți fiziologice (precoceitate, rezistență la secetă, rezistență la iarnă, rezistență la boli, dăunători și condiții climatice nefavorabile);

cale intensivă de dezvoltare (la plante - reacție la îngrășăminte, udare și la animale - „plată” pentru hrană etc.).

Scopul acestei lucrări este de a studia selecția și tipurile acesteia.

Sarcini:

ia în considerare fundamentele teoretice ale selecției;

studiază probleme de selecție a plantelor, animalelor și microorganismelor.

1. Bazele teoretice ale selecției

În ultimii ani, selecția unui număr de insecte și microorganisme utilizate în scopul combaterii biologice a dăunătorilor și agenților patogeni ai plantelor cultivate a devenit de o importanță deosebită.

Selecția trebuie să țină cont și de nevoile pieței de produse agricole și de satisfacția sectoarelor specifice de producție industrială. De exemplu, pentru a coace pâine de înaltă calitate cu o pesmet elastică și o crustă crocantă, sunt necesare soiuri puternice (vitroase) de grâu moale, cu un conținut ridicat de proteine ​​și gluten elastic. Pentru a face fursecuri de cea mai înaltă calitate, sunt necesare soiuri bune de făinoase de grâu moale, iar pastele, coarne, vermicelli și tăiței sunt făcute din grâu dur.

Un exemplu izbitor de selecție care ține cont de nevoile pieței este creșterea blănurilor. Când cresc animale atât de valoroase precum nurca, vidra, vulpea, animalele sunt selectate cu un genotip care corespunde modului în continuă schimbare în ceea ce privește culoarea și nuanțele de blană.

În general, dezvoltarea selecției ar trebui să se bazeze pe legile geneticii ca știință a eredității și variabilității, deoarece proprietățile organismelor vii sunt determinate de genotipul lor și sunt supuse variabilității ereditare și de modificare.

Baza teoretică a selecției este genetica. Genetica este cea care deschide calea pentru gestionarea eficientă a eredității și variabilității organismelor. În același timp, selecția se bazează și pe realizările altor științe: sistematica și geografia plantelor și animalelor, citologie, embriologie, biologia dezvoltării individuale, biologie moleculară, fiziologie și biochimie. Dezvoltarea rapidă a acestor domenii ale științelor naturii deschide perspective complet noi. Deja astăzi, genetica a atins nivelul de proiectare țintită a organismelor cu caracteristicile și proprietățile dorite.

Genetica joacă un rol decisiv în rezolvarea aproape a tuturor problemelor de reproducere. Ajută rațional, pe baza legilor eredității și variabilității, la planificarea procesului de selecție, ținând cont de caracteristicile moștenire ale fiecărei trăsături specifice. Realizările geneticii, legea seriei omoloage a variabilității ereditare, utilizarea testelor pentru diagnosticarea precoce a potențialului de reproducere al materialului sursă, dezvoltarea diferitelor metode de mutageneză experimentală și hibridizare la distanță în combinație cu poliploidizarea, căutarea metodelor de controlul proceselor de recombinare și selecția eficientă a celor mai valoroase genotipuri cu setul dorit de trăsături și proprietăți.oportunitatea extinderii surselor de material sursă pentru reproducere. În plus, utilizarea pe scară largă a biotehnologiei, a metodelor de cultură celulară și tisulară în ultimii ani a făcut posibilă accelerarea semnificativă a procesului de selecție și punerea acestuia pe o bază calitativ nouă. Această listă departe de a fi completă a contribuției geneticii la selecție dă o idee că selecția modernă este de neconceput fără utilizarea realizărilor genetice.

Succesul muncii unui crescător depinde în mare măsură de alegerea corectă a materialului sursă (specii, soiuri, rase) pentru selecție, de studiul originii și evoluției sale și de utilizarea organismelor cu trăsături și proprietăți valoroase în procesul de reproducere. Căutarea formelor necesare se efectuează ținând cont de întregul bazin genetic global într-o anumită secvență. În primul rând, se folosesc forme locale cu caracteristicile și proprietățile dorite, apoi se folosesc metode de introducere și aclimatizare, adică se folosesc forme care cresc în alte țări sau în alte zone climatice și, în final, metode de mutageneză experimentală și inginerie genetică..

Pentru a studia diversitatea și distribuția geografică a plantelor cultivate, N.I.Vavilov din 1924 până la sfârșitul anilor 30. a organizat 180 de expediții în cele mai inaccesibile și adesea periculoase zone ale globului. În urma acestor expediții, N.I.Vavilov a studiat resursele vegetale ale lumii și a constatat că cea mai mare diversitate de forme ale speciei se concentrează în acele zone în care își are originea această specie. În plus, a fost strânsă o colecție unică și cea mai mare de plante cultivate din lume (până în 1940, colecția includea 300 de mii de exemplare), care sunt propagate anual în colecțiile Institutului Panorus de Cultură a Plantelor, numite după N. I. Vavilov (VIR) și sunt utilizate pe scară largă de crescători ca material sursă pentru crearea de noi soiuri de cereale, fructe, legume, culturi industriale, medicinale și alte culturi.

Pe baza studiului materialului colectat, Vavilov a identificat 7 centre de origine a plantelor cultivate (Anexa 1). Centrele de origine ale celor mai importante plante cultivate sunt asociate cu centre antice de civilizație și locul de cultivare și selecție primară a plantelor. Focare similare de domesticire (centre de origine) au fost identificate și la animalele domestice.

2. Importanța selecției

Scopurile și obiectivele selecției ca știință sunt determinate de nivelul tehnologiei agricole și zootehnice, de nivelul de industrializare a producției agricole și animale. De exemplu, în condiții de deficit de apă dulce, au fost deja dezvoltate soiuri de orz care produc recolte satisfăcătoare atunci când sunt irigate cu apă de mare. Au fost dezvoltate rase de pui care nu reduc productivitatea în condiții de aglomerare mare a animalelor în fermele de păsări. Pentru Rusia, este foarte important să se creeze soiuri care să fie productive în condiții geroase, fără zăpadă, pe vreme senină, înghețuri târzii etc.

Una dintre cele mai importante realizări ale omului în zorii formării și dezvoltării sale a fost crearea unei surse constante și destul de sigure de hrană prin domesticirea animalelor sălbatice și cultivarea plantelor. Principalul factor în domesticire este selecția artificială a organismelor care îndeplinesc cerințele umane. Formele cultivate de plante și animale au caracteristici individuale foarte dezvoltate, adesea inutile sau chiar dăunătoare pentru existența lor în condiții naturale, dar utile pentru om. De exemplu, capacitatea unor rase de pui de a produce mai mult de 300 de ouă pe an nu are sens biologic, deoarece puiul nu va putea ecloziona un astfel de număr de ouă. Productivitatea tuturor plantelor cultivate este, de asemenea, semnificativ mai mare decât a speciilor sălbatice înrudite, dar în același timp sunt mai puțin adaptabile la condițiile de mediu în continuă schimbare și nu au mijloace de protecție împotriva consumului (substanțe amare sau toxice, spini, spini). , etc.). Prin urmare, formele culturale, adică formele domesticite nu pot exista în condiții naturale.

Domesticarea a dus la o slăbire a efectului de stabilizare a selecției, care a crescut brusc nivelul de variabilitate și și-a extins spectrul. În același timp, domesticirea a fost însoțită de selecție, inițial inconștientă (selectarea acelor indivizi care arătau mai bine, aveau o dispoziție mai docilă și aveau alte calități valoroase pentru oameni), apoi conștientă, sau metodică. Utilizarea pe scară largă a selecției metodologice are ca scop dezvoltarea la plante și animale a anumitor calități care satisfac oamenii. Experiența multor generații de oameni a făcut posibilă crearea de metode și reguli de selecție și de formare a selecției ca știință.

Procesul de domesticire a noilor specii de plante și animale pentru a satisface nevoile umane continuă în timpul nostru. De exemplu, pentru a obține blănuri la modă și de înaltă calitate, în acest secol a fost creată o nouă ramură a creșterii animalelor - creșterea blănurilor.

Genetica este o știință care studiază două proprietăți ale organismelor vii - ereditatea și variabilitatea. Progresele în genetică sunt de mare importanță pentru medicină, agricultură și biologie.

Ereditate

Ereditatea este înțeleasă ca capacitatea organismelor de a transmite caracteristicile și proprietățile lor descendenților. Datorită eredității, aceasta sau acea rasă sau specie de soi de animale sau plante se păstrează pentru multe generații.

Variabilitate

Variabilitatea este proprietatea organismelor de a dobândi noi caracteristici care diferă de părinții lor. Dacă aceste caracteristici sunt fixate în generațiile ulterioare, atunci vorbesc despre variabilitate ereditară.

Orez. 1. Variabilitatea modificării.

Variabilitatea determină varietatea proprietăților și a datelor externe în cadrul unei specii.

Purtătorul material al informațiilor despre proprietățile unei celule este ADN-ul. Face parte din cromozomi - structuri ale nucleului celular care stochează informații ereditare.

TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta

Potrivit concepțiilor moderne despre ereditate, diferențele dintre specii și organisme din cadrul unei specii sunt determinate de diferențele dintre proteinele din care sunt construite organismele.

Informațiile despre structura unei anumite proteine ​​sunt conținute în genă. O genă este o secțiune a unei molecule de ADN.

Orez. 2. Gen.

Informațiile sunt citite din gene, care sunt apoi implementate în crearea moleculelor de proteine.

Genotip

Fiecare tip de organism este caracterizat de un anumit număr și formă de cromozomi - genotipul său. De exemplu, o persoană are 23 de perechi de cromozomi în genotipul său. Jumătate dintre cromozomi provin de la tată și jumătate de la mamă.

Orez. 3. Seturi de cromozomi.

Celulele sexuale conțin o jumătate sau un set haploid de cromozomi (n), iar celulele somatice conțin un set diploid (2n) sau dublu.

Fenotip

O trăsătură codificată într-o genă poate apărea sau nu, în funcție de interacțiunea genelor și de caracteristicile condițiilor de mediu. Cel mai comun tip de interacțiune între gene este suprimarea acțiunii unei gene de către alta. Toate semnele manifestate formează fenotipul organismului.

Selecţie

Selecția este strâns legată de genetică. Ea este implicată în crearea unor schimbări noi și direcționate în soiurile de plante și rasele de animale existente.

Bazele geneticii și selecției sunt cunoștințele despre tiparele de moștenire a trăsăturilor și manifestarea lor în fenotip.

Multe soiuri cu randament ridicat de plante cultivate au fost create de crescători prin înmulțirea numărului de cromozomi (3n, 4n etc.). Astfel de culturi sunt numite poliploide.

Ce am învățat?

Genetica studiază două proprietăți importante ale organismelor vii: capacitatea de a transmite proprietăți din generație în generație; capacitatea de a dobândi noi calități. O caracteristică separată a unui organism este o proteină, informații despre structura căreia sunt criptate într-o genă - o secțiune a unei molecule de ADN. Bazele genetice ale geneticii sunt baza teoretică pentru cercetarea biologică și medicală versatilă și creșterea productivității agricole.