Hukum apa yang dirumuskan N dan Vavilov. Hukum deret homolog variabilitas herediter

Hukum, yang ditemukan oleh ilmuwan Rusia terkemuka N. I. Vavilov, adalah stimulator paling kuat untuk pemilihan spesies tumbuhan dan hewan baru yang bermanfaat bagi manusia. Bahkan saat ini, keteraturan ini memainkan peran penting dalam studi proses evolusi dan pengembangan basis aklimatisasi. Hasil penelitian Vavilov juga penting untuk interpretasi berbagai fenomena biogeografis.

Inti dari Hukum

Secara singkat, hukum deret homologis adalah sebagai berikut: spektrum variabilitas pada jenis tanaman terkait serupa satu sama lain (seringkali ini adalah jumlah variasi tertentu yang tetap). Vavilov mempresentasikan ide-idenya di Kongres Seleksi III, yang diadakan pada tahun 1920 di Saratov. Untuk mendemonstrasikan pengoperasian hukum deret homolog, ia mengumpulkan seluruh rangkaian karakteristik hereditas tanaman budidaya, menyusunnya dalam satu tabel dan membandingkan varietas dan subspesies yang dikenal pada saat itu.

studi tanaman

Seiring dengan sereal, Vavilov juga mempertimbangkan kacang-kacangan. Dalam banyak kasus paralelisme ditemukan. Terlepas dari kenyataan bahwa setiap keluarga memiliki karakter fenotipik yang berbeda, mereka memiliki karakteristik, bentuk ekspresinya sendiri. Misalnya, warna biji hampir semua tanaman budidaya berkisar dari yang paling terang hingga hitam. Pada tanaman budidaya yang dipelajari dengan baik oleh para peneliti, ditemukan hingga beberapa ratus sifat. Di tempat lain, yang pada waktu itu kurang dipelajari atau kerabat liar dari tanaman budidaya, lebih sedikit tanda yang diamati.

Pusat geografis penyebaran spesies

Dasar penemuan hukum deret homologi adalah bahan yang dikumpulkan Vavilov selama ekspedisinya ke negara-negara Afrika, Asia, Eropa, dan Amerika. Asumsi pertama bahwa ada pusat geografis tertentu dari mana spesies biologis berasal dibuat oleh ilmuwan Swiss A. Decandol. Menurut gagasannya, begitu spesies ini mencakup wilayah yang luas, terkadang seluruh benua. Namun, Vavilov-lah peneliti yang mampu mempelajari keanekaragaman tumbuhan secara ilmiah. Dia menggunakan metode yang disebut diferensial. Seluruh koleksi yang dikumpulkan oleh peneliti selama ekspedisi dianalisis secara menyeluruh menggunakan metode morfologi dan genetik. Jadi dimungkinkan untuk menentukan area konsentrasi akhir dari keragaman bentuk dan fitur.

peta tanaman

Selama perjalanan ini, para ilmuwan tidak bingung dengan keragaman spesies tanaman yang berbeda. Dia menerapkan semua informasi dengan pensil warna ke peta, kemudian menerjemahkan materi ke dalam bentuk skema. Dengan demikian, ia dapat menemukan bahwa di seluruh planet hanya ada beberapa pusat keanekaragaman tanaman budidaya. Ilmuwan menunjukkan secara langsung dengan bantuan peta bagaimana spesies "menyebar" dari pusat-pusat ini ke wilayah geografis lainnya. Beberapa dari mereka pergi jarak pendek. Lainnya menaklukkan seluruh dunia, seperti yang terjadi dengan gandum dan kacang polong.

Konsekuensi

Menurut hukum variabilitas homologis, semua varietas tanaman yang dekat secara genetik memiliki rangkaian variabilitas herediter yang kira-kira sama. Pada saat yang sama, ilmuwan mengakui bahwa bahkan tanda-tanda yang mirip secara lahiriah mungkin memiliki dasar keturunan yang berbeda. Mengingat fakta bahwa masing-masing gen memiliki kemampuan untuk bermutasi ke arah yang berbeda dan bahwa proses ini dapat berlangsung tanpa arah tertentu, Vavilov membuat asumsi bahwa jumlah mutasi gen pada spesies terkait akan kurang lebih sama. Hukum deret homologis oleh N. I. Vavilov mencerminkan pola umum proses mutasi gen, serta pembentukan berbagai organisme. Ini adalah dasar utama untuk studi spesies biologis.

Vavilov juga menunjukkan akibat wajar yang mengikuti dari hukum deret homolog. Kedengarannya seperti ini: variabilitas herediter di hampir semua spesies tanaman bervariasi secara paralel. Semakin dekat spesies satu sama lain, semakin homologi karakter ini memanifestasikan dirinya. Sekarang hukum ini diterapkan secara universal dalam pemilihan tanaman pertanian, serta hewan. Penemuan hukum deret homolog adalah salah satu pencapaian terbesar ilmuwan, yang membuatnya terkenal di seluruh dunia.

Asal tumbuhan

Ilmuwan menciptakan teori tentang asal usul tanaman budidaya di titik-titik terpencil dunia di berbagai era prasejarah. Menurut hukum Vavilov tentang deret homolog, spesies tumbuhan dan hewan yang terkait menunjukkan variasi yang sama dalam variabilitas sifat. Peran hukum ini dalam tanaman dan peternakan dapat dibandingkan dengan peran yang dimainkan oleh tabel unsur periodik D. Mendeleev dalam kimia. Menggunakan penemuannya, Vavilov sampai pada kesimpulan tentang wilayah mana yang merupakan sumber utama jenis tanaman tertentu.

Dunia berutang asal beras, millet, bentuk oat telanjang, dan banyak jenis pohon apel ke wilayah Sino-Jepang. Juga, wilayah wilayah ini adalah rumah bagi varietas prem yang berharga, kesemek oriental.
kelapa sawit dan tebu - pusat Indonesia-Indocina.
Dengan bantuan hukum seri variabilitas homologis, Vavilov berhasil membuktikan pentingnya Semenanjung Hindustan dalam pengembangan produksi tanaman. Wilayah ini adalah rumah bagi beberapa jenis kacang, terong, mentimun.
Di wilayah Asia Tengah, kenari, almond, pistachio ditanam secara tradisional. Vavilov menemukan bahwa wilayah ini adalah tempat kelahiran bawang, serta jenis utama wortel. Pada zaman kuno, aprikot ditanam. Salah satu yang terbaik di dunia adalah melon, yang dibiakkan di wilayah Asia Tengah.
Anggur pertama kali muncul di wilayah Mediterania. Proses evolusi gandum, rami, berbagai varietas gandum juga terjadi di sini. Elemen yang juga cukup khas dari flora Mediterania adalah pohon zaitun. Budidaya lupin, semanggi dan rami juga dimulai di sini.
Flora benua Australia memberi dunia kayu putih, akasia, kapas.
Wilayah Afrika adalah tempat kelahiran semua jenis semangka.
Di wilayah Eropa-Siberia, bit gula, pohon apel Siberia, dan anggur hutan dibudidayakan.
Amerika Selatan adalah tempat kelahiran kapas. Wilayah Andes juga merupakan rumah bagi beberapa jenis tomat. Di wilayah Meksiko kuno, jagung dan beberapa jenis kacang tumbuh. Tembakau juga berasal dari sini.
Di wilayah Afrika, manusia purba pada awalnya hanya menggunakan spesies tanaman lokal. Benua hitam adalah tempat lahirnya kopi. Gandum pertama kali muncul di Ethiopia.

Dengan menggunakan hukum deret variabilitas homologis, seorang ilmuwan dapat mengidentifikasi pusat asal tumbuhan dengan ciri-ciri yang mirip dengan bentuk spesies dari wilayah geografis lain. Selain keragaman flora yang diperlukan, untuk mengembangkan pusat besar tanaman budidaya yang beragam, juga diperlukan peradaban pertanian. Jadi pikir N. I. Vavilov.

domestikasi hewan

Berkat penemuan hukum deret homolog variabilitas herediter, menjadi mungkin untuk menemukan tempat-tempat di mana domestikasi hewan pernah terjadi untuk pertama kalinya. Diyakini bahwa itu terjadi dalam tiga cara. Ini adalah pemulihan hubungan manusia dan hewan; domestikasi paksa individu muda; domestikasi orang dewasa. Wilayah di mana domestikasi hewan liar berlangsung diduga terletak di habitat kerabat liar mereka.

Menjinakkan di era yang berbeda

Diyakini bahwa anjing itu dijinakkan selama era Mesolitikum. Manusia mulai membiakkan babi dan kambing di era Neolitikum, dan beberapa saat kemudian kuda liar dijinakkan. Namun, pertanyaan tentang siapa nenek moyang hewan peliharaan modern masih belum cukup jelas. Diyakini bahwa nenek moyang ternak adalah tur, kuda - terpal dan kuda Przhevalsky, angsa domestik - angsa abu-abu liar. Kini proses domestikasi hewan belum bisa disebut tuntas. Misalnya, rubah kutub dan rubah liar sedang dalam proses penjinakan.

Signifikansi hukum deret homolog

Dengan bantuan hukum ini, seseorang tidak hanya dapat menetapkan asal-usul spesies tumbuhan tertentu dan pusat-pusat domestikasi hewan. Ini memungkinkan Anda untuk memprediksi munculnya mutasi dengan membandingkan pola mutasi pada jenis lain. Juga, dengan menggunakan hukum ini, dimungkinkan untuk memprediksi variabilitas suatu sifat, kemungkinan munculnya mutasi baru dengan analogi dengan kelainan genetik yang ditemukan pada spesies lain yang terkait dengan tanaman ini.

Hukum deret homolog

Pemrosesan bahan pengamatan dan eksperimen yang ekstensif, studi terperinci tentang variabilitas banyak spesies Linnaean (Linneons), sejumlah besar fakta baru yang diperoleh terutama dari studi tanaman budidaya dan kerabat liarnya, memungkinkan N.I. Vavilov mengumpulkan semua contoh variabilitas paralel yang diketahui dan merumuskan hukum umum, yang disebutnya "Hukum deret homologis dalam variabilitas herediter" (1920), dilaporkan olehnya di Kongres Peternak Seluruh Rusia Ketiga, yang diadakan di Saratov. Pada tahun 1921 N.I. Vavilov dikirim ke Amerika untuk menghadiri Kongres Internasional Pertanian, di mana ia menyampaikan laporan tentang hukum deret homolog. Hukum variabilitas paralel dari genera dan spesies yang terkait erat, ditetapkan oleh N.I. Vavilov dan terkait dengan asal yang sama, mengembangkan ajaran evolusi Charles Darwin, sepatutnya dihargai oleh ilmu pengetahuan dunia. Itu dianggap oleh penonton sebagai acara terbesar di dunia ilmu biologi, yang membuka cakrawala terluas untuk praktik.

Hukum deret homologis, pertama-tama, menetapkan dasar taksonomi dari berbagai macam bentuk tanaman yang kaya akan dunia organik, memungkinkan pemulia untuk mendapatkan gagasan yang jelas tentang tempat masing-masing, bahkan unit terkecil dan sistematis di dunia tumbuhan dan menilai kemungkinan keragaman bahan sumber untuk seleksi.

Ketentuan pokok dari hukum deret homologi adalah sebagai berikut.

"satu. Spesies dan genera yang dekat secara genetik dicirikan oleh rangkaian variabilitas herediter yang serupa dengan keteraturan sedemikian rupa sehingga, dengan mengetahui jumlah bentuk dalam satu spesies, seseorang dapat memperkirakan terjadinya bentuk paralel pada spesies dan genera lain. Semakin dekat genera dan linneon secara genetik terletak dalam sistem umum, semakin lengkap kesamaan dalam deret variabilitasnya.

2. Seluruh famili tumbuhan umumnya dicirikan oleh siklus variabilitas tertentu yang melewati semua genera dan spesies yang membentuk famili.

Bahkan di Kongres Seleksi Seluruh Rusia III (Saratov, Juni 1920), di mana N.I. Vavilov melaporkan penemuannya untuk pertama kalinya, semua peserta kongres mengakui bahwa "seperti tabel periodik (sistem periodik)" hukum deret homologi akan memungkinkan memprediksi keberadaan, sifat dan struktur bentuk dan spesies tumbuhan dan hewan yang masih belum diketahui. , dan sangat menghargai signifikansi ilmiah dan praktis dari undang - undang ini . Kemajuan modern dalam biologi sel molekuler memungkinkan untuk memahami mekanisme keberadaan variabilitas homologis dalam organisme serupa - apa sebenarnya dasar kesamaan bentuk dan spesies masa depan dengan yang sudah ada - dan untuk mensintesis bentuk-bentuk tanaman baru yang berarti. tidak ditemukan di alam. Sekarang konten baru sedang diperkenalkan ke dalam hukum Vavilov, sama seperti munculnya teori kuantum telah memberikan konten baru yang lebih dalam ke sistem periodik Mendeleev.

Doktrin pusat asal tanaman budidaya

Pada pertengahan 20-an, studi tentang distribusi geografis dan keragaman intraspesifik berbagai tanaman pertanian, dilakukan oleh N.I. Vavilov dan di bawah kepemimpinannya, memungkinkan Nikolai Ivanovich untuk merumuskan ide-ide tentang pusat geografis asal tanaman budidaya. Buku "Pusat Asal Tumbuhan yang Dibudidayakan" diterbitkan pada tahun 1926. Gagasan tentang pusat asal yang didukung secara teoritis memberikan dasar ilmiah untuk pencarian yang ditargetkan untuk tanaman yang berguna bagi manusia, dan digunakan secara luas untuk tujuan praktis.

Yang tidak kalah pentingnya bagi ilmu pengetahuan dunia adalah ajaran N.I. Vavilov tentang pusat-pusat asal tanaman budidaya dan tentang pola geografis dalam distribusi karakteristik keturunannya (diterbitkan pertama kali pada tahun 1926 dan 1927). Dalam karya klasik ini, N.I. Vavilov untuk pertama kalinya menyajikan gambaran yang harmonis tentang konsentrasi kekayaan besar bentuk tanaman budidaya di beberapa pusat utama asal mereka dan mendekati solusi masalah asal tanaman budidaya dengan cara yang sama sekali baru. Jika sebelumnya ahli botani-geografi (Alphonse de Candol dan lainnya) mencari "secara umum" untuk tanah air gandum, maka Vavilov mencari pusat asal spesies individu, kelompok spesies gandum di berbagai wilayah di dunia. Pada saat yang sama, sangat penting untuk mengidentifikasi area distribusi alami (rentang) varietas spesies ini dan untuk menentukan pusat keanekaragaman terbesar bentuknya (metode botani-geografis).

Untuk menetapkan sebaran geografis varietas dan ras tanaman budidaya dan kerabat liarnya, N.I. Vavilov mempelajari pusat-pusat budaya pertanian paling kuno, yang awalnya ia lihat di daerah pegunungan Ethiopia, Asia Barat dan Tengah, Cina, India, di Andes Amerika Selatan, dan bukan di lembah lebar sungai besar - Sungai Nil, Gangga, Tigris, dan Efrat, seperti yang diklaim para ilmuwan sebelumnya. . Hasil penelitian arkeologi selanjutnya mendukung hipotesis ini.

Untuk menemukan pusat keanekaragaman dan kekayaan bentuk tumbuhan, N.I. Vavilov mengorganisir, sesuai dengan rencana khusus yang sesuai dengan penemuan teoretisnya (seri homolog dan pusat asal tanaman budidaya), banyak ekspedisi, yang pada tahun 1922-1933. mengunjungi 60 negara di dunia, serta 140 wilayah negara kita. Akibatnya, dana yang berharga dari sumber daya tanaman dunia telah dikumpulkan, berjumlah lebih dari 250.000 sampel. Koleksi terkaya yang dikumpulkan dipelajari dengan cermat menggunakan metode seleksi, genetika, kimia, morfologi, taksonomi dan tanaman geografis. Itu masih disimpan di VIR dan digunakan oleh peternak kami dan asing.

Penciptaan N.I. Vavilov dari doktrin seleksi modern

Studi sistematis tentang sumber daya tanaman dunia dari tanaman budidaya yang paling penting telah secara radikal mengubah gagasan tentang komposisi varietas dan spesies dari tanaman yang dipelajari dengan baik seperti gandum, gandum hitam, jagung, kapas, kacang polong, rami dan kentang. Di antara spesies dan banyak varietas tanaman budidaya yang dibawa dari ekspedisi, hampir setengahnya ternyata baru, belum diketahui sains. Penemuan spesies dan varietas baru kentang sepenuhnya mengubah ide sebelumnya tentang bahan sumber untuk pemilihannya. Berdasarkan bahan yang dikumpulkan oleh ekspedisi N.I. Vavilov dan kolaboratornya, seluruh pemuliaan kapas didasarkan, dan pengembangan subtropis lembab di Uni Soviet dibangun.

Berdasarkan hasil studi terperinci dan jangka panjang tentang kekayaan varietas yang dikumpulkan oleh ekspedisi, peta diferensial dari lokalisasi geografis varietas gandum, gandum, barley, gandum hitam, jagung, millet, rami, kacang polong, lentil, kacang-kacangan, buncis, buncis, chinka, kentang dan tanaman lainnya dikompilasi. Pada peta-peta ini adalah mungkin untuk melihat di mana keanekaragaman varietas utama tanaman ini terkonsentrasi, yaitu, di mana bahan sumber untuk pemilihan tanaman tertentu harus diambil. Bahkan untuk tanaman purba seperti gandum, jelai, jagung, dan kapas, yang telah lama menetap di seluruh dunia, adalah mungkin untuk menetapkan dengan sangat akurat bidang-bidang utama potensi spesies primer. Selain itu, kebetulan area morfogenesis primer ditetapkan untuk banyak spesies dan bahkan genera. Studi geografis mengarah pada pembentukan seluruh flora independen budaya yang spesifik untuk masing-masing wilayah.

Studi tentang sumber daya tanaman dunia memungkinkan N.I. Vavilov untuk sepenuhnya menguasai bahan sumber untuk pekerjaan seleksi di negara kita, dan dia beristirahat dan memecahkan masalah bahan sumber untuk penelitian genetik dan seleksi. Dia mengembangkan dasar-dasar ilmiah pemuliaan: doktrin bahan sumber, dasar botani dan geografis dari pengetahuan tanaman, metode pemuliaan untuk sifat-sifat ekonomi yang melibatkan hibridisasi, inkubasi, dll., pentingnya hibridisasi interspesifik dan intergenerik yang jauh. Semua karya ini tidak kehilangan signifikansi ilmiah dan praktisnya saat ini.

Studi botani dan geografis dari sejumlah besar tanaman budidaya mengarah pada taksonomi intraspesifik tanaman budidaya, sebagai akibatnya karya N.I. Vavilov "Spesies Linnean sebagai suatu sistem" dan "Doktrin asal usul tanaman budidaya setelah Darwin".

Mutasi yang terjadi secara alami tanpa mempengaruhi tubuh dari berbagai faktor disebut spontan. Fitur utama dari manifestasi mutasi spontan adalah bahwa spesies dan genera yang dekat secara genetik dicirikan oleh adanya bentuk variabilitas yang serupa. Pola keberadaan deret homolog dalam variabilitas herediter ditetapkan oleh ahli genetika dan pemulia terkemuka, Akademisi N.I. Vavilov (1920). Dia menemukan bahwa deret homolog tidak hanya ada pada tingkat spesies dan genus pada tumbuhan, tetapi juga dapat ditemukan pada mamalia dan manusia.

Inti dari hukum adalah bahwa genera dan spesies yang dekat secara genetik dicirikan oleh deret homolog (serupa) dalam variabilitas herediter. Variabilitas genotipe serupa didasarkan pada genotipe serupa dalam bentuk yang terkait erat (yaitu, satu set gen, posisinya dalam lokus homolog). Oleh karena itu, mengetahui bentuk variabilitas, misalnya, sejumlah mutasi pada spesies dalam genus yang sama, seseorang dapat mengasumsikan adanya mutasi yang sama pada spesies lain dari genus atau famili tertentu. Mutasi serupa pada spesies yang terkait secara genetik N.I. Vavilov menyebut deret homolog dalam variabilitas herediter. Contoh:

1) perwakilan dari keluarga sereal memiliki genotipe yang sama. Mutasi serupa diamati dalam genera keluarga ini (gandum, gandum hitam, gandum, dll.). Ini termasuk yang berikut: berbutir telanjang, tidak berbiji, penginapan, konsistensi dan warna biji-bijian yang berbeda, dll. Bentuk gandum, rye, oat, dan nasi tanpa biji sangat umum;

2) mutasi serupa terjadi pada manusia dan mamalia: jari kaki pendek (domba, manusia), albinisme (tikus, anjing, manusia), diabetes mellitus (tikus, manusia), katarak (anjing, kuda, manusia), tuli (anjing, kucing). , manusia) ) dan lain-lain.

Hukum deret homologis variabilitas herediter bersifat universal. Genetika medis menggunakan hukum ini untuk mempelajari penyakit pada hewan dan mengembangkan pengobatannya pada manusia. Telah ditetapkan bahwa virus onkogenik ditransmisikan melalui sel germinal, berintegrasi ke dalam genom mereka. Pada saat yang sama, keturunannya mengembangkan komorbiditas yang mirip dengan orang tua. Urutan nukleotida DNA telah dipelajari di banyak spesies yang terkait erat, dan tingkat kesamaannya lebih dari 90%. Ini berarti bahwa jenis mutasi yang sama dapat diharapkan pada spesies yang terkait.

Undang-undang tersebut memiliki aplikasi yang luas dalam pemuliaan tanaman. Mengetahui sifat dari perubahan herediter pada beberapa varietas, adalah mungkin untuk memprediksi perubahan serupa pada varietas terkait dengan bertindak pada mereka dengan mutagen atau menggunakan terapi gen. Dengan cara ini, perubahan yang bermanfaat dapat dilakukan di dalamnya.

Variabilitas modifikasi(menurut Bab Darwin - variabilitas tertentu) - adalah perubahan fenotipe di bawah pengaruh faktor lingkungan yang tidak diwariskan, dan genotipe tetap tidak berubah.

Perubahan fenotipe di bawah pengaruh faktor lingkungan pada individu yang identik secara genetik disebut modifikasi. Modifikasi disebut juga perubahan derajat ekspresi suatu sifat. Munculnya modifikasi disebabkan oleh fakta bahwa faktor lingkungan (suhu, cahaya, kelembaban, dll.) Mempengaruhi aktivitas enzim dan, dalam batas-batas tertentu, mengubah jalannya reaksi biokimia. Variabilitas modifikasi bersifat adaptif, berbeda dengan variabilitas mutasi.

Contoh modifikasi:

1) panah memiliki 3 jenis daun, yang bentuknya berbeda, tergantung pada tindakan faktor lingkungan: berbentuk panah, terletak di atas air, lonjong - di permukaan air, linier - terbenam dalam air;

2) pada kelinci Himalaya, menggantikan wol putih yang dicukur, ketika ditempatkan dalam kondisi baru (suhu 2 C), rambut hitam tumbuh;

3) bila menggunakan jenis pakan tertentu, bobot badan dan produksi susu sapi meningkat secara signifikan;

4) daun lily lembah di tanah liat lebar, hijau tua, dan di tanah berpasir yang buruk warnanya sempit dan pucat;

5) Tanaman dandelion direlokasi tinggi di pegunungan, atau di daerah dengan iklim dingin, tidak mencapai ukuran normal, dan tumbuh kerdil.

6) dengan kandungan kalium yang berlebihan di dalam tanah, pertumbuhan tanaman meningkat, dan jika ada banyak zat besi di tanah, maka warna kecoklatan muncul pada kelopak putih.

Properti mod:

1) modifikasi dapat terjadi pada seluruh kelompok individu, karena ini adalah perubahan kelompok dalam tingkat keparahan tanda;

2) perubahan yang memadai, yaitu sesuai dengan jenis dan durasi paparan faktor lingkungan tertentu (suhu, cahaya, kelembaban tanah, dll.);

3) modifikasi membentuk rangkaian variasi, oleh karena itu disebut sebagai perubahan kuantitatif dalam fitur;

4) modifikasi bersifat reversibel dalam satu generasi, yaitu dengan perubahan kondisi eksternal pada individu, tingkat ekspresi tanda berubah. Misalnya, pada sapi dengan perubahan dalam pemberian makan, hasil susu dapat berubah, pada manusia, di bawah pengaruh sinar ultraviolet, cokelat, bintik-bintik, dll. muncul;

5) modifikasi tidak diwariskan;

6) modifikasi bersifat adaptif (adaptif), yaitu dalam menanggapi perubahan kondisi lingkungan, individu menunjukkan perubahan fenotipik yang berkontribusi pada kelangsungan hidupnya. Misalnya, tikus domestik beradaptasi dengan racun; kelinci mengubah warna musiman;

7) dikelompokkan di sekitar nilai rata-rata.

Di bawah pengaruh lingkungan eksternal, pada tingkat yang lebih besar, panjang dan bentuk daun, tinggi, berat, dll.

Namun, di bawah pengaruh lingkungan, tanda-tanda dapat berubah dalam batas-batas tertentu. laju reaksi adalah batas atas dan bawah di mana atribut dapat berubah. Batas-batas ini, di mana fenotipe dapat berubah, ditentukan oleh genotipe. Contoh 1: produksi susu dari satu ekor sapi adalah 4000–5000 l / tahun. Hal ini menunjukkan bahwa variabilitas sifat ini diamati dalam batas tersebut, dan laju reaksi adalah 4000-5000 L/tahun. Contoh 2: jika tinggi batang varietas oat tinggi bervariasi dari 110 hingga 130 cm, maka laju reaksi sifat ini adalah 110-130 cm.

Tanda yang berbeda memiliki norma reaksi yang berbeda - lebar dan sempit. Laju reaksi yang luas- panjang daun, berat badan, produksi susu sapi, dll. Laju reaksi sempit- kandungan lemak susu, warna biji, bunga, buah, dll. Tanda kuantitatif memiliki laju reaksi yang lebar, dan tanda kualitatif memiliki laju reaksi yang sempit.

Analisis statistik variabilitas modifikasi pada contoh jumlah bulir di bulir gandum

Karena modifikasi adalah perubahan kuantitatif dalam suatu sifat, adalah mungkin untuk melakukan analisis statistik variabilitas modifikasi dan memperoleh nilai rata-rata variabilitas modifikasi, atau deret variasi. Seri variasi variabilitas sifat (yaitu, jumlah bulir di telinga) - susunan deretan telinga sesuai dengan peningkatan jumlah bulir. Deret variasi terdiri dari varian-varian yang terpisah (variasi). Jika kita menghitung jumlah varian individu dalam deret variasi, kita dapat melihat bahwa frekuensi kemunculannya tidak sama. Pilihan ( variasi) adalah jumlah bulir di telinga gandum (ekspresi tunggal sifat). Paling sering, indikator rata-rata dari seri variasi ditemukan (jumlah bulir bervariasi dari 14 hingga 20). Misalnya, di 100 telinga, Anda perlu menentukan frekuensi kemunculan opsi yang berbeda. Menurut hasil perhitungan, dapat dilihat bahwa paling sering ada paku dengan jumlah bulir rata-rata (16-18):

Baris atas menunjukkan opsi, dari yang terkecil hingga terbesar. Baris bawah adalah frekuensi kemunculan setiap opsi.

Distribusi varian dalam deret variasi dapat ditampilkan secara visual menggunakan grafik. Ekspresi grafis dari variabilitas suatu sifat disebut kurva variasi, yang mencerminkan batas variasi dan frekuensi terjadinya variasi spesifik dari sifat tersebut (Gbr. 36) .

Beras. 36 . Kurva variasi jumlah bulir di bulir gandum

Untuk menentukan nilai rata-rata variabilitas modifikasi telinga gandum, parameter berikut harus diperhitungkan:

P adalah jumlah bulir dengan jumlah bulir tertentu (frekuensi kemunculan sifat);

n adalah jumlah total opsi seri;

V adalah jumlah bulir di telinga (opsi membentuk seri variasi);

M - nilai rata-rata variabilitas modifikasi, atau rata-rata aritmatika dari seri variasi telinga gandum ditentukan oleh rumus:

M=–––––––––– (nilai rata-rata variabilitas modifikasi)

2x14+7x15+22x16+32x17+24x18+8x19+5x20

M=––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 17, 1 .

Nilai rata-rata variabilitas modifikasi memiliki aplikasi praktis dalam memecahkan masalah peningkatan produktivitas tanaman dan hewan pertanian.

VARIABILITAS MUTASI

Rencana

Perbedaan mutasi dan modifikasi.

Klasifikasi mutasi.

Hukum N.I. Vavilov

Mutasi. Konsep mutasi. faktor mutagenik.

Mutasi - Ini adalah perubahan materi genetik yang tiba-tiba, terus-menerus, alami atau buatan yang terjadi di bawah pengaruh faktor mutagenik .

Jenis faktor mutagenik:

TETAPI) fisik- radiasi, suhu, radiasi elektromagnetik.

B) faktor kimia - zat yang menyebabkan keracunan tubuh: alkohol, nikotin, formalin.

PADA) biologis- virus, bakteri.

Perbedaan antara mutasi dan modifikasi

Klasifikasi mutasi

Ada beberapa klasifikasi mutasi.

I Klasifikasi mutasi berdasarkan nilai: menguntungkan, merugikan, netral.

Berguna mutasi menyebabkan peningkatan resistensi organisme dan merupakan bahan untuk seleksi alam dan buatan.

Mutasi berbahaya mengurangi kelangsungan hidup dan menyebabkan perkembangan penyakit keturunan: hemofilia, anemia sel sabit.

II Klasifikasi mutasi berdasarkan lokalisasi atau tempat terjadinya: somatik dan generatif.

somatik muncul di sel-sel tubuh dan hanya mempengaruhi bagian tubuh, sementara individu-individu mosaik berkembang: mata yang berbeda, warna rambut. Mutasi ini diwariskan hanya selama perbanyakan vegetatif (dalam kismis).

Generatif – terjadi di sel germinal atau di sel tempat gamet terbentuk. Mereka dibagi menjadi nuklir dan ekstranuklear (mitokondria, plastid).

III Mutasi menurut sifat perubahan genotipe: kromosom, genom, gen.

Genetik (atau titik) tidak terlihat di bawah mikroskop, berhubungan dengan perubahan struktur gen. Mutasi ini dihasilkan dari hilangnya nukleotida, penyisipan atau substitusi satu nukleotida untuk yang lain. Mutasi ini menyebabkan penyakit gen: buta warna, fenilketonuria.

kromosom (perestroika) berhubungan dengan perubahan struktur kromosom. Mungkin terjadi:

Penghapusan: - hilangnya segmen kromosom;

Duplikasi - duplikasi segmen kromosom;

Inversi - rotasi bagian dari kromosom sebesar 180 0 ;

Translokasi - pertukaran segmen kromosom nonhomolog dan penggabungan dua kromosom non-homolog menjadi satu.

Penyebab mutasi kromosom: terjadinya dua atau lebih kromosom putus dan hubungan berikutnya, tetapi dalam urutan yang salah.

genomik mutasi menyebabkan perubahan jumlah kromosom. Membedakan heteroploidi dan poliploidi.

heteroploidi terkait dengan perubahan jumlah kromosom, pada beberapa kromosom - 1.2.3. Penyebab: tidak ada pemisahan kromosom pada meiosis:

- Monosomi - penurunan jumlah kromosom sebanyak 1 kromosom. Rumus umum himpunan kromosom adalah 2n-1.

- Trisonomi - peningkatan jumlah kromosom sebesar 1. Rumus umumnya adalah 2n + 1 (47 kromosom sindrom Clanfaiter; trisonomi 21 pasang kromosom - Sindrom Down (tanda-tanda malformasi kongenital multipel yang mengurangi kelangsungan hidup tubuh dan gangguan perkembangan mental) .

Poliploidi - beberapa perubahan dalam jumlah kromosom. Pada organisme poliploid, set kromosom haploid (n) dalam sel diulang tidak 2 kali, seperti pada yang diploid, tetapi 4-6 kali, terkadang lebih banyak - hingga 10-12 kali.

Munculnya poliploid dikaitkan dengan pelanggaran mitosis atau meiosis. Secara khusus, non-pemisahan kromosom homolog selama meiosis mengarah pada pembentukan gamet dengan peningkatan jumlah kromosom. Pada organisme diploid, proses ini dapat menghasilkan gamet diploid (2n).

Ini banyak ditemukan pada tanaman budidaya: soba, bunga matahari, dll., Serta pada tanaman liar.

Hukum N.I. Vavilov (hukum deret homolog variabilitas herediter).

/ Sejak zaman kuno, para peneliti telah mengamati keberadaan karakter yang sama pada spesies dan genera yang berbeda dari keluarga yang sama, misalnya, melon yang terlihat seperti mentimun, atau semangka yang terlihat seperti melon. Fakta-fakta ini membentuk dasar hukum deret homolog dalam variabilitas herediter.

Alelisme ganda. Variabilitas paralel. Sebuah gen dapat berada di lebih dari dua keadaan. Keanekaragaman alel untuk satu gen disebut alelisme ganda. Alel yang berbeda menentukan derajat yang berbeda dari sifat yang sama. Semakin banyak alel yang dibawa oleh individu suatu populasi, semakin plastis spesies tersebut, semakin baik adaptasinya terhadap perubahan kondisi lingkungan.

Alelisme ganda mendasari variabilitas paralel - fenomena di mana karakter serupa muncul dalam spesies dan genera berbeda dari keluarga yang sama. N.I. Vavilov mensistematisasikan fakta-fakta variabilitas paralel./

N.I. Vavilov membandingkan spesies dari keluarga Zlaki. Dia menemukan bahwa jika gandum lunak memiliki bentuk musim dingin dan musim semi, awned dan awnless, maka bentuk yang sama pasti ditemukan pada gandum durum. Apalagi komposisi fiturnya. Di mana bentuk-bentuk berbeda dalam spesies dan genus, seringkali ternyata sama di genera lain. Misalnya, bentuk gandum hitam dan jelai mengulangi bentuk jenis gandum yang berbeda, sambil membentuk seri variabilitas herediter yang paralel atau homolog.

Sistematisasi fakta memungkinkan N.I. Vavilov untuk merumuskan hukum deret homolog dalam variabilitas herediter (1920): spesies dan genera yang dekat secara genetik dicirikan oleh rangkaian variabilitas herediter yang serupa dengan keteraturan tersebut. Bahwa, mengetahui sejumlah bentuk dalam satu spesies, adalah mungkin untuk meramalkan penemuan bentuk-bentuk paralel dalam spesies dan genera lain.

Homologi sifat-sifat herediter dari spesies dan genera yang berkerabat dekat dijelaskan oleh homologi gen mereka, karena mereka berasal dari spesies induk yang sama. Selain itu, proses mutasi pada spesies yang dekat secara genetik berlangsung dengan cara yang sama. Oleh karena itu, mereka memiliki rangkaian alel resesif yang serupa dan, sebagai hasilnya, memiliki sifat paralel.

Turunan dari hukum Vavilov: setiap spesies memiliki batas-batas tertentu dari variabilitas mutasi. Tidak ada proses mutasi yang dapat menyebabkan perubahan yang melampaui spektrum variabilitas herediter spesies. Jadi, pada mamalia, mutasi dapat mengubah warna bulu dari hitam menjadi coklat, merah, putih, belang, bercak dapat terjadi, tetapi penampilan warna hijau dikecualikan.